水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准判断方法
【专利摘要】本发明提供一种水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准判断方法，包括步骤：A、针对每次挤密循环，测取挤密扩径过程中桩管的动端阻力实测值时程曲线、桩管高程时程曲线和挤密砂桩的扩径直径；B、结合步骤A中获得的动端阻力实测值时程曲线、桩管高程时程曲线，当动端阻力实测值时程曲线中动端阻力实测值的峰值趋于稳定、挤密砂桩的扩径直径无增加、并且沉管速率小于0.2m/min时，则本次挤密循环已达到停锤标准。本发明提供的停锤标准判断方法以挤密砂桩挤密扩径过程中测得的实际动态测试数据为依据，不用为了满足砂桩扩径直径、桩管贯入量等停锤标准而延长振动时间，可以有效减少施工成本和机械损耗，节约能源，提高施工效率。
【专利说明】水下挤密砂粧挤密扩径过程停锤标准判断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水下挤密砂桩领域，特别是涉及一种水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准判断方法。
【背景技术】
[0002]随着全球经济与集装箱运输业的高速发展，海港码头向离岸、开敞、深水海域发展已经成为必然的发展趋势，伴随着外海筑港，人工岛的建设也向深水区推进，地基加固已成为外海筑港建设中必不可少的施工技术。水下挤密砂桩与传统地基处理方法相比具有独特的优势——加固效果明显，可以快速提高地基承载力，因而可以快速推进施工进程，缩短工期，为在软弱地基上建造重力式结构创造了条件。
[0003]作为一种地基加固新技术，水下挤密砂桩能够增加地基强度，加快地基固结，减少结构物沉降，提高地基的抗液化能力，具有施工周期短，加固效果直接、明显，工序可控性好等优点。可广泛应用于对砂性土、粘性土、有机质土等几乎所有土质的地基加固处理。非常适用于外海人工岛、防波堤、护岸、码头等工程的地基基础加固。
[0004]与传统的普通砂桩不同，挤密砂桩是利用振动荷载将特殊钢桩管打入水下软基中，在桩管中灌砂，通过振动设备(如振动锤)和管腔增压等装置，经过有规律的反复提升和回打桩管，使砂桩扩径，形成更大直径的挤密砂桩。原地基被砂强制置换，密实的砂桩与软土共同作用构成复合地基，达到改善地基整体稳定性、提升地基整体抗滑与抗剪能力、力口快地基固结等效果。与普通砂桩相比，水下挤密砂桩桩体的密实性高，加固的置换率可达60%?70%。
[0005]水下挤密砂桩的振动成桩过程即采用振动锤进行成桩的过程。挤密砂桩成桩过程包括:刚入土阶段、沉管至一定深度阶段、沉管至极限阶段和挤密扩径至极限阶段。在挤密扩径的过程中，首先要将排出桩管的砂桩压实，再将土体破坏，最后形成挤密砂桩。现有技术中，检验形成的挤密砂桩是否已达到施工要求而停锤的标准包括砂桩的单桩极限承载力、扩径直径、砂桩密实度、桩管的贯入量、加固置换率等。
[0006]在桩周土体破坏阶段，其破坏形式近似于散体材料桩的破坏形式。在已有的停锤判断标准中要考虑砂桩的单桩极限承载力，在散体材料桩的单桩承载力计算方法中，应用比较广泛的是Vesic (维西可)圆筒形扩张理论和Brauns (布劳恩斯)单桩极限承载力理论。但是，对于水下挤密砂桩的挤密扩径阶段而言，随着挤密砂桩复合地基置换率的提高，桩间土所占的比例逐渐变小，桩周土体不断的被挤出、破坏，特别是对于高置换率的挤密砂桩复合地基，其桩周土体的物理力学参数已完全不同于原状土，从而造成了采用上述理论进行计算时计算参数的难以取值。
[0007]此外，在实际施工过程中，虽然水下挤密砂桩的扩径直径或者桩管的贯入量还未达到成桩停锤的标准，但是砂桩的密实度和强度等都已满足施工要求，在此情况下如果仍为满足砂桩扩径直径和桩管在土层中贯入量的要求持续延长振动锤的振动时间反而会增加施工成本和机械损耗，造成了能源的浪费，降低了施工效率。
【发明内容】
[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种能够直接根据水下挤密砂桩扩径过程中的动态实测数据分析判断水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准的方法，以减小施工成本和能源损耗。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准判断方法，包括步骤:A、针对每次挤密循环，测取挤密扩径过程中桩管的动端阻力实测值时程曲线、桩管高程时程曲线和挤密砂桩的扩径直径、结合步骤A中获得的动端阻力实测值时程曲线、桩管高程时程曲线，判断本次挤密循环过程中的动端阻力实测值、挤密砂桩的扩径直径和沉管速率，当所述动端阻力实测值时程曲线中所述动端阻力实测值的峰值趋于稳定、所述挤密砂桩的扩径直径无增加、并且所述沉管速率小于0.2m/min时，则本次挤密循环已达到停锤标准。
[0010]优选地，还包括步骤:c、针对每次挤密循环，计算桩体的单桩极限承载力，比较所述步骤A中测得的动端阻力实测值与所述单桩极限承载力；当所述动端阻力实测值小于所述单桩极限承载力的计算值时，结合所述步骤B，判断挤密砂桩的扩径过程已达到停锤标准。
[0011]优选地，所述步骤C中采用散体材料桩的单桩承载力计算方法计算所述桩体的单桩极限承载力。
[0012]优选地，所述单桩极限承载力的计算式为
【权利要求】
1.一种水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准判断方法，其特征在于，包括步骤: A、针对每次挤密循环，测取挤密扩径过程中桩管的动端阻力实测值时程曲线、桩管高程时程曲线和挤密砂桩的扩径直径； B、结合步骤A中获得的动端阻力实测值时程曲线、桩管高程时程曲线，判断本次挤密循环过程中的动端阻力实测值、挤密砂桩的扩径直径和沉管速率，当所述动端阻力实测值时程曲线中所述动端阻力实测值的峰值趋于稳定、所述挤密砂桩的扩径直径无增加、并且所述沉管速率小于0.2m/min时，则本次挤密循环已达到停锤标准。
2.根据权利要求1所述的水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准判断方法，其特征在于，还包括步骤: C、针对每次挤密循环，计算桩体的单桩极限承载力，比较所述步骤A中测得的动端阻力实测值与所述单桩极限承载力；当所述动端阻力实测值小于所述单桩极限承载力的计算值时，结合所述步骤B，判断挤密砂桩的扩径过程已达到停锤标准。
3.根据权利要求2所述的水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准判断方法，其特征在于:所述步骤C中采用散体材料桩的单桩承载力计算方法计算所述桩体的单桩极限承载力。
4.根据权利要求3所述的水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准判断方法，其特征在于:所述单桩极限承载力的计算式为
5.根据权利要求1所述的水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准判断方法，其特征在于:所述桩管高程时程曲线的斜率对应于所述沉管速率。
6.根据权利要求1所述的水下挤密砂桩挤密扩径过程停锤标准判断方法，其特征在于:所述水下挤密砂桩挤密扩径过程中，对应于每次挤密循环的沉管深度逐次减少。
【文档编号】E02D33/00GK104005400SQ201410250808
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】吴心怡, 张曦, 尹海卿, 刘璐, 时蓓玲, 熊文峰, 邱松, 卢益峰, 张海, 胡小波, 徐明贤 申请人:中交上海三航科学研究院有限公司, 中交第三航务工程局有限公司, 中交三航局工程船舶有限公司