
在城市基础设施建设日益发展的背景下,深基坑工程作为地下空间开发的重要组成部分,其施工技术的精细化与高效化显得尤为重要。广州地处珠江三角洲冲积平原,地质条件复杂,尤其在市区老城区及临近江河区域,普遍存在深厚软土层与局部硬土夹层交替的地层结构。在深基坑支护工程中,拉森钢板桩因其良好的止水性能、可重复使用以及施工便捷等优点被广泛应用。然而,在遇到密实砂层、强风化岩层或老黏土等硬土层时,常规振动锤沉桩工艺常面临沉桩困难、桩体倾斜甚至断裂等问题。为此,水冲辅助工艺作为一种有效的技术补充手段,逐渐在广州地区的深基坑拉森钢板桩施工中得到推广和应用。
水冲辅助工艺的基本原理是利用高压水流在钢板桩前端形成冲刷作用,软化土体并降低贯入阻力,从而辅助振动锤顺利将钢板桩沉入设计深度。该工艺通常在钢板桩顶部连接专用的水冲管路系统,通过在桩尖附近设置喷嘴,向土层注入压力为1.5~3.0MPa的高压水流。水流沿桩身侧壁向下喷射,冲散土颗粒并形成润滑通道,显著减小了桩与土之间的摩擦力和端部阻力。尤其在密实粉细砂、硬塑状黏性土或半胶结砾石层中,水冲法能有效避免振动锤长时间高负荷作业导致的设备损坏和桩体变形。
在广州某地铁站点配套的深基坑支护项目中,设计采用Ⅳ型拉森钢板桩,桩长18米,需穿透表层杂填土、淤泥质土后进入埋深约8~10米的硬塑状粉质黏土层。前期试桩过程中,传统振动沉桩工艺在进入硬土层后贯入速率急剧下降,单根桩沉桩时间超过4小时,且出现多起桩体锁口撕裂现象。经技术论证后,项目团队引入水冲辅助工艺,在每根钢板桩两侧对称布置两根Φ25mm高压水管,接入移动式高压水泵组,控制水压在2.5MPa左右,并配合履带式高频液压振动锤进行联合作业。实施结果显示,沉桩效率提升约60%,平均单桩施工时间缩短至1.5小时内,桩体垂直度偏差控制在1/200以内,未再发生结构性损伤。
值得注意的是,水冲工艺的应用需结合现场地质条件进行精细化设计。首先,应通过地质勘察明确硬土层的分布范围、厚度及物理力学参数,合理确定水冲段的起止深度,避免盲目冲水造成上部软土扰动或地面沉降。其次,水流量和压力需根据土层密实度动态调整,过高的水压可能导致桩周土体液化或邻近建筑物基础失稳;而水量不足则难以达到预期减阻效果。此外,施工过程中应同步监测周边地表位移、地下水位变化及邻近建(构)筑物的沉降情况,确保环境安全。
在环保与文明施工方面,水冲工艺产生的泥浆需进行集中收集与处理。广州地区多数项目采用“水冲—沉淀—循环”系统,即在基坑周边设置临时沉淀池,将排出的泥浆经三级沉淀后,清水回用于水冲作业,残余泥渣外运至指定消纳场所。这不仅减少了水资源浪费,也降低了对城市排水系统的冲击,符合绿色施工的发展方向。
从经济性角度看,虽然水冲辅助系统增加了水泵、管路及人工维护等成本,但其带来的施工效率提升、机械损耗降低以及工期缩短所带来的综合效益远超投入。以一个典型面积约为3000平方米的深基坑项目为例,采用水冲辅助工艺可缩短支护施工周期7~10天,间接减少降水运行费用、安全管理成本及整体项目资金占用,具有显著的经济效益。
综上所述,针对广州地区复杂地层条件下深基坑拉森钢板桩施工中遇到的硬土层难题,水冲辅助工艺提供了一种技术可行、经济合理且环境友好的解决方案。它不仅提升了沉桩成功率和施工质量,也为类似地质条件下的城市地下工程建设积累了宝贵经验。未来,随着智能化控制系统与实时监测技术的融合,水冲参数的自动调节与反馈优化将成为该工艺进一步发展的方向,推动深基坑支护技术向更高效、更安全、更可持续的目标迈进。
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