旋挖钻配合振动锤及加长钢护筒在特殊地质条件下的应用

旋挖钻机成孔工艺由于成孔效率高、适应地形广、切割岩层快、干湿均可作业等优点,近些年发展非常迅速,且根据不同地质条件衍生出许多新技术新产品。尤其在中西部缺水的山区,修筑公路或铁路桥梁桩基首选旋挖钻。文中通过实际案例分析,介绍了旋挖钻干孔作业过程中遇到浅层滞水时采用加长钢护筒止水的施工工艺。北社大桥位于山西省长治市平顺县北社乡北社村西,横跨长治环城高速,连接北社村和西社村两座山头,全长477.5m,其中6#—9#桩基位于山谷谷底。由于干孔作业过程中遇到卵(砾)石层,再加上桩位位于低洼地带,雨季施工中存在浅层滞水,成孔后卵(砾)石层中的砂砾随着水流流出,导致上方的粉质粘土层及卵(砾)石层坍塌。通过降水、回填灰土、灌注低标号砼等多种办法试验失败后,最终采用振动锤振入加长加厚钢护筒进行止水,再在护筒内钻孔、成孔、下钢筋笼、灌注砼并同时拔出钢护筒的施工工艺解决了塌孔问题。该施工工艺的应用经过多种方案的比较并优选,在保证工期增加不多的情况下费用增加的最少。该工艺不但解决了施工中遇到的问题,同时为以后碰到这种困难提供了解决问题的思路,丰富和扩大了旋挖钻干孔作业的应用范围。

高频液压振动锤打桩的应用概况与研究进展

高频液压振动锤有很多技术优势,可应用于沉桩和拔桩。但当前还是缺乏规范性的指导方法来解决使用高频振动技术打桩可打入深度的确定问题和高频振动打入桩的承载力计算。分早期研究、试验研究和数值分析三个方面对高频振动打桩的研究概况进行了综述。分别从力学、运动学、能量守恒方程和运动规律积分方程等方面阐述了国外各种高频液压振动锤打桩的可打入性模型的相应原理、假设条件、判断方法。指出了若干有待进一步研究的几个问题,包括在高频振动打桩下桩周土的强度变化、可打入性及打入桩的承载力等等。

高频液压振动锤沉桩的打入性状分析

采用数值方法对高频液压振动锤沉桩进行轴对称动力分析。在不考虑孔隙水压力情况下模拟沉桩的贯入过程,分析打桩力作用下应力的传播以及在桩体与土层的值与分布,并且考虑对高频振动沉桩影响因素,包括振动锤、桩体、土体的各种参数。

振动锤作用下海上基桩可打入性的数值模拟

以ANSYS/LS-DYNA作为前处理器,利用粘弹塑性非线性弹簧元模拟桩土相互作用,对打桩下沉过程建立了数值模型,并结合渤海某打桩工程,分析了振动锤作用下动态土强度折减系数、激振频率、入土深度、土塞效应等主要因素对桩体可打入性的影响。结果表明,本文方法适用于不同深度时桩基可打入性的研究,对实际工程具有一定的指导意义。

高频液压振动锤沉桩引起的孔压增长性状分析

考虑高频振动沉桩过程引起地基中超静孔隙水压力增长情况,研究了孔压沿桩径方向与轴向的大小及分布规律,并同时对高频振动沉桩引起的孔压性状的主要影响因素进行探讨。研究结果表明:打桩过程中超静孔隙水压力的增长性状对其打桩的可打入性有很大的影响,有地下水存在时,高频振动沉桩引起孔压的增加有利于桩的贯入,因而桩的贯入位移大幅度增加。

高频液压振动锤打桩的可打入性分析模型

分别从力学、运动学、能量守恒方程和运动规律的积分方程等方面进行阐述,总结了国外各种高频液压振动锤打桩的可打入性模型的相应原理、假设条件、判断方法及应注意的问题,最后指出了欲进一步预测高频振动锤打桩的可打入性应考虑的几个问题。

液压振动锤振动沉桩土体参数辨识与仿真

介绍了液压振动锤的工作原理。建立了锤-桩-土系统的单自由度模型。以共振理论为依据,为实现自适应振动沉桩,提出一种在线测量土体参数的方法。仿真研究结果表明:采用带遗忘因子的增广最小二乘算法模型能够较好地辨识出土体的参数。

振动锤的数学模型与全局分叉

用现代动力系统方法，将振动锤的动力学等价地简化为圆周上的分段连续自映射，并描述了此映射的性质．随着激振频率的增加，系统产生的分叉过程与普通的一维连续映射有本质差异．在极限状态下，振动锤的运动是混沌的．

振动锤的周期运动稳定性与分叉

通过理论分析和数值仿真,研究了振动锤周期运动的稳定性和局部分叉,得到了n-1周期运动存在的充要条件·应用Poincare映射的分叉理论,揭示了该类冲击振动机械系统存在倍周期分叉·研究表明,当改变恢复系数时,解的周期结构随激振频率的变化有较大的差异·当改变质量比时,解的周期结构没有明显的变化·选择不同的系统参数可以使振动锤工作在不同的周期运动,可以从这些周期运动中选择最为理想的工艺指标和其他综合评价指标最佳的运动形式·所以,研究振动锤的周期性冲击的稳定性与分叉可以使振动锤的系统参数优化·

振动锤沉桩计算方法

振动沉桩过程中由于桩周动摩阻力的影响,桩身振动加速度随着入土深度的增加而逐渐减小,动摩阻力随着入土深度的增加而逐渐增大,当振动锤激振力能够克服桩侧动摩阻力及端阻力,同时桩端产生的最大振幅能够克服土处于弹性阶段的最大位移后桩可继续下沉。通过对桩身划分单元的方法,确定桩侧动摩阻力与桩身振动加速度之间的关系,计算得到不同入土深度位置的桩侧振动加速度,同时考虑应力波在桩身的传递,最终获得桩在不同时刻的动摩阻力,并通过桩端单元的振动加速度计算得到桩端最大振幅。

多台大型液压振动锤联动工作的同步性问题

为保证在长江口深水航道治理工程大圆筒结构试验段工程中采用四台大型液压振动锤联动沉设大直径钢筋砼圆筒工艺的成功,在振动锤系统的设计制造和工艺设计中,从液压动力系统、控制系统和机械设备的设计、加工及组装等方面采取综合措施,解决了四锤同步工作这一世界级难题。本文介绍了这一问题的由来,主要技术措施及实施效果。表明所采取的工艺技术措施可以有效保障大型液压振动锤组实现同步工作。

基于LabVIEW的液压振动锤启停共振控制技术研究

在液压振动锤的启动和停止阶段,当振动锤的振动频率达到土壤的固有频率时,振动锤和土壤会出现强烈振动现象,对振动锤的工作寿命和安全性能造成极大影响。为消除此阶段的共振现象,在LabVIEW中设计液压振动锤的控制信号输出程序;采用软启动方式,并设置对比实验,以验证控制方式的可行性。实验结果表明:所提出的软启动方式能减弱液压振动锤启停阶段的共振现象。

软土地区旋挖钻机与振动锤联合施工钻孔灌注桩施工工艺

Currently, rotary drilling machines and relative construction technology have been known gradually. They were widely applied in the big diameter drilling compresol pile construction in North China. But the application of the rotary drilling machines is limited in South China, especially the southeast area, because of the soft soil and the big scale of pile. On the other hand, impact hammers have been widely used in drilling pile construction in mollisol area. Recently, rotary drilling machines and impact hammer are working together in several projects in mollisol area to prove its feasibility. This article introduces the construction instance using rotary drilling machines together with impact hammer in the drilling compresol pile construction of Wushashan Power Plant in Datang town of Zhejiang Province. Besides, the advantages and the feasibility were listed.

振动锤环境振动减振方案的数值模拟与现场测试

振动锤打桩时引起的环境振动有可能偏大,在城市区域施工时有时会干扰人们正常的生活.鉴于此,提出了一种套筒减振方法,套筒将桩与土体浅层隔开,使桩在地下才与土体接触让其振动从地下开始传播,充分利用土体的几何阻尼效应和材料阻尼效应来减小地面环境振动.通过有限元软件分析了无套筒和有套筒两种情况地面的Z振动级.利用环境振动分析仪对不同工况下振动现场的多个位置进行了振动响应的实测和记录.对比数值模拟和现场实测的数据,可以发现套筒减振方法具有良好的减振效果.

基于土壤滞回特性的液压振动锤自同步研究

针对桩土作用对振动锤同步的影响存在考虑不足的情况,在振动模型中采用包含滞回非线性的沉桩阻力模型代替单纯的弹簧阻尼模型,并结合双液压马达模型,得到既能够反映系统的同步振动性能又能反映沉桩能力的无齿轮液压振动锤同步系统模型。利用计算机数值仿真探究了系统参数差异对系统自同步效果和振动锤沉桩性能的影响。研究结果表明:初始相位差和液压马达的泄露差异在小范围内不会影响系统达到自同步,在同步状态下的初始相位差会明显削减系统沉桩性能。最后通过现场试验研究验证了模型和仿真结果的正确性。

振动锤传动齿轮的动态设计

采用有限元方法,对振动锤传动齿轮进行了静态和动态分析,得出了齿轮应力分布云图、变形分布云图和前四阶固有频率及振型。为振动锤传动齿轮的设计和使用提供了可靠的理论依据。

冲击式振动锤沉桩的土力学特性研究

本文从土层的极限应力状态和剪切强度理论出发，建立了沉桩桩尖顶端土层达到极限破坏剪切应力的力学模型，并导出沉桩桩体周面摩擦阻力的解析表达式，为设计振动锤提供力学依据。

北江大堤减压井采用振动锤施工的探讨

北江大堤石角应急除险工程地质条件复杂,属首次采用振动锤施工减压井新工艺,该文对减压井的施工方法和质量进行了探讨。

基于制造误差的新型无同步齿轮液压振动锤同步性研究

为研究由实际制造引起的机械系统差异对系统自同步能力的影响,提出了以双马达无同步齿轮液压振动锤为研究对象,结合流体力学、机械振动、机械系统动力学和机电液耦合动力学理论,建立了新型无同步齿轮的液压振动锤模型。运用matlab/simulink计算机数值仿真对该模型进行研究,分析了机械系统的差异对系统自同步振动的影响规律。仿真结果表明,由制造误差造成的偏心块质量差异和回转轴系的摩擦系数差异,差异在一定范围内液压振动锤可以实现同步振动。当超过这一范围时,系统同步性消失,无法实现同步振动。试验结果表明,建模仿真正确反映了机械系统差异对系统自同步能力影响的规律。

卵石层中采用高频振动锤施打PHC管桩效果分析

以一高频液压振动锤施打PHC管桩的施工实例,说明在以卵石为持力层的场地中可采用高频液压振动锤进行PHC管桩的沉桩施工;通过对桩的施工顺序、入土深度和单桩静载试验结果的差异情况分析,表明高频振动对无粘结粒状土层的深层振实效果非常明显,振动后卵石层桩端阻力得到明显的提高,但会存在工后桩长差异较大的现象。