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施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOCY
水射流破坏土塞能力研究陈新勇'，倪红坚"，李木坤"，张再华2，邢永超"（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）
2012年12月下第41卷
62E熊
【摘要］探导高效辅助沉桩方法是开口钢管桩桩基工程建设中虽待解决的间题。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，从而使桩体贯人量达到要求。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间题，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。【关键词】桩基工程；开口钢管桩；土塞；射流结构；射流强度
【中图分类号】TU753.3
【文献标识码】A
[文章编号】1002-8498(2012)24-0052-04
ResearchontheCapacityof theWaterJettoDestorySoilPlugs
Chen Xinyong',Ni Hongjian',Li Mukun',Zhang Zaihua",Xing Yongchao
(1. The School of Petroleum Engineering, China Unitersity of Petroleum, Qingdao, Shandong 266580, China;
2. North China Petroleum Bureau Downhole Operation Company of Sino-pee Group, Zhengzhou, He'nan450006, China) Abstract: Seeking efficient methods that can assist pile driving is an urgent problem in the construction of opening steel pipe piles. As an assisting method of pile driving, water jet can disturb the pile-end soil, effectively break the "soil plug" and lower the strata strength. With its assistance, the penetration of the pile body can meet the requirements. Firstly, the main hydraulic parameters were introduced with respect to the jet structure. Then, considering all kinds of soil plug problems in the foundation construction of opening steel pipe piles, the jet flow fields were simulated for different nozzle structures, The results indicate that nozzles with constant speed variation have maximum soil surface pressure at its center and maximum limited spraying distance. At last, ground breaking capacity of water jets was tested for nozzles with constant speed variation and the result shows that with the increase of water jet intensity increasing, the number of hammerings required became less, which indicated the increase of the ground breaking capacity.
Key words: piles; open steel pipe piles; soil plug: water jet structure; water jet intensity
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、大直径方向发展。在长江、珠江的部分流域以及其他一-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，常常会出现贯入度极小，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
【收稿日期】2012-03-29
【基金项日】国家自然科学基金"并底直接调制式脉冲粒子射流钻井方法研究"（51174227）；山东省白然科学基金（ZR2011EEQ012）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（27R1202001A）；高等学校博士学科点专项科研基金资助课题（20110133120013）
[作者简介］陈新勇，在读研究生，E-mail;chenxinyong34@163.com 万方数据
桩，导致桩体无法贯人预设桩深[1-2】。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，柱体的人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，射流不但有清洗并底的作用，而且还有直接或者辅助破碎岩石的作用[34]。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，从而使桩体贯人量达到要求。针对上述间题，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(9")，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。