水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法，包括步驟：A、針對(duì)每次擠密循環(huán)，測(cè)取擠密擴(kuò)徑過(guò)程中樁管的動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值時(shí)程曲線、樁管高程時(shí)程曲線和擠密砂樁的擴(kuò)徑直徑；B、結(jié)合步驟A中獲得的動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值時(shí)程曲線、樁管高程時(shí)程曲線，當(dāng)動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值時(shí)程曲線中動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值的峰值趨于穩(wěn)定、擠密砂樁的擴(kuò)徑直徑無(wú)增加、并且沉管速率小于0.2m/min時(shí)，則本次擠密循環(huán)已達(dá)到停錘標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明提供的停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法以擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程中測(cè)得的實(shí)際動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)為依據(jù)，不用為了滿足砂樁擴(kuò)徑直徑、樁管貫入量等停錘標(biāo)準(zhǔn)而延長(zhǎng)振動(dòng)時(shí)間，可以有效減少施工成本和機(jī)械損耗，節(jié)約能源，提高施工效率。
【專利說(shuō)明】水下擠密砂粧擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下擠密砂樁領(lǐng)域，特別是涉及一種水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球經(jīng)濟(jì)與集裝箱運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，海港碼頭向離岸、開(kāi)敞、深水海域發(fā)展已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)，伴隨著外海筑港，人工島的建設(shè)也向深水區(qū)推進(jìn)，地基加固已成為外海筑港建設(shè)中必不可少的施工技術(shù)。水下擠密砂樁與傳統(tǒng)地基處理方法相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)——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(jìn)施工進(jìn)程，縮短工期，為在軟弱地基上建造重力式結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了條件。
[0003]作為一種地基加固新技術(shù)，水下擠密砂樁能夠增加地基強(qiáng)度，加快地基固結(jié)，減少結(jié)構(gòu)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(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于對(duì)砂性土、粘性土、有機(jī)質(zhì)土等幾乎所有土質(zhì)的地基加固處理。非常適用于外海人工島、防波堤、護(hù)岸、碼頭等工程的地基基礎(chǔ)加固。
[0004]與傳統(tǒng)的普通砂樁不同，擠密砂樁是利用振動(dòng)荷載將特殊鋼樁管打入水下軟基中，在樁管中灌砂，通過(guò)振動(dòng)設(shè)備(如振動(dòng)錘)和管腔增壓等裝置，經(jīng)過(guò)有規(guī)律的反復(fù)提升和回打樁管，使砂樁擴(kuò)徑，形成更大直徑的擠密砂樁。原地基被砂強(qiáng)制置換，密實(shí)的砂樁與軟土共同作用構(gòu)成復(fù)合地基，達(dá)到改善地基整體穩(wěn)定性、提升地基整體抗滑與抗剪能力、力口快地基固結(jié)等效果。與普通砂樁相比，水下擠密砂樁樁體的密實(shí)性高，加固的置換率可達(dá)60%?70%。
[0005]水下擠密砂樁的振動(dòng)成樁過(guò)程即采用振動(dòng)錘進(jìn)行成樁的過(guò)程。擠密砂樁成樁過(guò)程包括:剛?cè)胪岭A段、沉管至一定深度階段、沉管至極限階段和擠密擴(kuò)徑至極限階段。在擠密擴(kuò)徑的過(guò)程中，首先要將排出樁管的砂樁壓實(shí)，再將土體破壞，最后形成擠密砂樁?，F(xiàn)有技術(shù)中，檢驗(yàn)形成的擠密砂樁是否已達(dá)到施工要求而停錘的標(biāo)準(zhǔn)包括砂樁的單樁極限承載力、擴(kuò)徑直徑、砂樁密實(shí)度、樁管的貫入量、加固置換率等。
[0006]在樁周土體破壞階段，其破壞形式近似于散體材料樁的破壞形式。在已有的停錘判斷標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算方法中，應(yīng)用比較廣泛的是Vesic (維西可)圓筒形擴(kuò)張理論和Brauns (布勞恩斯)單樁極限承載力理論。但是，對(duì)于水下擠密砂樁的擠密擴(kuò)徑階段而言，隨著擠密砂樁復(fù)合地基置換率的提高，樁間土所占的比例逐漸變小，樁周土體不斷的被擠出、破壞，特別是對(duì)于高置換率的擠密砂樁復(fù)合地基，其樁周土體的物理力學(xué)參數(shù)已完全不同于原狀土，從而造成了采用上述理論進(jìn)行計(jì)算時(shí)計(jì)算參數(shù)的難以取值。
[0007]此外，在實(shí)際施工過(guò)程中，雖然水下擠密砂樁的擴(kuò)徑直徑或者樁管的貫入量還未達(dá)到成樁停錘的標(biāo)準(zhǔn)，但是砂樁的密實(shí)度和強(qiáng)度等都已滿足施工要求，在此情況下如果仍為滿足砂樁擴(kuò)徑直徑和樁管在土層中貫入量的要求持續(xù)延長(zhǎng)振動(dòng)錘的振動(dòng)時(shí)間反而會(huì)增加施工成本和機(jī)械損耗，造成了能源的浪費(fèi)，降低了施工效率。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種能夠直接根據(jù)水下擠密砂樁擴(kuò)徑過(guò)程中的動(dòng)態(tài)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析判斷水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)的方法，以減小施工成本和能源損耗。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法，包括步驟:A、針對(duì)每次擠密循環(huán)，測(cè)取擠密擴(kuò)徑過(guò)程中樁管的動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值時(shí)程曲線、樁管高程時(shí)程曲線和擠密砂樁的擴(kuò)徑直徑、結(jié)合步驟A中獲得的動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值時(shí)程曲線、樁管高程時(shí)程曲線，判斷本次擠密循環(huán)過(guò)程中的動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值、擠密砂樁的擴(kuò)徑直徑和沉管速率，當(dāng)所述動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值時(shí)程曲線中所述動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值的峰值趨于穩(wěn)定、所述擠密砂樁的擴(kuò)徑直徑無(wú)增加、并且所述沉管速率小于0.2m/min時(shí)，則本次擠密循環(huán)已達(dá)到停錘標(biāo)準(zhǔn)。
[0010]優(yōu)選地，還包括步驟:c、針對(duì)每次擠密循環(huán)，計(jì)算樁體的單樁極限承載力，比較所述步驟A中測(cè)得的動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值與所述單樁極限承載力；當(dāng)所述動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值小于所述單樁極限承載力的計(jì)算值時(shí)，結(jié)合所述步驟B，判斷擠密砂樁的擴(kuò)徑過(guò)程已達(dá)到停錘標(biāo)準(zhǔn)。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟C中采用散體材料樁的單樁承載力計(jì)算方法計(jì)算所述樁體的單樁極限承載力。
[0012]優(yōu)選地，所述單樁極限承載力的計(jì)算式為
【權(quán)利要求】
1.一種水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法，其特征在于，包括步驟: A、針對(duì)每次擠密循環(huán)，測(cè)取擠密擴(kuò)徑過(guò)程中樁管的動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值時(shí)程曲線、樁管高程時(shí)程曲線和擠密砂樁的擴(kuò)徑直徑； B、結(jié)合步驟A中獲得的動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值時(shí)程曲線、樁管高程時(shí)程曲線，判斷本次擠密循環(huán)過(guò)程中的動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值、擠密砂樁的擴(kuò)徑直徑和沉管速率，當(dāng)所述動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值時(shí)程曲線中所述動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值的峰值趨于穩(wěn)定、所述擠密砂樁的擴(kuò)徑直徑無(wú)增加、并且所述沉管速率小于0.2m/min時(shí)，則本次擠密循環(huán)已達(dá)到停錘標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法，其特征在于，還包括步驟: C、針對(duì)每次擠密循環(huán)，計(jì)算樁體的單樁極限承載力，比較所述步驟A中測(cè)得的動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值與所述單樁極限承載力；當(dāng)所述動(dòng)端阻力實(shí)測(cè)值小于所述單樁極限承載力的計(jì)算值時(shí)，結(jié)合所述步驟B，判斷擠密砂樁的擴(kuò)徑過(guò)程已達(dá)到停錘標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法，其特征在于:所述步驟C中采用散體材料樁的單樁承載力計(jì)算方法計(jì)算所述樁體的單樁極限承載力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法，其特征在于:所述單樁極限承載力的計(jì)算式為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法，其特征在于:所述樁管高程時(shí)程曲線的斜率對(duì)應(yīng)于所述沉管速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程停錘標(biāo)準(zhǔn)判斷方法，其特征在于:所述水下擠密砂樁擠密擴(kuò)徑過(guò)程中，對(duì)應(yīng)于每次擠密循環(huán)的沉管深度逐次減少。
【文檔編號(hào)】E02D33/00GK104005400SQ201410250808
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】吳心怡, 張曦, 尹海卿, 劉璐, 時(shí)蓓玲, 熊文峰, 邱松, 盧益峰, 張海, 胡小波, 徐明賢 申請(qǐng)人:中交上海三航科學(xué)研究院有限公司, 中交第三航務(wù)工程局有限公司, 中交三航局工程船舶有限公司