打入桩
打入桩是指通过锤击或者振动的方式,将预先在工厂中生产好的桩打入土层至设计深度的一种桩。桩身材质方面,在国内主要是预应力混凝土管桩和钢管桩两种,在国外部分工程也会应用木桩。相比于现场浇筑的混凝土桩,打入桩由于是在工厂预制的,桩身质量能得到更好的控制,施工难度相对较低,施工过程相对也比较容易控制。
近年来,随着海上风电项目的增加,钢管桩基础,尤其是大直径,超长的钢管桩的应用越来越多。海上风电钢管桩基础具有承载力高,施工设备大,费用高等特点,这就要求设计方及施工方,在设计施工过程中,尽可能减少不确定因素,避免方案变更、施工停滞等造成的损失。
在设计阶段,设计方可以根据现场地质情况,及上部结构荷载要求,给出相应的设计方案,确定桩身尺寸参数,包括桩长、壁厚、入土桩长等。但是,我们知道,对于打入桩,设计方根据地质资料所确定的桩长只是一个初步结果,最终的桩长需要根据现场的情况来确定。
打入桩的停锤标准有两个:桩顶标高和贯入度,两者必须同时满足。桩顶标高是上部结构的位置所决定的;而贯入度(单次锤击桩身沉降)则是反映实时桩身承载力的一个指标。如果在施工过程中,这两个参数其中之一不能满足设计要求,或者都不满足要求,则需要设计方进行评估,给出变更方案。而这势必要对施工进度造成非常大的影响,造成的经济损失也是相当可观的。
如果能在实际施工之前,对打桩过程进行模拟,就可以提前发现一些可能存在的问题,从而很大程度上减少试错成本。
目前国内对于锤击管桩沉桩过程的模拟研究起步较晚,当前的研究工作开展的很少,且多以数值算法分析为主。
美国PDI(桩基动力学公司,桩基动测方法发明者)开发的波动方程分析软件GRLWEAP是目前应用最多的沉桩过程模拟分析软件。通过该软件,可以模拟桩在冲击或振动入土过程中的运动及受力状况。
GRLWEAP软件功能
对于给定的桩锤系统,可依据现场观测的锤击数(每米锤击数)计算打桩阻力、桩身应力及预估承载力。对于设计承载力和地质情况已知的工程,可帮助打桩承包商(施工单位)选择合适的锤和打桩系统。可确定打桩过程中桩身应力是否超过桩身材料承受极限,是否能够按设计要求打入到预计深度。可估算总打入时间,总锤击数等。
GRLWEAP软件输出结果
01、承载力图
软件可预设10个承载力值,结合桩身尺寸信息、锤信