水射流破坏土塞能力研究

水射流破坏土塞能力研究
陈新勇1，倪红坚1，李木坤1，张再华2，邢永超1
(1.中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛266580；2.中国石化集团华北石油局，井下作业公司，河南郑州450006)
[摘要]探寻高效辅助沉桩方法是开口钢管桩桩基工程建设中亟待解决的问题。利用水射流辅助动力沉桩，扰动桩端土体，可有效破除“土塞”、降低地层强度，从而使桩体贯入量达到要求。首先基于射流结构进行主要水力参数介绍：然后结合开口钢管桩桩基建设的土塞问题，对不同结构喷嘴产生的射流流场进行数值模拟，结果表明：等变速型喷嘴作用在土体表面中心处的压力最大，其有限喷距最长。最后通过实验，采用等变速型喷嘴制作的喷头，测试不同强度水射流的破土能力，表明随着水射流强度的增加，沉桩锤击次数减少，破土能力提高。

内容摘抄：

随着我国国民经济的不断增强，高层建筑、跨河跨海大桥、滩海平台等不断地涌现，钢管桩的应用前景十分广阔，且逐步向超长、大肖径方向发展。在长江、珠江的部分流域以及其他～些沿江、沿海地区，存在较厚的密实砂层、粉砂含姜结石的密实层。这些复杂地质条件下的桩基工程，采用传统的锤击沉桩，在桩体进入到上述地层中容易发生土塞效应，常常会出现贯人度极小，沉桩困难，甚至继续强制性沉桩会使桩体锤击损坏，进而无法继续沉桩，导致桩体无法贯人预设桩深。对于这些复杂地层，勘察报告中所提供的桩周土侧摩擦阻力以及桩端阻力的极限标准值都不高，为确保桩体能够满足安全要求，桩体的入土深度设计长度不应太短。多年来的研究和喷射钻井实践表明，当射流的水功率足够大时，射流不但有清洗井底的作用，而且还有直接或者辅助破碎岩石的作用。采用水射流辅助沉桩方法，通过水射流破坏钢管桩内土塞，降低沉桩阻力，从而使桩体贯入量达到要求。针对上述问题，本文首先基于射流结构进行主要水力参数计算，再结合开口钢管桩桩基建设的土塞问题，对不同结构喷嘴产生的射流流场进行数值模拟，最后通过试验测试不同强度水射流对沉桩效率的影响，为水射流在沉桩中的应用提供理论基础。

（略）

投稿会员：可爱莹