黏性土场地振动锤沉桩可沉性方法研究_李怀亮.pdf

1、 第 18 卷 增 刊 2 地 下 空 间 与 工 程 学 报 Vol.18 2022 年 12 月 Chinese Journal of Underground Space and Engineering Dec.2022黏 性 土 场 地 振 动 锤 沉 桩 可 沉 性 方 法 研 究李 怀 亮1,于 文 太1,李 可1,尹 蒋 松2,李 飒 2(1.海 洋 石 油 工 程 股 份 有 限 公 司,天 津 300461;2.天 津 大 学 建 工 学 院,天 津 300072)摘 要:近 年 来,随 着 海 洋 工 程 的 发 展,振 动 锤 以 其 区 别 于 传 统 打 桩 锤 的 优

2、 势 被 越 来 越 多的 应 用 于 海 上 施 工。然 而 由 于 其 振 沉 机 理 复 杂,桩 的 可 沉 性 分 析 一 直 是 研 究 的 重 点。利 用 荷兰 以 及 我 国 规 范 方 法,对 某 海 上 平 台 直 径 508 mm 的 管 桩 在 振 动 锤 的 安 装 可 沉 性 进 行 了 判 别,同 时 利 用 波 动 方 程 对 沉 桩 过 程 进 行 了 预 测,并 将 预 测 结 果 与 现 场 实 测 数 据 进 行 了 比 较。结 果表 明:荷 兰 以 及 我 国 的 规 范 方 法 采 用 激 振 力 判 别 的 结 果 均 与 现 场 相 符;关 于 振

3、 幅 判 别,我 国 规范 与 现 场 相 符 而 荷 兰 规 范 偏 于 保 守。利 用 基 于 Hypervib 模 型 无 土 塞 条 件 下 得 到 的 土 阻 力 进行 波 动 方 程 分 析,可 以 对 沉 桩 过 程 进 行 较 准 确 的 预 测。上 述 分 析 结 果 对 合 理 进 行 振 动 锤 的 沉桩 判 别 以 及 可 沉 性 分 析 具 有 实 际 的 指 导 意 义。关 键 词:粉 质 黏 土;振 动 锤;打 桩 分 析;波 动 方 程中 图 分 类 号:TU473.1 文 献 标 识 码:A 文 章 编 号:1673-0836(2022)增 2-0 566-0

4、7S t u d y o n t h e M e t h o d o f V i b r a t o r y H a m m e r D r i v i n g P i l e i n C l a y F i e l dLi Huailiang1,Yu Wentai1,Li Ke1,Yin Jiangsong2,Li Sa2(1.O f f s h o r e O i l E n g i n e e r i n g C o.,L t d.,T i a n j i n 300461,P.R.C h i n a;2.C i v i l E n g i n e e r i n g D e p a r

5、 t m e n t,T i a n j i n U n i v e r s i t y,T i a n j i n 300072,P.R.C h i n a)A b s t r a c t:In recent years,with the development of offshore engineering,vibratory hammer is more and more used in offshore engineering because of its advantages different from traditional pile hammer.However,due to

6、the complex mechanism of vibro-driving,the analysis of pile driving has always been concerned.The Dutch and Chinese code methods are used to judge the installation driving ability of 508 mm diameter pipe pile of an offshore platform with vibrating hammer.Meanwhile,the wave equation is used to predic

7、t the pile drivability,and the predicted results are compared with the driving records in situ.The calculation results show that the centrifugal force of the vibrator determined with the methods of the Dutch and Chinese codes are consistent with the field results;However,the amplitude criterion in C

8、hina code is consistent with that in the field,while that in Holland code is conservative.Using the wave equation of soil resistance based on Hypervib model in coring condition,the pile drivability can be predicted more accurately.The above analysis results could be useful for reasonable pile drivin

9、g identification and drivability analysis of vibratory hammer.K e y w o r d s:silty clay;vibratory hammer;pile driving analysis;wave equation0 引 言随 着 海 洋 工 程 的 发 展,海 洋 平 台,海 上 风 电 等领 域 都 涉 及 到 管 桩 的 施 工,其 顺 利 安 装 是 保 证 各 类海 洋 工 程 构 筑 物 安 全 建 造 和 使 用 的 基 础。振 动 沉桩 技 术 由 于 其 强 贯 入 性、低 噪 音、沉 桩 效 果 好、适 用

10、 收 稿 日 期:2022-06-07(修 改 稿)作 者 简 介:李 怀 亮(1972),男,河 北 青 县 人,硕 士,教 授 级 高 级 工 程 师,主 要 从 事 海 洋 工 程 设 计、安 装 的 研 究 及 现 场实 施 等 工 作。E-mail:1805127265 基 金 项 目:国 家 自 然 科 学 基 金(51890911)地 层 条 件 广 泛 和 施 工 灵 活 等 特 点,被 广 泛 应 用 于 实际 工 程。然 而,在 振 沉 过 程 中 桩 土 间 的 相 互 作 用 机理 极 为 复 杂,与 常 规 冲 击 锤 打 桩 的 动 力 响 应 具 有 明显 的 差

11、 异,因 此 目 前 仍 然 无 法 对 振 动 沉 桩 过 程 进 行准 确 的 评 估 1。很 多 学 者 对 于 振 动 沉 桩 展 开 了 研 究,提 出 了 各种 类 型 的 计 算 模 型 2-6。陈 福 全 等 7将 其 归 纳 为力 平 衡 模 型,能 量 平 衡 模 型,动 量 守 恒 模 型 以 及 运动 规 律 的 积 分 模 型 四 种 类 型。虽 然 研 究 显 示,沉 桩过 程 中 超 孔 压 的 累 积 对 沉 桩 具 有 较 大 的 影 响 8,但 上 述 各 种 方 法 均 是 基 于 总 应 力 进 行 分 析。此 外,张 智 梅 等 9采 用 有 限 元

12、法 对 锤 击 法 沉 桩 和 振 动 法沉 桩 对 周 围 环 境 的 影 响 进 行 了 研 究。在 工 程 界,荷兰 在 2005 年(CUR166,2005)提 出 了 振 动 锤 沉 桩 的控 制 条 件 10;2019 年 我 国 发 布 了 插 入 式 钢 圆 筒结 构 设 计 与 施 工 规 范,提 出 了 对 于 钢 圆 筒 振 沉 需要 满 足 的 条 件 11。除 了 上 述 规 范 以 外,波 动 方 程 仍 然 被 建 议 应 用于 振 动 锤 的 沉 桩 分 析。这 主 要 是 因 为,波 动 方 程 计算 已 形 成 成 熟 的 计 算 机 程 序,这 为 使 用

13、 者 提 供 了 方便 快 捷 的 方 法;同 时 更 重 要 的 是,波 动 方 程 的 概 念已 在 世 界 广 泛 采 用,对 于 工 程 师 而 言,如 果 振 动 分析 和 冲 击 锤 分 析 采 用 相 同 的 方 法,将 是 最 方便 的 12-13。一 般 认 为,振 动 锤 沉 桩 比 较 适 用 于 砂 土,大 多数 研 究 也 均 围 绕 着 砂 土 展 开 14-18。但 近 年 来,由于 海 上 工 程 施 工 的 增 多,特 别 是 海 上 风 电 项 目 中,振 动 锤 常 常 被 用 来 安 装 辅 助 平 台 的 桩 基,振 动 锤 在黏 土 中 的 沉 桩

14、能 力 备 受 关 注。本 文 根 据 某 以 黏 土为 主 场 地 的 现 场 实 测 数 据,分 别 采 用 荷 兰 规 范,中国 规 范,对 振 动 锤 的 沉 桩 可 行 性 进 行 了 判 别,同 时利 用 波 动 方 程,对 其 振 沉 速 度 进 行 了 计 算,并 将 计算 结 果 与 实 测 数 据 进 行 了 比 较。1 振 动 锤 沉 桩 分 析1.1 荷 兰 规 范 法(2 0 0 5)荷 兰 CUR166(2005)提 出 的 振 动 锤 沉 桩 的 控制 条 件 如 下:m e Mdyn dmin dmin=0.005 m(1)Fc 1.92 10-3Zdqc;z;

15、av+1.2 qc,z,av(2)式 中:m e 为 偏 心 力 矩;Mdyn参 与 振 动 的 质 量;dmin最 小 振 幅;Fc为 最 大 激 振 力;Zd桩 基 贯 入 深 度;桩 径;为 桩 截 面 积;qc,z,av根 据 CPT 得 到 的 平 均锥 端 阻 力。1.2 中 国 规 范 法(2 0 1 9)插 入 式 钢 圆 筒 结 构 设 计 与 施 工 规 范 提 出 的钢 圆 筒 振 沉 需 要 满 足 的 条 件 如 下:F K(Qsv+QR)(3)D=2 M/G0(4)式 中:F 为 振 沉 所 需 的 激 振 力;K 为 富 裕 系 数,取1.2 1.5;Qsv为 钢

16、 圆 筒 动 侧 摩 阻 力;QR为 钢 圆 筒端 阻。D 为 钢 圆 筒 振 幅,M 为 锤 组 最 大 偏 心 力矩;G0为 振 沉 设 备 中 参 与 振 动 部 分 的 重 力 与 钢 圆筒 重 量 之 和。其 中 钢 圆 筒 动 侧 摩 阻 力 需 要 根 据 规定 进 行 折 减,而 D 的 数 值 要 满 足 规 范 规 定 的 标 准。1.3 波 动 方 程 方 法波 动 方 程 经 常 被 用 来 模 拟 基 桩 在 打 击 锤 或 振动 锤 的 作 用 下 的 运 动 和 受 力 情 况。振 动 沉 桩 运 动对 于 土 体 有 效 土 阻 力 的 影 响 不 容 忽 视。

17、在 利 用 振动 锤 沉 桩 时,对 于 土 阻 力 的 变 化 情 况 目 前 较 大 的 争议。不 同 的 研 究 者 提 出 了 不 同 的 观 点。ICE 公 司推 荐 的 土 阻 力 降 低 系 数 如 表 1 所 示 19。表 1 取 值T a b l e 1 T h e v a l u e o f 土 层 土 质 描 述 1 非 常 软 到 稍 硬 的 粉 质 黏 土 0.122 密 实 的 粉 土 0.153 中 密 实 的 粉 质 细 砂 0.154 硬 的 粉 质 黏 土 0.405 中 密 实 到 密 实 的 砂 质 粉 土 0.156 硬 到 非 常 硬 的 粉 质 黏

18、 土 0.40法 国 Tunkers 公 司 根 据 标 准 贯 入 击 数,对 于 闭口 桩 直 接 推 荐 了 土 阻 力 的 数 值,见 表 2 20。而 美 国 PDI 公 司 认 为,当 桩 在 非 黏 性 土 中 时,特 别 是 水 下 桩,桩 可 能 失 去 95%的 侧 阻 力 和 50%的 端 阻 力。另 一 方 面,当 桩 在 黏 性 土 时,可 能 没 有土 阻 力 的 损 失。此 外,沉 桩 对 土 阻 力 的 影 响 还 反 应在 多 个 方 面。例 如 相 对 于 冲 击 锤 而 言,振 动 沉 桩 会使 松 的 粗 粒 土 变 密 实,对 密 实 的 粗 粒 土

19、则 会 降 低 土的 密 度 21。因 此,基 于 Holeyman 等 人 的 研究,GRL 提 出 了 一 些 进 行 振 动 沉 桩 分 析 的 建 议:对7 6 5 2022 年 增 刊 2 李 怀 亮,等:黏 性 土 场 地 振 动 锤 沉 桩 可 沉 性 方 法 研 究于 黏 性 土 中 的 振 动 锤 打 入 桩,弹 限 加 倍;对 于 所 有类 别 土 中 的 振 动 锤 打 入 桩,阻 尼 加 倍(Smith-Viscous 土 阻 尼 模 式)。对 于 振 动 锤 锤 效,建 议 值 为1.0。表 2 振 动 锤 沉 桩 中 土 阻 力 数 值 T a b l e 2 T

20、h e s o i l r e s i s t a n c e i n v i b r a t o r y d r i v i n g层 名标 贯 击 数(击)黏 性 土 非 黏 性 土/kPa1 0-2 0-5 0.242 2-5 5-10 0.763 5-20 10-20 2.444 10-20 20-30 12.835 30-30 30-40 14.846 30+40+12.83上 述 的 3 种 方 法 中,前 两 种 可 以 对 桩 基 是 否 可以 贯 入 到 预 定 深 度 进 行 判 断;而 采 用 波 动 方 程 的 方法 则 可 以 利 用 波 动 方 程 得 到 沉 桩

21、速 度 随 深 度 变 化的 过 程。2 计 算 条 件某 海 上 平 台 位 于 中 国 渤 海 湾,水 深 为 27 m。现 场 勘 查 得 到 的 土 层 及 其 各 土 层 对 应 的 单 位 端 阻和 单 位 侧 摩 阻 见 表 3。从 表 中 可 以 看 出,除 了6.9 10.0 m 以 及 39 65.9 m 深 度 范 围 内 为 粉 质细 砂 外,其 余 土 层 均 由 粉 质 黏 土 和 粉 土 组 成。现 场CPT 的 测 试 结 果 如 图 1 所 示。在 上 述 地 质 条 件 下,将 直 径 为 508 mm,壁 厚25 mm,桩 长 为 62.5 m 的 管 桩

22、 贯 入 至 泥 面 以 下28.5 m。现 场 安 装 选 用 了 APE-200 振 动 锤 进 行 沉桩,APE-200 振 动 锤 的 各 项 参 数 如 表 4 所 示。根 据 现 场 实 测 得 到 的 振 动 锤 沉 桩 速 度 随 贯 入深 度 的 变 化 如 图 2。从 沉 桩 记 录 可 以 看 到,10.0 11.2 m 处 黏 土 的 存 在,导 致 沉 桩 速 度 的 明 显 降 低。同 时,与 6.9 10.0 m 砂 土 中 贯 入 速 度 变 化 趋 势 与CPT 锥 端 阻 力 变 化 趋 势 相 一 致 有 所 不 同(如 图1(a),当 贯 入 深 度 达

23、 到 13.8 m,进 入 黏 土 层 后,虽然 CPT 显 示 的 锥 端 阻 力 基 本 保 持 稳 定,但 振 动 沉桩 的 贯 入 速 度 显 示 出 明 显 的 随 深 度 增 加 而 降 低 的趋 势。图 1 CPT 测 试 结 果Fig.1 Results of CPT表 3 土 层 分 布T a b l e 3 T h e d i s t r i b u t i o n o f s o i l l a y e r s编号层 厚/m土 质描 述浮 容 重/(kNm-3)单 位 侧 摩 阻/kPa单 位 端 阻/MPa1 5.1 粉 质 黏 土 8.5 10 0.102 1.8 粉

24、 土 9.8 16 0.633 3.1 粉 质 细 砂 9.9 29 1.544 1.2 粉 质 黏 土 10.1 44 0.725 2.6 砂 质 粉 土 9.5 35 1.416 16.1 粉 质 黏 土 9.1 63 0.827 10.1 粉 土 9.1 85 1.088 26.9 粉 质 细 砂 9.5 96 4.89 7.3 粉 土 10.4 96 9.6表 4 振 动 锤 参 数T a b l e 4 T h e p a r a m e t e r s o f t h e v i b r a t o r y h a m m e r打 桩 锤 APE-200 液 压 振 动 锤偏 心

25、 力 矩/kgm 50.69激 振 力/kN 1 606振 动 效 率/vpm 0 1 700整 机 重 量/kg 5 7888 6 5 地 下 空 间 与 工 程 学 报 第 18 卷图 2 振 动 锤 沉 桩 记 录Fig.2 Pile recording3 可 沉 性 判 别首 先,采 用 荷 兰 规 范 进 行 判 别,根 据 式(1),当最 小 振 幅 dmin取 0.005 m 时,得 到 Mdyn dmin=58.38 kg m m e=50.69。可 以 看 到,如 果 采 用 荷 兰 规 范,现 场 条 件 不 满足 式(1)的 判 别 要 求。采 用 式(2)进 行 土 阻

26、 力 的 计 算,式(2)中 Fc的可 表 示 为Fc=m r 2/1 000(5)式 中:m 为 偏 心 块 的 重 量,kg;r 为 偏 心 力 臂,m;为 偏 心 块 绕 中 心 轴 旋 转 的 角 速 度,rad/s,可 由式(6)确 定:=2(6)其 中 为 振 动 的 频 率,单 位 为 Hz(VPM/60)。根 据 式(2),(5),(6)得 到 振 沉 过 程 中 的 土 阻力,将 其 与 APE200 提 供 的 最 大 激 振 力 进 行 对 比,结 果 如 图 3,从 图 中 可 以 看 到,在 整 个 沉 桩 过 程 中,土 阻 力 一 直 小 于 APE200 提 供

27、 的 最 大 激 振 力,满 足式(2)的 振 沉 要 求。综 合 上 述 结 果 可 以 看 到,对 于本 场 地 如 果 采 用 荷 兰 规 范,采 用 APE200 锤,激 振力 可 以 满 足 场 地 的 要 求,而 振 幅 无 法 场 地 满 足要 求。中 国 规 范 同 样 需 要 对 激 振 力 和 振 幅 进 行 评 估。式(3)中,钢 圆 筒 的 动 侧 摩 阻 力 推 荐 计 算 式 为:Qsv=Qs(7)其 中 为 折 减 系 数,Qs为 极 限 侧 摩 阻 力。对图 3 最 大 激 振 力 和 土 阻 力 的 关 系(荷 兰 规 范)Fig.3 Relationship

28、 between amplitude of centrifugal forces and soil resistance(Dutch code)于 折 减 系 数,在 本 文 中 分 别 采 用 了 我 国 规 范 推 荐 的方 法,日 本 建 机 调 查 株 式 会 社 经 验 法,法 国 PTC 公司 估 算 法,美 国 ICE 公 司 计 算 方 法 进 行 了 计 算 10。需 要 说 明 的 是,由 于 现 场 没 有 进 行 SPT 的 试 验,而采 用 我 国,日 本,法 国 以 及 美 国 的 方 法 均 须 已知 SPT 的 标 贯 击 数,因 此 在 计 算 过 程 中,标

29、 贯 击 采用 了 P.K.Robertson(2014)推 荐 的 CPT 与 SPT 之间 的 关 系 获 得 22。采 用 不 同 方 法 得 到 的 富 裕 系 数 见 表 5。可 以看 到 无 论 采 用 哪 种 方 法 计 算 动 侧 摩 阻 力,均 满 足 规范 规 定 的 1.2 1.5 的 数 值,且 我 国 规 范 的 推 荐 方法 得 到 的 数 值 是 最 小,计 算 结 果 偏 于 安 全。对 于 振 幅 判 别,根 据 式(4)得 到 的 工 作 振 幅 为4.2 mm。而 根 据 土 质 条 件,我 国 规 范 推 荐 的 本 场地 需 要 的 最 大 工 作 振

30、 幅 为 3.25 mm。综 合 上 述 计算 结 果 可 以 看 到,采 用 我 国 规 范,振 动 锤 APE200满 足 激 振 力 以 及 振 幅 条 件,可 以 将 桩 基 贯 入 到 规 定深 度,结 果 与 现 场 情 况 相 符。表 5 振 动 锤 富 裕 系 数T a b l e 5 T h e s a f e t y f a c t o r o f p i l e d r i v i n g中 国 日 本法 国PTC美 国ICE激 振力/kN动 侧 阻 力/kN 643.81 473.78 456.44 572.25富 裕 系 数 2.3 3.4 3.5 2.51606 我

31、 国 规 范 中 对 于 激 振 力 富 裕 系 数 的 计 算 还 包 括 了 桩 端 阻 力9 6 5 2022 年 增 刊 2 李 怀 亮,等:黏 性 土 场 地 振 动 锤 沉 桩 可 沉 性 方 法 研 究从 上 述 分 析 结 果 可 以 看 到,利 用 CPT 的 结 果,采 用 荷 兰 规 范 进 行 激 振 力 的 计 算,激 振 力 满 足 振 沉要 求,这 与 现 场 情 况 相 符;而 利 用 CPT 数 据 得到 SPT 结 果 采 用 我 国 规 范 进 行 计 算,激 振 力 也 可以 满 足 振 沉 要 求。关 于 振 幅 的 计 算,荷 兰 和 我 国 规范

32、的 方 法 是 一 致 的,仅 仅 是 最 小 振 幅 的 取 值 有 所 差异,计 算 结 果 与 现 场 情 况 比 较 可 以 看 到,荷 兰 规 范5 mm 的 最 小 振 幅 规 定 偏 于 保 守。4 可 沉 性 预 测规 范 的 方 法 虽 然 可 以 进 行 可 沉 性 判 别,但 却 无法 得 到 整 个 沉 桩 过 程 的 贯 入 速 度,为 此 采 用 波 动 方程 的 方 法,根 据 我 国 以 及 荷 兰 规 范 法 计 算 的 土 阻力,利 用 通 用 软 件 GRLWEAP 进 行 计 算。在 计 算过 程 中,土 的 动 阻 力 参 数 采 用 如 下 原 则

33、进 行 选 取,即 以 冲 击 锤 动 阻 力 参 数 的 选 取 为 基 准,对 于 黏 性 土中 的 振 动 锤 打 入 桩,弹 限 加 倍;对 于 所 有 类 别 土 中的 振 动 锤 打 入 桩,阻 尼 加 倍。在 此 需 要 说 明 的 是,对 于 冲 击 锤 打 桩,桩 尖 开口 管 桩 在 沉 桩 过 程 中 可 能 形 成 土 塞;而 振 动 锤 打桩,一 般 认 为 在 打 桩 过 程 中 不 形 成 土 塞。Henke等 23-24分 别 针 对 振 动 锤 沉 桩,进 行 了 室 内 模 型 试验 和 现 场 原 型 试 验,对 试 验 过 程 中 的 土 塞 状 况 进

34、 行了 测 量,室 内 模 型 试 验 和 现 场 原 型 试 验 的 结 果 均 显示,在 振 动 锤 沉 桩 过 程 中,均 没 有 形 成 土 塞。因 此在 本 文 的 计 算 中,仅 计 算 了 无 土 塞 的 情 况。计 算 结果 如 图 4、5。图 4 贯 入 速 度 计 算 值 与 实 测 值 的 比 较(荷 兰 规 范)Fig.4 The comparison of calculated and measured results of penetration velocity(Dutch code)从 图 4 中 可 以 看 到,如 果 采 用 荷 兰 规 范 方 法,在 无

35、土 塞 情 况 下,在 黏 土 层 显 然 低 估 了 土 阻 力 的 数值。由 于 低 估 了 土 阻 力,计 算 结 果 显 示,计 算 得 到的 振 沉 速 度 整 体 偏 大,且 在 10 11 m 发 生 了 溜 桩,图 5 贯 入 速 度 计 算 值 与 实 测 值 的 比 较(中 国 规 范)Fig.5 The comparison of calculated and measured results of penetration velocity(Chinese code)这 与 打 桩 现 场 情 况 不 符。如 果 采 用 我 国 规 范 的 方 法,如 图 5,无 土 塞

36、 低估 了 土 体 在 振 动 沉 桩 过 程 中 的 土 阻 力,导 致 预 测 得到 的 沉 桩 速 度 较 实 际 情 况 整 体 偏 大。这 一 方 面 可能 是 方 法 本 身 得 到 的 土 阻 力 偏 小,另 一 方 面 由 于 本次 计 算 采 用 的 SPT 的 数 值 并 非 直 接 通 过 试 验 获得,而 是 由 CPT 数 据 间 接 得 到,这 也 可 能 是 导 致 计算 结 果 误 差 较 大 的 原 因 之 一。由 于 无 论 是 荷 兰 规 范 还 是 中 国 规 范 在 预 测 中均 出 现 了 溜 桩 风 险,这 与 现 场 情 况 差 异 较 大,因

37、此上 述 两 种 方 法,可 以 用 来 进 行 振 动 锤 的 可 沉 性 判别,但 如 果 采 用 波 动 方 程 进 行 可 沉 性 过 程 预 测,则会 带 来 比 较 大 的 误 差。由 于 在 海 洋 工 程 中,CPT 是 应 用 更 为 广 泛 的原 位 测 试 方 法,因 此 采 用 基 于 CPT 数 据 的Hypervib 模 型,进 行 土 阻 力 的 计 算,Hypervib 建 议振 动 锤 沉 桩 过 程 中 的 单 位 端 阻 和 单 位 侧 摩 阻 为:ql=qs(1-1/)EXP(-3/F R)+1/(7)l=s(1-1/)EXP(-3/F R)+1/(8)

38、式 中:ql为 单 位 端 阻 的 基 准 值;qs为 CPT 锥 端 阻力;l为 单 位 侧 摩 阻 的 基 准 值;s为 CPT 的 侧 摩阻;F R 为 摩 阻 比,为 参 数,一 般 取 6 8。qd=(qs-ql)EXP(-a c c/g)+ql(9)0 7 5 地 下 空 间 与 工 程 学 报 第 18 卷d=(s-l)EXP(-a c c/g)+l(10)式 中:qd为 单 位 端 阻;d为 单 位 侧 摩 阻;a c c 为 振动 系 统 的 加 速 度;g 为 重 力 加 速 度。按 照 式(7)(10)计 算 土 阻 力,在 无 土 塞 情 况下,计 算 得 到 的 沉

39、桩 速 度 与 现 场 实 测 速 度 如 图 6 所示。从 图 中 可 以 看 到,除 了 在 13 18 m,Hypervib模 型 预 测 结 果 明 显 偏 大,计 算 结 果 和 现 场 实 测 结 果吻 合 度 较 高。图 6 贯 入 速 度 计 算 值 与 实 测 值 的 比 较(Hypervib 模 型)Fig.6 The comparison of calculated and measured results of penetration velocity(Hypervib model)5 结 论(1)荷 兰 规 范 和 我 国 规 范 在 进 行 振 动 锤 沉 桩判 别

40、 时,均 采 用 了 激 振 力 判 别 和 振 幅 判 别 两 种 判 别条 件。且 利 用 激 振 力 判 别 标 准 进 行 判 别 时,所 得 结果 均 为 满 足 要 求,与 现 场 情 况 吻 合。但 是,荷 兰 规范 的 振 幅 判 别 标 准 偏 与 保 守,而 根 据 我 国 规 范 的 判别 标 准 可 以 得 到 与 现 场 吻 合 的 结 果。(2)利 用 荷 兰 以 及 中 国 规 范 计 算 土 阻 力,采 用波 动 方 程 进 行 振 动 锤 沉 桩 分 析,我 国 规 范 的 计 算 得到 的 振 沉 速 度 明 显 偏 大,这 可 能 与 本 次 计 算 的

41、标 贯击 数 为 CPT 间 接 获 得 有 关;而 荷 兰 规 范 在 无 土 塞条 件 下 低 估 了 黏 土 的 土 阻 力,导 致 了 溜 桩 的 出 现。(3)基 于 CPT 数 据,采 用 Hypervib 模 型 进 行 土阻 力 的 计 算,采 用 波 动 方 程 进 行 振 动 锤 贯 入 速 度 预测 可 以 得 到 与 实 测 结 果 比 较 吻 合 的 结 果,但 是 其 在土 层 变 化 面 的 表 现 还 有 待 进 一 步 的 研 究。参 考 文 献(References)1 Holeyman A E.Soil behavior under vibratory d

42、riving A/Proceedings of the International Conference on Vibratory Pile Driving and Deep Soil Compaction C.Belgium:2002:3-19.2 Holeyman A,Legrand C.Soil modelling for pile vibratory driving A/Int.Conf.on Design and Construction of Deep Foundations C.USA,1994:1165-1178.3 Jonker G.Vibratory pile drivin

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