擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，包括步驟：A、測得樁管與沉管深度相應(yīng)的端阻力值、靜側(cè)摩阻力值以及土質(zhì)參數(shù)；B、測得振動沉管過程中樁管上各測試截面處的軸應(yīng)力值、樁頂加速度值、動端阻力實測值和樁端加速度值；C、比較樁管的靜端阻力計算值與動端阻力實測值，分析端阻力的振動衰減情況；D、建立樁管沉入至最低沉管深度時的運(yùn)動平衡方程；E、將計算或測得的脫離體截面處的壓力值、樁管內(nèi)的空氣壓力值、動端阻力實測值、脫離體的加速度值、靜側(cè)摩阻力值、脫離體的質(zhì)量、重力加速度代入運(yùn)動平衡方程，得到動側(cè)摩阻力折減系數(shù)，為擠密砂樁成樁過程中的可打性計算提供參考依據(jù)，保證施工質(zhì)量，提高施工效率。
【專利說明】擠密砂粧成粧過程的可打性分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下擠密砂樁領(lǐng)域，特別是涉及一種擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法。
【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、開敞、深水海域發(fā)展已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢，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——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(shè)備和管腔增壓等裝置，經(jīng)過有規(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、加快地基固結(jié)等效果。與普通砂樁相比，水下擠密砂樁樁體的密實性高，加固的置換率可達(dá)60%?70%。
[0005]擠密砂樁的振動成樁過程即采用振動錘進(jìn)行成樁的過程。擠密砂樁成樁過程包括: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)徑極限階段。振動成樁時，在樁身設(shè)置以電、氣、水或液壓驅(qū)動的振動錘，使振動錘中的偏心重錘相互逆旋轉(zhuǎn)，其橫向偏心力相互抵消，而垂直離心力相互疊加，使樁管產(chǎn)生垂直的上下振動，造成樁管及樁周土體處于強(qiáng)迫振動狀態(tài)，從而使樁周土體強(qiáng)度顯著降低并將樁間土體擠開，破壞了樁與土體間的粘結(jié)力和彈性力，樁周土體對樁壁產(chǎn)生的側(cè)摩阻力和樁端處受到的土體抗力即樁端阻力大為減小，樁管在自重和振動力的作用下克服各種阻力而逐漸下沉。振動錘的激振力與偏心距、角速度有關(guān)，對于同一振動錘其激振力為定值。激振力的傳遞受偏心影響較大，而在擠密砂樁成樁過程中，樁管側(cè)壁和端部的受力情況更能反映出振動錘振動能量的發(fā)揮程度。振動錘的激振力需要足以克服樁身受到的樁端阻力和側(cè)摩阻力，才能令樁身下沉至要求深度。因此可見，擠密砂樁振動成樁過程的可打性計算與樁管受到的側(cè)摩阻力和樁端處受到的樁端阻力密切相關(guān)，而且直接影響到水下擠密砂樁的施工質(zhì)量和施工效率。
[0006]日本和歐美都曾針對鋼管樁和板樁在成樁過程中的側(cè)摩阻力、樁端阻力等進(jìn)行過分析研究，他們的研究成果各有側(cè)重且相互間也有很多不同之處。日本建機(jī)調(diào)查株式會社的經(jīng)驗公式主要是根據(jù)土體標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗所得的標(biāo)貫值來進(jìn)行計算必要振幅、端阻力等。法國及美國的相關(guān)公司針對液壓振動錘提出相關(guān)的經(jīng)驗計算公式。然而水下擠密砂樁的成樁過程與鋼管樁和板樁的打設(shè)有很大的區(qū)別，如套管內(nèi)壓力控制、端部處理、擠密回打過程等，因此亟需根據(jù)水下擠密砂樁成樁特點(diǎn)，利用從水下擠密砂樁成樁過程的現(xiàn)場實際動態(tài)測試中獲取的數(shù)據(jù)對擠密砂樁的成樁過程中的側(cè)摩阻力、樁端阻力等進(jìn)行研究，進(jìn)行擠密砂樁成樁過程的可打性分析計算，從而可以指導(dǎo)水下擠密砂樁的設(shè)計施工，保證施工
質(zhì)量，提高施工效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]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)問題在于提供一種通過現(xiàn)場動態(tài)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行端阻力與側(cè)摩阻力分析的擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，進(jìn)而可指導(dǎo)水下擠密砂樁的設(shè)計施工，保證施工質(zhì)量，提高施工效率。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，包括步驟:
[0009]A、測得所述擠密砂樁成樁區(qū)域處樁管與沉管深度相應(yīng)的端阻力值、靜側(cè)摩阻力值以及土質(zhì)參數(shù)；
[0010]B、將樁管從樁頂至樁端分為若干測試截面；所述測試截面為所述樁管的徑向截面且彼此平行；在振動沉管過程中，測得各所述測試截面處的樁管對稱兩側(cè)的軸應(yīng)力值；測得所述位于樁頂?shù)乃鰷y試截面處的樁頂加速度值；測得樁端處的動端阻力實測值和樁端加速度值；
[0011]C、采用閉口樁的計算方式，利用所述步驟A中獲得的所述土質(zhì)參數(shù)和所述端阻力值計算得到所述樁管的靜端阻力計算值，再將對應(yīng)于不同沉管深度的所述靜端阻力計算值與所述步驟B中測得的動端阻力實測值進(jìn)行比較，分析樁管在振動沉管過程中的端阻力的振動衰減情況；
[0012]D、根據(jù)擠密砂樁的成樁特點(diǎn)，將振動錘與樁管視為一個整體，以一個所述測試截面作為脫離體截面，以樁管在所述脫離體截面以下的部分作為脫離體建立樁管沉入至最低沉管深度時的運(yùn)動平衡方程:
[0013]Fc-Fs-Fr+Fa+mg = ma(式 2)
[0014]其中，F(xiàn)。一所述脫離體截面處的壓力值；
[0015]Fs—所述樁管入土部分的動側(cè)摩阻力值；
[0016]Fr—所述步驟B中得到的樁管的動端阻力實測值；
[0017]Fa—所述樁管內(nèi)的空氣壓力值；
[0018]m—所述脫離體的質(zhì)量；
[0019]g—重力加速度；
[0020]a—所述脫離體的加速度值；
[0021]所述動側(cè)摩阻力值Fs的計算式為
[0022]Fs = β SFSC(式 3)
[0023]其中，F(xiàn)s。一所述步驟A中測得的樁管入土部分的靜側(cè)摩阻力值；β s—動側(cè)摩阻力折減系數(shù)；
[0024]E、根據(jù)擠密砂樁的成樁特點(diǎn)，計算樁管沉入至最低沉管深度時所述脫離體截面處的壓力值F。、所述樁管內(nèi)的空氣壓力值Fa;獲得樁管沉入至最低沉管深度時的所述動端阻力實測值匕、所述脫離體的加速度值a、所述靜側(cè)摩阻力值Fs。、所述脫離體的質(zhì)量m、重力加速度g ;結(jié)合所述步驟D中的式2和式3，得到動側(cè)摩阻力折減系數(shù)β s。
[0025]優(yōu)選地，所述步驟A中選用在擠密砂樁成樁區(qū)域的靜力觸探孔中測取所述端阻力值、靜側(cè)摩阻力值以及土質(zhì)參數(shù)。
[0026]優(yōu)選地，在所述步驟C中，先取測得的樁端平面以上4倍樁管直徑范圍內(nèi)的端阻力值進(jìn)行加權(quán)平均，再將所得到的加權(quán)平均值與所述樁端平面以下I倍樁管直徑范圍內(nèi)的端阻力值進(jìn)行平均，從而計算得到靜端阻力值；
[0027]靜端阻力計算值的計算式為
[0028]P = a qc(式 I)
[0029]其中:p—靜端阻力計算值； [0030]q。一所述靜端阻力值；
[0031]α—樁端阻力修正系數(shù)，土質(zhì)為粘性土?xí)rα = 0.667，土質(zhì)為砂性土 α =0.5。
[0032]優(yōu)選地，所述步驟E中，樁管沉入至最低沉管深度時所述脫離體截面處的壓力值F。由所述脫離體截面處樁管對稱兩側(cè)的軸應(yīng)力值的平均值乘以所述脫離體截面的面積得到。
[0033]優(yōu)選地，在所述步驟D和步驟E中，計算所述脫離體截面處的壓力值F。時，選取所述樁管剛?cè)胪恋臅r刻作為基準(zhǔn)點(diǎn)，已包括脫離體的重力mg，式I可表示為
[0034]Fc- β SFSC-Fr+Fa = ma(式 4)。
[0035]優(yōu)選地，所述步驟E中，樁管沉入至最低沉管深度時所述樁管內(nèi)的空氣壓力值Fa的計算式為:(I)所述樁管內(nèi)無砂柱時，
[0036]Fa = P 水 +p 土(式 5)
[0037]其中，P*表示水壓力，計算式為:
[0038]P水=Y*h(式 6)
[0039]Y水一水重度；
[0040]h—水深；
[0041 ] P 土表示土壓力，計算式為:
[0042]P 土= Y 土 z(式 7)
[0043]y 土一土體的重度；
[0044]z—土層厚度；
[0045](2)所述樁管內(nèi)有砂柱時，
[0046]Fa = P 水 +p 土 —P 砂柱(式 8)
[0047]其中，Pwi表示所述樁管內(nèi)的砂柱重力，計算式為:
[0〇48] P砂柱=Y砂柱h砂柱(式9)
[0049]Y砂、柱一所述樁管內(nèi)砂柱重度；
[0050]h砂柱一所述樁管內(nèi)砂柱高度。
[0051 ] 優(yōu)選地，所述步驟E中，樁管沉入至最低沉管深度時所述脫離體的加速度值a為所述步驟B中測得的所述最大樁頂加速度值與最大樁端加速度值的平均值。
[0052]如上所述，本發(fā)明的擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，根據(jù)擠密砂樁的成樁特點(diǎn)，利用從水下擠密砂樁成樁過程的現(xiàn)場實際動態(tài)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了樁管的動端阻力與靜端阻力的相關(guān)性分析，得出了樁管在粘性土中的靜端阻應(yīng)力計算值與動端阻應(yīng)力實測值的比值(即動、靜端阻力比值)，進(jìn)而可得知擠密砂樁成樁過程中端阻力在粘性土中的衰減程度。通過動側(cè)摩阻力與靜側(cè)摩阻力的相關(guān)性分析，利用實際測試數(shù)據(jù)建立了振動成樁過程中樁管的運(yùn)動平衡方程，得到動側(cè)摩阻力折減系數(shù)。由于在擠密砂樁在成樁過程中，樁管在振動錘的激振力和自重作用下克服端阻力和側(cè)摩阻力而逐漸下沉，通過本發(fā)明的可打性分析方法得到的端阻力衰減程度以及動側(cè)摩阻力折減系數(shù)為擠密砂樁的可打性計算提供了可靠的計算依據(jù)，從而可以指導(dǎo)水下擠密砂樁的設(shè)計施工，保證施工質(zhì)量，提高施工效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]圖1顯示為本發(fā)明的擠密砂樁的樁管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]圖2顯示為本發(fā)明的擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法的步驟流程圖。
[0055]圖3顯示為本發(fā)明中從靜力觸探孔測得的端阻應(yīng)力值-沉管深度關(guān)系曲線。
[0056]圖4顯示為本發(fā)明中從靜力觸探孔測得的靜側(cè)摩阻應(yīng)力值-沉管深度關(guān)系曲線。
[0057]圖5顯示為本發(fā)明中沉管過程中測得的動端阻應(yīng)力實測值的時程曲線。
[0058]圖6顯示為本發(fā)明中樁管沉至-38.9m處時2#測試截面處I通道的軸應(yīng)力時程曲線。
[0059]圖7顯示為本發(fā)明中樁管沉至-38.9m處時2#測試截面處3通道的軸應(yīng)力時程曲線。 [0060]圖8顯示為本 發(fā)明中樁管沉至-38.9m處時動端阻應(yīng)力時程曲線。
[0061]圖9顯示為本發(fā)明中樁管沉至-38.9m處時樁頂加速度時程曲線。
[0062]圖10顯示為本發(fā)明中樁管沉至-38.9m處時樁端加速度時程曲線。
[0063]元件標(biāo)號說明
[0064]I樁管
[0065]111# 截面
[0066]122# 截面
[0067]133# 截面
[0068]144# 截面
[0069]155# 截面
[0070]166# 截面
[0071]177# 截面
[0072]181樁頂
[0073]182樁身
[0074]183樁端
[0075]2光纖光柵應(yīng)變計
[0076]3加速度傳感器
[0077]4光纖光柵土壓力傳感器
[0078]S1-S5步驟
【具體實施方式】
[0079]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0080]請參閱圖1至圖10。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0081]圖1顯示為本發(fā)明的擠密砂樁的樁管結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，樁管I為中空的腔體，徑向截面為圓形，樁管I豎直放置，包括構(gòu)成樁管I主體的樁身182、位于樁身182頂部的樁頂181、位于樁身182下部的樁端183，樁端183的底部為樁底。于實施例中，樁管I的樁身182直徑一般在0.8m-lm，樁身182與樁端183間采用焊接。樁端183的內(nèi)徑大于樁身182的內(nèi)徑，樁端183的空腔內(nèi)固定裝設(shè)有十字筋板，十字筋板連接于樁端183的內(nèi)管壁且平行于樁管I的徑向截面。十字筋板上固定裝設(shè)有端板，端板為圓形或環(huán)形，用以提高樁端183結(jié)構(gòu)的剛度和耐久性。激勵樁管I下沉的振動錘與樁管I剛性連接形成一個振動體系。密砂樁成樁過程的可達(dá)性分析計算涉及端阻力和側(cè)摩阻力的分析計算，端阻力包括靜端阻力和動端阻力，側(cè)摩阻力包括動側(cè)摩阻力和靜側(cè)摩阻力。
[0082]圖2顯示為本發(fā)明提供的擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法的流程圖，圖2中可以看到本方法包括以下步驟:
[0083]S1、測得擠密砂樁成樁區(qū)域處與沉管深度相應(yīng)的端阻力值、靜側(cè)摩阻力值以及土質(zhì)參數(shù)。
[0084]于實施例中，選用在擠密砂樁成樁區(qū)域的靜力觸探孔中測取樁管I的端阻力值、靜側(cè)摩阻力值以及沉管區(qū)域的土質(zhì)參數(shù)。圖3顯示為從該靜力觸探孔測得的端阻應(yīng)力值-沉管深度關(guān)系曲線，橫坐標(biāo)表示端阻應(yīng)力值，單位為MPa ;縱坐標(biāo)為樁管I的沉管深度，單位為m。圖4顯示為從該靜力觸探孔測得的靜側(cè)摩阻應(yīng)力值-沉管深度關(guān)系曲線，橫坐標(biāo)表示靜側(cè)摩阻應(yīng)力值，單位為kPa ;縱坐標(biāo)表示樁管I的沉管深度,單位為m。將端阻應(yīng)力值、靜側(cè)摩阻應(yīng)力值乘以樁管I的截面面積可得到相應(yīng)的端阻力值、靜側(cè)摩阻力值。
[0085]擠密砂樁成樁區(qū)域處先采用開挖的方式將上部淤泥層挖除，再打設(shè)擠密砂樁對下部土體進(jìn)行地基處理，開挖后的泥面標(biāo)高為-20.Sm，下方的粘性土層范圍為-24.41m?-36.74m，底部為砂土層，沉管深度最低高程為-38.9m,形成的擠密砂樁直徑為1.1Om?1.23m。從圖3和圖4中可以看到,在樁管I沉至_36.74m以下,從粘土層進(jìn)入砂土層以后，端阻力值和靜側(cè)摩阻力值都明顯變大。
[0086]S2、將樁管I從樁頂181至樁端183分為若干測試截面；測試截面為樁管I的徑向截面且彼此平行；在振動沉管過程中，測得各測試截面處的樁管I對稱兩側(cè)的軸應(yīng)力值；測得位于樁頂181的測試截面處的樁頂加速度值；測得樁端183處的動端阻力實測值和樁端加速度值；
[0087]于實施例中，如圖1所示，樁管I的總長為64.5m，從樁頂181至樁底布置有1#?7#共七個測試截面。1#測試截面11靠近樁頂181處，位于距樁底62.5m處；2#測試截面12位于距樁底52.5m處；3#測試截面13位于距樁底22.5m處；4#測試截面14位于距樁底12.5m處;5#測試截面15位于距樁底6.5m處;6#測試截面16靠近樁底，位于距樁底2.5m處;7#測試截面17位于距樁底0.25m的樁端183上。2#測試截面處樁管I的直徑為0.Sm,樁端183的直徑為1.0m，樁管I的壁厚為22mm。
[0088]與測試截面相對應(yīng)，光纖光柵應(yīng)變計2共有七組，依次布置于1#測試截面11至7#測試截面17，每組的兩個光纖光柵應(yīng)變計2相對于樁管I的中心軸線彼此對稱，用于測試樁管I的軸應(yīng)力值進(jìn)而得到測試截面處的壓力值。1#測試截面11和6#測試截面16的兩側(cè)各對稱布置有兩個加速度傳感器3,用于實時測量樁管I的樁頂加速度和樁端加速度。光纖光柵應(yīng)變計2與加速度傳感器3相鄰，便于線纜的保護(hù)和整理。光纖光柵土壓力傳感器4裝設(shè)于樁端183的端板上，用于實時測試下部土體傳遞到樁管I底部的土壓力，以獲得樁端183處的動端阻力實測值。各測試截面一側(cè)的信號通道為I通道，與之對稱的另一側(cè)信號通道為3通道。
[0089]S3、采用閉口樁的計算方式，利用步驟SI中獲得的土質(zhì)參數(shù)和端阻力值計算得到樁管I的靜端阻力計算值，再將對應(yīng)于不同沉管深度的靜端阻力計算值與步驟S2中測得的動端阻力實測值進(jìn)行比較，分析樁管I在振動沉管過程中的端阻力的振動衰減情況。
[0090]由于擠密砂樁在沉管及擠密擴(kuò)徑過程中，利用樁管I內(nèi)的空氣壓力來保持樁管I內(nèi)砂樁的高度，進(jìn)而保證樁管I外的土體不進(jìn)入樁管I內(nèi)部，其成樁過程更接近于閉口樁形式，所以，在振動沉管過程采用閉口樁形式來計算分析樁管I的靜端阻力值和動端阻力值。
[0091]根據(jù)《工程地質(zhì)手冊》，靜端阻力計算值的計算式為:
[0092]P = a qc(式 I)
[0093]其中:p—靜端阻力計算值；
[0094]qc一靜端阻力值；
[0095]α 一樁端阻力修正系數(shù)。土質(zhì)為粘性土?xí)rα = 0.667 ;土質(zhì)為砂性土 α =0.5。
[0096]式I中的靜端阻力值q?？筛鶕?jù)端阻力值計算得到。先取測得的樁端平面(樁底)以上4倍樁管直徑范圍內(nèi)的端阻力值進(jìn)行加權(quán)平均，再將得到的端阻力的加權(quán)平均值與樁端平面以下I倍樁管直徑范圍內(nèi)的端阻力值相加進(jìn)行平均，從而得到靜端阻力值q。。
[0097]靜端阻力計算值P的計算過程中考慮了樁端183以上和以下共5倍樁管直徑范圍內(nèi)的端阻力值，根據(jù)步驟SI中得到的土質(zhì)參數(shù)，在5倍樁管直徑范圍內(nèi)的土層性質(zhì)并不相同，不便于計算分析，由于最深的沉管深度處僅剛剛進(jìn)入砂性土層，因而在計算分析時，選擇在此5倍樁管直徑范圍內(nèi)土層性質(zhì)均為粘性土的情況，即式I中取α = 0.667。
[0098]在沉管過程中，動端阻力值隨著振動錘的振動而波動變化，圖5顯示為沉管過程中測得的典型的動端阻應(yīng)力實測值的時程曲線，橫坐標(biāo)為時間，單位為s (秒)，縱坐標(biāo)為動端阻應(yīng)力實測值，單位為kPa。動端阻應(yīng)力實測值乘以樁管截面面積得到動端阻力實測值。
[0099]于實施例中，將沉管至不同深度處測得的動端阻應(yīng)力實測值與由式I計算得到的靜端阻應(yīng)力計算值進(jìn)行比較，因為樁管I截面面積相同，所以其比值即為動、靜端阻力的比值，比較結(jié)果請參見表1:
[0100]表1不同沉管深度處靜端阻應(yīng)力計算值與動端阻應(yīng)力實測值比較
[0101]
【權(quán)利要求】
1.一種擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，其特征在于，包括步驟: A、測得所述擠密砂樁成樁區(qū)域處樁管與沉管深度相應(yīng)的端阻力值、靜側(cè)摩阻力值以及土質(zhì)參數(shù)； B、將樁管從樁頂至樁端分為若干測試截面；所述測試截面為所述樁管的徑向截面且彼此平行；在振動沉管過程中，測得各所述測試截面處的樁管對稱兩側(cè)的軸應(yīng)力值；測得所述位于樁頂?shù)乃鰷y試截面處的樁頂加速度值；測得樁端處的動端阻力實測值和樁端加速度值； C、采用閉口樁的計算方式，利用所述步驟A中獲得的所述土質(zhì)參數(shù)和所述端阻力值計算得到所述樁管的靜端阻力計算值，再將對應(yīng)于不同沉管深度的所述靜端阻力計算值與所述步驟B中測得的動端阻力實測值進(jìn)行比較，分析樁管在振動沉管過程中的端阻力的振動衰減情況； D、根據(jù)擠密砂樁的成樁特點(diǎn)，將振動錘與樁管視為一個整體，以一個所述測試截面作為脫離體截面，以樁管在所述脫離體截面以下的部分作為脫離體建立樁管沉入至最低沉管深度時的運(yùn)動平衡方程: Fc-Fs-Fr+Fa+mg = ma(式 2) 其中，F(xiàn)。一所述脫離體截面處的壓力值； Fs—所述樁管入土部分的動側(cè)摩阻力值； 匕一所述步驟B中得到的樁管的動端阻力實測值； Fa—所述樁管內(nèi)的空氣壓力值； m—所述脫離體的質(zhì)量； g—重力加速度； a—所述脫離體的加速度值； 所述動側(cè)摩阻力值Fs的計算式為 Fs = β SFSC(式 3) 其中，F(xiàn)s。一所述步驟A中測得的樁管入土部分的靜側(cè)摩阻力值； β s—動側(cè)摩阻力折減系數(shù)； E、根據(jù)擠密砂樁的成樁特點(diǎn)，計算樁管沉入至最低沉管深度時所述脫離體截面處的壓力值F。、所述樁管內(nèi)的空氣壓力值Fa;獲得樁管沉入至最低沉管深度時的所述動端阻力實測值匕、所述脫離體的加速度值a、所述靜側(cè)摩阻力值Fs。、所述脫離體的質(zhì)量m、重力加速度g ;結(jié)合所述步驟D中的式2和式3，得到動側(cè)摩阻力折減系數(shù)β s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，其特征在于:所述步驟A中選用在擠密砂樁成樁區(qū)域的靜力觸探孔中測取所述端阻力值、靜側(cè)摩阻力值以及土質(zhì)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，其特征在于: 在所述步驟C中，先取測得的樁端平面以上4倍樁管直徑范圍內(nèi)的端阻力值進(jìn)行加權(quán)平均，再將所得到的加權(quán)平均值與所述樁端平面以下I倍樁管直徑范圍內(nèi)的端阻力值進(jìn)行平均，從而計算得到靜端阻力值； 靜端阻力計算值的計算式為 P = a Qc(式 I)其中:p—靜端阻力計算值； q。一所述靜端阻力值； α—樁端阻力修正系數(shù)，土質(zhì)為粘性土?xí)rα = 0.667，土質(zhì)為砂性土 α =0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，其特征在于:所述步驟E中，樁管沉入至最低沉管深度時所述脫離體截面處的壓力值F。由所述脫離體截面處樁管對稱兩側(cè)的軸應(yīng)力值的平均值乘以所述脫離體截面的面積得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，其特征在于:在所述步驟D和步驟E中，計算所述脫離體截面處的壓力值F。時，選取所述樁管剛?cè)胪恋臅r刻作為基準(zhǔn)點(diǎn)，已包括脫離體的重力mg,式I可表示為 Fc- ^ SFSC-Fr+Fa = ma(式 4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，其特征在于:所述步驟E中，樁管沉入至最低沉管深度時所述樁管內(nèi)的空氣壓力值Fa的計算式為 (1)所述樁管內(nèi)無砂柱時， Fa = P 水+P 土(式 5) 其中，PI表示水壓力，計算式為: P水=Y水h(式6) Y#一水重度； h—水深； P 土表示土壓力，計算式為: P 土= Y 土 z(式 7) Y土一土體的重度； z—土層厚度； (2)所述樁管內(nèi)有砂柱時， Fa = P 水+P 土—P 砂柱($8) 其中，Pftbtt表示所述樁管內(nèi)的砂柱壓力，計算式為: P砂柱一Y砂柱h砂柱(式9) Y砂柱一所述樁管內(nèi)砂柱重度； h OTi—所述樁管內(nèi)砂柱高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擠密砂樁成樁過程的可打性分析方法，其特征在于:所述步驟E中，樁管沉入至最低沉管深度時所述脫離體的加速度值a為所述步驟B中測得的所述最大樁頂加速度值與最大樁端加速度值的平均值。
【文檔編號】E02D3/08GK104018486SQ201410250826
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】周國然, 張曦, 劉璐, 吳心怡, 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(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