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高应变打桩监控在试桩项目中的应用
宣布时间:2023-10-27 浏览次数:20904 泉源:乐宝体育

众所周知,在大面积沉桩作业之前,都要举行试桩项目 。那么什么是试桩 ?简而言之,就是凭证地勘报告或者外地类似项目的施工履历,通过试桩测试来选定桩型、确定打桩装备及单桩的竖向承载力,从而指导下一步施工 。


试桩的目的是为了阻止周全动工之后,发明桩型、打桩装备不匹配,或者承载力不知足设计要求造成的经济损失 。一样平常来讲,试桩项目要解决或者回覆以下几个问题:

(1)锤的性能判断,使用现有打桩装备,能不可将桩打到设计标高 ?

(2)在打桩历程中,桩身应力在不在可控规模内 ?通俗来说,就是打桩历程中桩会不会被打碎掉 ?

(3)停锤标准是什么 ?打到设计标高后,单桩竖向承载力满不知足设计要求 ?


打桩监控是高应变测试的一项主要功效,将传感器预先装置在桩身上,从起锤到终锤的每一次锤击相当于做一次高应变,由于在整个打桩历程中一连的举行测试,那么得出的样本数据多,岩土工程师获得的信息也比通例的承载力复核更富厚 。再团结PDI公司的GRLWEAP模拟打桩历程软件,可以很好的回覆以上几个问题 。



一、锤的性能判断

桩作为毗连上部结构与下部持力层的构件,它是需要知足一定的尺寸要求,也就是说我这个桩要打到设计标高,不然上部结构施工就无法开展 。


在打桩前,我们可以通过GRLWEAP软件试算一下,在现有的锤击装备下,桩能不可打到设计标高 。


在锤模子界面(图1),选好锤的编号,输入现实的锤垫与桩垫等装配件参数,锤模子马上建设好,简朴快捷 。在输入好土模子、桩模子后,经由试算就能模拟出详细的打桩历程 。我们视察每米的锤击数,就能得知桩是否能打到设计标高 。如图1以是,在30米处每米锤击数就有1200击,32米1900击,34米直接为9999,可见在此锤击装备下,桩是不可打到标高的,需要替换 。


虽然,GRLWEAP软件是一个建模软件,其模拟的准确水平取决与土模子、桩模子、锤模子建设的是否准确,以是,准确的地勘报告与锤参数资料是必不可少的资料 。经由大宗现实工程案例的应用支持,只要地勘报告详实准确,锤参数可靠,GRLWEAP软件模拟效果与现实打桩历程很是的匹配 。

GRLWEAP14打桩模拟剖析软件

图1:GRLWEAP软件锤模子建设界面与报告输出界面


在现实的打桩历程中,我们可以使用PDA-S软件直接读出每次锤击作用下,现实传输到桩身中的能量EMX以及锤的现实效率ETR,获取这些参数可以资助我们更好的相识锤的现实事情状态 。


由于冲程可变,以及桩垫、锤垫在打桩历程中厚度转变,加上装备使用周期问题,以是纵然统一台桩机,他每一锤的现实效率也是纷歧样的 。


EMX,寄义为传输到桩身中的最大能量 。这个参数很是的主要,是评价锤性能最直观的指标,其物理意义着实就是锤对桩现实做的功 。需要注重的是,这个EMX并不是指锤的额定能量,由于碰撞、机械消耗,锤在作业时现实做的功是要小于锤的额定能量ER的 。那么EMX/ER的比值就是ETR,意义为能量传输比 。举个例子见图2,EMX为212.3KN-m,即212千焦,该锤在1米的冲程下的额定能量为350KJ,故能量传输比ETR为:212/350=60.6% 。

桩身中的能量EMX以及锤的现实效率ETR

图2

在数据收罗前或历程中,我们可以翻开数据限制设置框,对能量举行实时视察,选中Display Line选项,若是超限了,就会在收罗屏幕上发出忠言,提醒更改锤击能量,能量限制见图3 。

能量限制

图3



二、桩身应力视察与控制

上一节我们讲到锤击能量问题,也就是说桩机提供的能量要足够,以确保桩能战胜土阻力沉到设计标高,那么是不是锤击能量越高越好呢 ?显然不是的,越高的锤击能量,攻击力就会越大,桩身的应力也会增大,若是桩身应力凌驾桩身段质的屈服强度,桩就会被打碎掉 。如混凝土桩较量关注桩身的拉应力,我们就可以在PDA-S软件中实时视察TSX参数(图4) 。

表1 C60~C80混凝土的轴心抗拉强度(28d)MPa

轴心抗拉强度


桩身最大拉应力

图4


若是在打桩监控中发明压拉应力一直超限,那么就要接纳一定的步伐来减小这种趋势,压力应力限制见图5,如更改设计桩型,增大桩身截面积,或者在包管顺遂沉桩的条件下,减小锤的攻击能量 。同样,为了利便视察数据,我们也可以在数据限制栏里输入响应的压拉应力限值,若是打桩历程中应力超限,就会在屏幕上发出忠言信息 。

压拉应力限值

图5



三、停锤标准及承载力监控

凭证各个项目的现真相形,设计计划的差别要求,停锤标准也是多种多样,有的以控制标高为主,有的以进入持力层深度为主,有的以最终贯入度为主,有的以最后1米的锤击数为主,甚至在某些特殊情形下,还要思量总锤击数不凌驾几多锤 。由于贯入度与锤击数在施工现场容易获取,也较量直观,以是一样平常以它两作为停锤标准的情形较量多 。


那么这内里就有一些细节问题需要讨论:

(1)若是以贯入度或锤击数作为停锤标准,必需有一个条件,就是锤的输入能量要一定 。许多设计计划里只给出了锤击数,并没有给出输入能量,着实这是不严谨的 。好比说以最后1米总锤击数凌驾300击作为停锤标准,那么这个1米300击是在液压锤的哪个冲程或者柴油锤的几档下的300击呢 ?假设用液压锤1米冲程切合停锤标准,1.5的冲程下锤击数又低于300击了,这时间该不应停锤呢 ?以是我们做打桩监控的时间也要注重这一点,最好提前与设计单位举行确认 。

(2)切合停锤标准后,我们就可以做承载力验收了 。一样平常情形下,我们挑选终锤前的1-2锤PDA测试信号举行CAPWAP拟合,得出初打承载力值即短期承载力 。经由一准时间的休止期后,桩周土重新固结,再举行高应变测试,此时得出乐宝体育复打承载力值即恒久承载力 。


那么设计单位会接纳哪个承载力作为设计承载力呢 ?这内里就有一个经济性与清静性的考量了 。


①若是业主更关注项目的经济性,并且结构设计品级低,那么通常情形下,可以用恒久承载力作为最终的设计承载力 。也就是说乐宝体育初打承载力不需一定要知足设计值,只需要经由一定休止期后的恒久承载力知足即可 。好比说,设计极限值1000吨,经由试桩后,测得初打承载力为500吨,复打承载力可以抵达1000吨,那么我们就可以以初打承载力500吨作为工程桩承载力的验收标准 。 恒久承载力与短期承载力的比值,我们称为恢复系数,或称时间效应 。


②若是业主更关注项目的可靠性,并且结构设计品级高,可以使用短期承载力作为最终的设计承载力值 。这种情形下,初打承载力就要知足设计要求 。好比说,设计极限值为1000吨,测得初打承载力为500吨,那么此时承载力验收就缺乏格 。设计单位就要修改设计计划,重新选择桩型 。


(3)虽然,试桩效果只能从宏观上指导下一步施工,在现实的工程桩施工中,有许多特殊情形爆发 。好比说,桩没到标高已经打不下去了,若是承载力复核切合设计要求,一样平常会截桩,承载力不切合设计要求,那要么重新选择合适的打桩装备,要么就要更改设计计划了 I杏懈厥獾,桩打到标号了,可是承载力验收缺乏格,这时间就要举行调解了,如加一节或多节桩 。



四、PDI-PLOT软件的应用

一样平常来说,将桩打到设计标高,所需的锤击数都在几千锤左右,这么重大的数据量整理起来很是难题 。为相识决这个难题,PDI公司推出了PLOT软件,可以将每一锤的详细数据整理并绘制图形,让岩土工程师可以更直观的视察各项数据在打桩历程的转变情形 。


PLOT操作很是简朴,只需要导入PDA文件,软件就会自动天生表格并绘制趋势图 。图6纵坐标为锤击数,上下横坐标为打桩监控中的各项参数,很是的直观 。图6中左起第3幅图,蓝色曲线为最大拉应力随锤击数的转变关系,从1156锤(编号○1)到1658锤(编号○2)拉应力一直在升高,这就提醒我们要注重在此土层中打桩拉应力增大的问题 。

此土层中打桩拉应力增大

图6



五、打桩监控报告内容

综上所述,岩土工程师在出具打桩监控报告里应体现以下几点内容:

(1)停锤贯入度或每米锤击数,可现场视察得出

(2)恢复系数关系(或时间效应系数),可通过初打与复打PDA测试整理得出

(3)拉、压应力与锤击能量,可通过PDI-PLOT软件整理得出

(4)单桩竖向极限承载力,可通过CAPWAP拟合得出


以是,使用乐宝体育CAPWAP软件与PLOT软件可以很是轻松的天生数据表格和绘制趋势图 。虽然,你也可以制成以下简明表格形式利便业主与设计查阅 。

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