大直徑超長鋼管樁的土塞效應(yīng)研究.pdf

1、海洋占地球表面積約71％,其不僅蘊(yùn)藏著豐富的石油、天然氣,還具有十分可觀的風(fēng)力資源。而海上油氣平臺及風(fēng)電場的建立為其開發(fā)利用提供了可能。近年來,隨著海洋油氣及風(fēng)能資源的不斷開發(fā),需要將更多的構(gòu)筑物建設(shè)在環(huán)境復(fù)雜多變、波浪潮汐劇烈、地質(zhì)條件不良的海域,這就促使了鋼管樁基礎(chǔ)向著大直徑、超長、深貫入的方向發(fā)展。
　　大直徑超長樁貫入過程中的土塞效應(yīng)是一個(gè)比較復(fù)雜、前沿的課題。本文在小直徑短樁土塞判斷理論的基礎(chǔ)上,針對海洋工程鋼管樁大直徑

2、、超長這一特點(diǎn),對土塞閉塞效應(yīng)的判斷方法、土塞高度的變化規(guī)律、樁底土體破壞模式以及動(dòng)力沉樁過程中不同因素對樁基打入性能的影響等開展了理論分析及試驗(yàn)研究,主要內(nèi)容及結(jié)論概括如下:
　　1.樁在貫入過程中土塞的形成對打樁阻力及樁基承載力有重要影響,因此,本文重點(diǎn)介紹了目前打樁過程中常用的土塞效應(yīng)判斷方法;討論了在判斷土體是否完全閉塞時(shí)所要采用的地基極限承載力方法;模擬了不同樁長和樁徑下的樁周土體破壞模式;提出了適合大直徑超長樁的土塞效

3、應(yīng)的判斷方法,并與實(shí)際工程進(jìn)行對比,結(jié)果表明:在土塞閉塞的判斷中考慮慣性力的影響,并且在承載力的方法上選擇梅耶霍夫承載力公式,可以使土塞閉塞的判斷更加準(zhǔn)確。
　　2.正確估算打樁全過程中的土塞高度增長量,是正確判斷土塞閉塞效應(yīng)的強(qiáng)弱及計(jì)算打樁阻力的關(guān)鍵所在。因此,本文針對不同樁徑下的土體開展了室內(nèi)模型試驗(yàn),分析了隨著樁在貫入全過程中的土塞高度增長規(guī)律;研究了不同樁徑下,土塞產(chǎn)生完全閉塞的位置。最后,通過大量的試驗(yàn)成果,擬合了土塞長

4、度比PLR與土塞高度增長率IFR的關(guān)系。結(jié)果表明:樁徑越大,樁內(nèi)土塞高度越高,越不易發(fā)生完全閉塞。
　　3.動(dòng)力沉樁是將能量由樁頂傳到樁底,克服土阻力做功的過程。本文基于一維波動(dòng)方程的理論方法,應(yīng)用GRLWEAP軟件模擬了實(shí)際工程中的打樁過程,探討了不同墊層厚度、不同錘擊力、以及不同施工間歇對打樁過程的影響。結(jié)果表明:墊層厚度的增加對樁身應(yīng)力有一定影響;錘擊力越大,樁體貫入越容易;打樁間歇會使復(fù)打時(shí)錘擊數(shù)增大,并且在砂土中變化量最