水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法
2023-12-10 16:11:42
水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法
【專利摘要】本發明提供一種水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法，包括步驟：A、針對每次擠密循環，測取擠密擴徑過程中樁管的動端阻力實測值時程曲線、樁管高程時程曲線和擠密砂樁的擴徑直徑；B、結合步驟A中獲得的動端阻力實測值時程曲線、樁管高程時程曲線，當動端阻力實測值時程曲線中動端阻力實測值的峰值趨於穩定、擠密砂樁的擴徑直徑無增加、並且沉管速率小於0.2m/min時，則本次擠密循環已達到停錘標準。本發明提供的停錘標準判斷方法以擠密砂樁擠密擴徑過程中測得的實際動態測試數據為依據，不用為了滿足砂樁擴徑直徑、樁管貫入量等停錘標準而延長振動時間，可以有效減少施工成本和機械損耗，節約能源，提高施工效率。
【專利說明】水下擠密砂粧擠密擴徑過程停錘標準判斷方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水下擠密砂樁領域，特別是涉及一種水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法。
【背景技術】
[0002]隨著全球經濟與貨櫃運輸業的高速發展，海港碼頭向離岸、開敞、深水海域發展已經成為必然的發展趨勢，伴隨著外海築港，人工島的建設也向深水區推進，地基加固已成為外海築港建設中必不可少的施工技術。水下擠密砂樁與傳統地基處理方法相比具有獨特的優勢——加固效果明顯，可以快速提高地基承載力，因而可以快速推進施工進程，縮短工期，為在軟弱地基上建造重力式結構創造了條件。
[0003]作為一種地基加固新技術，水下擠密砂樁能夠增加地基強度，加快地基固結，減少結構物沉降，提高地基的抗液化能力，具有施工周期短，加固效果直接、明顯，工序可控性好等優點。可廣泛應用於對砂性土、粘性土、有機質土等幾乎所有土質的地基加固處理。非常適用於外海人工島、防波堤、護岸、碼頭等工程的地基基礎加固。
[0004]與傳統的普通砂樁不同，擠密砂樁是利用振動荷載將特殊鋼樁管打入水下軟基中，在樁管中灌砂，通過振動設備(如振動錘)和管腔增壓等裝置，經過有規律的反覆提升和回打樁管，使砂樁擴徑，形成更大直徑的擠密砂樁。原地基被砂強制置換，密實的砂樁與軟土共同作用構成複合地基，達到改善地基整體穩定性、提升地基整體抗滑與抗剪能力、力口快地基固結等效果。與普通砂樁相比，水下擠密砂樁樁體的密實性高，加固的置換率可達60%?70%。
[0005]水下擠密砂樁的振動成樁過程即採用振動錘進行成樁的過程。擠密砂樁成樁過程包括:剛入土階段、沉管至一定深度階段、沉管至極限階段和擠密擴徑至極限階段。在擠密擴徑的過程中，首先要將排出樁管的砂樁壓實，再將土體破壞，最後形成擠密砂樁。現有技術中，檢驗形成的擠密砂樁是否已達到施工要求而停錘的標準包括砂樁的單樁極限承載力、擴徑直徑、砂樁密實度、樁管的貫入量、加固置換率等。
[0006]在樁周土體破壞階段，其破壞形式近似於散體材料樁的破壞形式。在已有的停錘判斷標準中要考慮砂樁的單樁極限承載力，在散體材料樁的單樁承載力計算方法中，應用比較廣泛的是Vesic (維西可)圓筒形擴張理論和Brauns (布勞恩斯)單樁極限承載力理論。但是，對於水下擠密砂樁的擠密擴徑階段而言，隨著擠密砂樁複合地基置換率的提高，樁間土所佔的比例逐漸變小，樁周土體不斷的被擠出、破壞，特別是對於高置換率的擠密砂樁複合地基，其樁周土體的物理力學參數已完全不同於原狀土，從而造成了採用上述理論進行計算時計算參數的難以取值。
[0007]此外，在實際施工過程中，雖然水下擠密砂樁的擴徑直徑或者樁管的貫入量還未達到成樁停錘的標準，但是砂樁的密實度和強度等都已滿足施工要求，在此情況下如果仍為滿足砂樁擴徑直徑和樁管在土層中貫入量的要求持續延長振動錘的振動時間反而會增加施工成本和機械損耗，造成了能源的浪費，降低了施工效率。
【發明內容】
[0008]鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明要解決的技術問題在於提供一種能夠直接根據水下擠密砂樁擴徑過程中的動態實測數據分析判斷水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準的方法，以減小施工成本和能源損耗。
[0009]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法，包括步驟:A、針對每次擠密循環，測取擠密擴徑過程中樁管的動端阻力實測值時程曲線、樁管高程時程曲線和擠密砂樁的擴徑直徑、結合步驟A中獲得的動端阻力實測值時程曲線、樁管高程時程曲線，判斷本次擠密循環過程中的動端阻力實測值、擠密砂樁的擴徑直徑和沉管速率，當所述動端阻力實測值時程曲線中所述動端阻力實測值的峰值趨於穩定、所述擠密砂樁的擴徑直徑無增加、並且所述沉管速率小於0.2m/min時，則本次擠密循環已達到停錘標準。
[0010]優選地，還包括步驟:c、針對每次擠密循環，計算樁體的單樁極限承載力，比較所述步驟A中測得的動端阻力實測值與所述單樁極限承載力；當所述動端阻力實測值小於所述單樁極限承載力的計算值時，結合所述步驟B，判斷擠密砂樁的擴徑過程已達到停錘標準。
[0011]優選地，所述步驟C中採用散體材料樁的單樁承載力計算方法計算所述樁體的單樁極限承載力。
[0012]優選地，所述單樁極限承載力的計算式為
【權利要求】
1.一種水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法，其特徵在於，包括步驟: A、針對每次擠密循環，測取擠密擴徑過程中樁管的動端阻力實測值時程曲線、樁管高程時程曲線和擠密砂樁的擴徑直徑； B、結合步驟A中獲得的動端阻力實測值時程曲線、樁管高程時程曲線，判斷本次擠密循環過程中的動端阻力實測值、擠密砂樁的擴徑直徑和沉管速率，當所述動端阻力實測值時程曲線中所述動端阻力實測值的峰值趨於穩定、所述擠密砂樁的擴徑直徑無增加、並且所述沉管速率小於0.2m/min時，則本次擠密循環已達到停錘標準。
2.根據權利要求1所述的水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法，其特徵在於，還包括步驟: C、針對每次擠密循環，計算樁體的單樁極限承載力，比較所述步驟A中測得的動端阻力實測值與所述單樁極限承載力；當所述動端阻力實測值小於所述單樁極限承載力的計算值時，結合所述步驟B，判斷擠密砂樁的擴徑過程已達到停錘標準。
3.根據權利要求2所述的水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法，其特徵在於:所述步驟C中採用散體材料樁的單樁承載力計算方法計算所述樁體的單樁極限承載力。
4.根據權利要求3所述的水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法，其特徵在於:所述單樁極限承載力的計算式為
5.根據權利要求1所述的水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法，其特徵在於:所述樁管高程時程曲線的斜率對應於所述沉管速率。
6.根據權利要求1所述的水下擠密砂樁擠密擴徑過程停錘標準判斷方法，其特徵在於:所述水下擠密砂樁擠密擴徑過程中，對應於每次擠密循環的沉管深度逐次減少。
【文檔編號】E02D33/00GK104005400SQ201410250808
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月6日 優先權日:2014年6月6日
【發明者】吳心怡, 張曦, 尹海卿, 劉璐, 時蓓玲, 熊文峰, 邱松, 盧益峰, 張海, 胡小波, 徐明賢 申請人:中交上海三航科學研究院有限公司, 中交第三航務工程局有限公司, 中交三航局工程船舶有限公司