黏土中桩靴插拔对邻近三桶导管架基础的影响研究

[目的]移动式平台进场安装海上风机的插拔桩施工过程风险大,易影响邻近基础结构的工作性能,甚至导致其失稳破坏。[方法]为厘清桩靴插拔过程对临近基础的影响机理,文章针对类矩形桩靴,采用CEL大变形方法,开展了其在均质和非均质黏土中插拔过程模拟,重点分析了插桩过程对邻近导管架基础产生的附加倾覆角演变机理;并基于大变形模拟结果,利用小变形进一步研究了桩靴拔出后土体软化效应对邻近桶各向极限承载力的影响。[结果]研究结果表明,在桩靴挤土作用下,三桶导管架基础均会发生先顺后逆的转动位移,且随着净间距的增加而逐渐减小。同时,挤土导致的土体软化会使邻近桶各向承载力降低。[结论]受插拔桩靴的影响,非均质土中的三桶导管架的倾覆角度更大,所对应的贯入深度更深。插拔桩靴所造成的软化区域影响范围在均质黏土中水平方向延伸较大,深度方向较小。在均质黏土中,平均强度损失较小,三桶导管架的水平向、转角向的承载力损失较少。在均质和非均质黏土中,竖向承载力折减明显,最大折减系数可达0.72。

污泥层置换砂桩套打水泥搅拌桩软基处理技术

水泥搅拌桩是软基处理的一种常用方式,针对水泥搅拌桩在污泥弱软层出现水泥固化效果差等问题,通过在污泥内预先施工小直径砂桩,用中粗砂置换污泥层中腐殖质,同时以“小桩套打大桩”的形式,将水泥搅拌桩套打在同桩位处的砂桩上,采用“四搅四喷”工艺,置换后砂土与水泥浆液充分均匀搅拌结合成桩,有效增强桩身强度,确保搅拌桩满足设计要求。在提高工效、确保桩体质量及降低综合施工成本等方面都突显出了独特的优越性,为解决腐殖质有机物污泥层中传统水泥搅拌桩施工效果差、成桩质量难以保证等问题提供了一种创新、实用的工艺技术。

海上风电大直径钢管桩溜桩承载力计算方法研究

桩基础被广泛应用于近海工程,如海上风电机多采用大直径钢管桩,但由于桩和锤的重量很大,在沉桩过程中可能会发生溜桩现象,溜桩容易对桩和桩锤造成损伤,严重影响打桩的效率,还可能造成严重的安全事故。因此分析出现溜桩现象的原因,给出合理的承载力计算方法是具有现实意义的。对溜桩的过程和原因进行了分析;用基于CPT的ICP-05和UWA-05设计方法对海上风电大直径钢管桩在自由入泥深度和溜桩深度的土的承载力进行了分析计算,发现ICP-05方法在计算自由入泥深度的承载力时的结果比较理想;针对溜桩现象,提出了一种基于影响区概念的折减优化公式,通过计算溜桩深度的承载力验证了优化设计方法的合理性。

大直径钢管桩打桩过程中桩周土强度弱化分析

基于大直径钢管桩打桩期间桩体附近土体强度弱化展开分析,通过对黏土与砂土进行环剪试验与压力测试,重点分析土层强度、剪切速率与正应力之间的关系,由此确定桩周土体强度折减因子算法,解决了大直径钢管桩施工中土层结构不稳定、施工安全风险较高的问题。结果表明,土体强度弱化程度与土壤性质、土层深度关系密切,研究结果可应用在打桩施工质量控制中。

海洋采油平台打桩工程中土塞效应研究

根据太沙基深基础计算方法提出新的土塞效应判断方法,考虑边载效应,同时考虑打桩对周围土体的影响,引入动力效应系数,并将其应用于实际工程中,实测打桩记录结果与计算结果吻合较好,可用于桩的可打入性分析。

上海中心大厦大直径超长灌注桩现场试验研究

中国在建第一高楼上海中心大厦(632 m)采用了直径为1 m、桩端埋深88 m的大直径超长灌注桩,有别于金茂大厦(420 m)、上海环球金融中心(492 m)另两栋超高层建筑所采用的钢管桩。通过现场试桩验证成桩可行性及承载力取值,试桩载荷试验加载至极限,采用分布式光纤量测桩身应变,同时为研究上海软土地区大直径超长灌注桩承载特性及荷载传递机理提供了有价值的数据。试验结果表明:试桩破坏前,Q–s曲线近似为线性,破坏时,桩体发生刺入变形;桩侧桩端联合后注浆桩与桩端后注浆桩在侧摩阻力分布及发挥性状方面存在显著差异;黏性土中桩侧摩阻力充分发挥所需桩土相对位移小于5 mm,砂性土中小于10 mm;桩土相对位移超过极限位移后,埋深较浅的黏性土中由于桩土相对位移大出现明显的软化现象;与规范值相比,有效桩长范围内浅部土层中桩侧摩阻力小于规范取值下限,深部土层中桩侧摩阻力达规范取值上限的2倍以上;试桩端阻比较小,表现出摩擦型桩特性;桩身压缩占桩顶沉降95%左右,桩顶沉降主要由桩身压缩产生。试桩试验为上海软土地区600 m超高层建筑首次采用灌注桩提供指导和技术支持。

桩基动力检测技术的现状及存在的问题

文章通过对桩基动力检测方法应用现状的简要回顾,分析了桩基高应变和低应变动测的特点和局限性。在此基础 上,提出了在桩基检测和测试结果分析中注意的问题。

灌注桩套管振动贯入引起的地面振动及隔振研究

随着全套管振动取土灌注桩施工工艺的发展,灌注桩在工程中的应用越来越广泛,但关于灌注桩套管振动贯入机制,特别是套管贯入引起的地面振动研究还不全面。在全面介绍了套管振动贯入全过程的有限元-无限元耦合模型的建立过程后,对套管振动贯入引起的地面振动规律及施工安全距离进行了详细研究。采用正交试验与数值模拟相结合的正交有限元法评价了各因素对施工安全距离的影响程度。研究结果表明:套管贯入过程中,地面振动主要沿水平向;在套管贯入初期,地面不会产生水平向峰值速度,当套管贯入到振动临界深度时,地面产生水平向峰值速度;地面水平向峰值速度随径向距离增大呈指数型衰减;施工安全距离随动力荷载幅值、接触面摩擦系数增大而增大,随振动频率、土体模量增大而减小。研究了隔振沟的填充材料、深度和宽度对隔振效果的影响,结果表明,无填充料的隔振沟隔振效果最好;隔振沟的宽度对隔振效果影响不大,其深度对隔振效果影响显著。

非饱和土中考虑沉桩扩孔速度影响的半球形孔扩张弹塑性分析

考虑沉桩速度的影响,以弹塑性交界面处单元体的运动情况作为参考标准,将区域内任何一点的应力、位移描述成塑性区半径R和扩张后土体单元距孔心的距离r的函数。采用小变形理论求解出r处的径向扩张速度与弹塑性交界面的径向扩张速度之比V应满足的关系式,其中后者的扩张速度认为由两部分组成:一部分是由于扩张本身而产生的位移速度;另一部分是由于扩张引起的变形导致土体连续进入塑性状态而产生的附加速度。最后,结合扩孔速度的已知条件推导出沉桩后桩周土体塑性区、破坏区范围,而整个土体范围内应力、位移表达式形式仍与已有相关研究中一样。该研究成果可为非饱和土地区的动力打桩和夯扩桩等工程问题提供一定的理论依据。

沉桩扩孔速度对非饱和土中柱形扩孔挤土效应的影响

以柱形孔扩张模型模拟沉桩过程,推导出考虑速度因素时桩周土体的位移、应力解析解。以弹塑性交界面处单元体的运动情况作为参考标准,将区域内任何一点的应力、位移描述成塑性区半径和扩张后土体单元距孔心的距离函数。采用小变形理论求解出r处的径向扩张速度与弹塑性交界面的径向扩张速度之比应满足的关系式。最后结合沉桩扩孔速度的已知条件推导出沉桩后桩周土体塑性区、破坏区的范围。整个土体范围内应力、位移表达式形式仍与不考虑沉桩扩孔速度因素时一样。对比分析表明:相同桩径条件下,随着沉桩扩孔速度的增加,沉桩影响范围也越来越大;随着桩径的增加,沉桩影响范围受沉桩扩孔速度的影响程度则降低。此外,相应于一定的桩径存在一个临界速度,当沉桩扩孔速度大于临界速度时,需要考虑速度因素;小于临界速度时不考虑则是偏于安全的。本文的研究成果主要适合于软土。

大直径钢管桩在复杂地质条件下施工的探讨

以巴基斯坦QICT二期项目为例,分别对大直径钢管桩在复杂地质条件下的设备选型、钻打结合施工方法和最终承载力复核进行了分析和探讨。

大直径桩连续打桩过程中桩周土阻力衰减规律

详细阐述标准贯入法、美国石油协会(API)规范法和港口规范法等3种确定桩周静态土阻力的方法,并分别采用常系数法、线性法、非线性法、指数法和应力历史法模拟连续打桩过程中桩周土体强度衰减规律,结合实际工程进行打桩分析。结果表明,基于GRLWEAP程序中的标准贯入法确定桩周土体静阻力,并采用常系数折减法模拟连续打桩导致的桩周土体强度衰减,所得分析结果更接近工程实际的打桩记录。在连续打桩过程中,深度较浅的黏土层强度弱化显著,在预测溜桩等极端状况时应重点关注。

风积沙地区公路隧道施工方案研究

为积累风积沙地区公路隧道施工经验,以榆神高速神木1号隧道工程为依托,对该隧道在风积沙段施工中采用的3种施工方案进行了详细介绍,并采用数值模拟和监控量测手段,同时结合现场施工情况,对3种方案的沉降控制效果、施工技术难度和施工周期等进行了对比研究。总结出了其各自的适用条件:小导管+上下台阶临时仰拱法适用于工期紧张,需要快速施工且对地表沉降没有严格控制要求或允许较大地表沉降的场合;水平旋喷桩+三台阶临时仰拱法适用于对地表沉降有严格控制要求的场合;大管棚+上下台阶临时仰拱法在介于上述情况之间时适用。

孟加拉帕德玛大桥超长大直径倾斜钢管桩施工技术

孟加拉帕德玛大桥主桥水中墩基础采用直径3m、倾斜度1∶6的大直径超长钢管桩。钢管桩在岸上分2段制造,利用"水上定位平台+导向架",采用液压打桩锤插打;采用空气反循环法,利用斜孔钻机进行桩内取土。为充分发挥钢管桩桩端承载能力、增加钢管桩刚度,在桩端5m土塞与底部10m混凝土的交界面进行全断面压浆;桩底压浆结束后,采用振冲密实法,向桩内分层填充干净中粗砂至距桩顶15m处;桩内填砂顶面密实并整平后,安装钢筋笼,浇筑桩顶15m高混凝土。该桥采用这一系列技术,解决了大直径超长倾斜钢管桩的插打、孔底压浆、密实度达到95%的孔内填砂等施工难题。

曹妃甸原油码头工程钢管桩沉桩难度及对策

在分析钢管桩沉桩施工相关文章的基础上,使用理论力学知识分析曹妃甸原油码头一期工程超长大直径、超重钢管桩沉桩施工的难度,针对施工难度提出沉桩施工管理要点,并对关键技术进行深入探讨,其施工经验值得应用和推广。

大直径钢管桩打桩拒锤的原因分析

在大直径超长钢管桩的打桩过程中,往往会因多种原因而停锤,复打时则有可能出现桩体拒锤的现象。结合渤海海域某打桩工程中出现的问题,通过分析比较本地区地质勘察资料总结当地的土体特点,根据打桩实测纪录和动力检测试验结果,对比分析打桩过程中和打桩结束后土体阻力的变化情况,深入探究打桩拒锤的原因和机理。研究结果表明,土体条件对桩体可打入性具有较大影响,打桩结束后一段时间内的土体阻力远大于打桩过程中的土体阻力。

“昊海龙”超大型自航绞吸挖泥船开发

超大型自航绞吸挖泥船不仅具备海底岩土超强挖掘和长距离高效输送的作业能力,还具有高海况适应和高度自治能力,已成为港口、人工岛和吹填造陆等重大基础设施建设不可替代的装备,为大型疏浚公司发展的首选船型。该文分析了国际上超大型自航绞吸挖泥船的发展态势,回顾了我国大型绞吸挖泥船的发展历程。简述了绞吸挖泥船的工作原理和系统组成,从疏浚土质、产量、挖深、排距和环境条件等方面分析了绞吸挖泥船设计应重点考虑的因素。全面分析了“昊海龙”设计方案中的船型与总布置、绞刀驱动、桥架结构设计、泥砂输送、柔性钢桩、全电力驱动和居住舱室减振等关键技术,其采用的绞刀双电机长轴驱动、双壳箱型桥架结构、泥泵三泵组合、柔性钢桩和全电力驱动等技术对超大型绞吸挖泥船是非常适宜的。文中提出的绞吸挖泥船设计原理和对“昊海龙”设计技术的介绍,可为超大型自航绞吸挖泥船开发提供参考。

海洋平台大直径钢管桩打桩过程有限元分析研究

近年来海上工程的规模越来越大,为了满足工程需要,桩基设计常常采用大直径,大长度的钢管桩。打桩过程是个相当复杂的过程,不仅涉及到几何非线性、材料非线性、边界非线性,而且是个动力过程。有限元法在处理打桩分析方面具有很强的优势,采用PLAXIS对不同条件下的打桩问题进行了动力模拟分析。分析显示在打桩过程中,桩端土体会产生较大的水平位移和竖向位移,桩端土体和靠近桩端的部分土塞内会产生较大的超孔隙水压力。在砂土中,停锤较短时间也会使孔压迅速消散,这也是打桩中间的停锤会造成后续打桩困难的主要原因。

不同安装法对管桩桩周土影响的有限元分析

利用有限元方法模拟钢管桩的贯入过程,研究贯入过程中桩周不同深度土体的应力变化过程。管桩贯入土体这一过程为高度非线性问题,通用的接触和网格划分方法难以解决大变形问题,通过采用ALE网格划分技术以及"zipper-type"方法解决了管桩贯入过程中的大变形和接触问题,运用ABAQUS模拟了直径2.134 m的钢管桩采用静压和锤击两种方法的安装过程。根据贯入过程中桩壁内外土体应力变化可知,静压贯入过程中管内土水平应力明显高于管外土体的水平应力,更容易形成土塞,挤土效应也比较明显。通过对桩周土体中某点在安装过程中应力变化历程的分析,可以看到锤击安装方式在桩周土中造成应力增加的数值较大,对周围土体影响范围也较大,在评估桩基承载力时,应适当考虑这种影响。

某风积沙隧道施工方案应用总结

在千松坝隧道风积沙段开挖过程中,通过对"超前小导管注浆+四台阶法"、"超前大管棚注浆+三台阶临时仰拱法"和"水平旋喷桩+台阶临时仰拱分部开挖法"三种施工方案的摸索和实践,总结出适合风积沙隧道开挖的施工方案,并对各方案的收敛性等进行分析,以利于推广应用。