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以控制频率和力矩的方法提升钢管基础的承载力
2020-01-08    by : 艾严
  • 以控制频率和力矩的方法提升钢管基础的承载力

事实证明,控制频率的打桩方法能提高地基钢桩的承载力,特别是在砂土层中。本文将讨论如何快速地使振动桩达到规定的承载力。


打桩频率与土壤-1.jpg


打桩频率与土壤-2.jpg



已经有不少高架路工程成功地采用了振动锤来安装钢摩擦基础桩。振动锤的工作原理是通过振动使土壤液化,在桩和锤自身重量的作用下将桩打入土中;当振动停止时,土壤恢复到稳定状态。静载荷测量结果证明,地基会在30天内达到设计标准。在上海浦东新区的一些地块,土壤含沙量大,需要更多的时间来让桩的承载力达到设计要求(极端情况下会长达90天!)。为了缩短90天的恢复周期,需要对打桩方法进行一些改变,以帮助土壤更快地恢复到原来的状态。这可以通过调整偏心力矩的转速(1250-2300r pm)和改变偏心力矩的大小(25-100%)来实现。


 偏心力矩图.jpg


就像汽车的变速箱,在山路上和高速公路上行驶时则需要不同的设置。ICE免共振锤提供了一个可变的力矩,给操作者两个变量:转速和力矩,它们的不同组合将影响振动锤的性能和对土壤的影响。在ICE振动锤上,这两个参数均由遥控器控制,转速有相对应的显示。

 

很多人从实际经验中了解到,对于沙土,使用低频锤(例如转速低于1000转的电锤)打桩越慢,土壤就会越密实。因此,施工队不仅应关注打桩速度,还应关注打桩过程中土壤的密实效应。


沉桩速度图1.jpg


上图给出了针对不同的土壤类型和要求的打桩效果的参考。(例如更快的打桩速度,或更好的土壤密实效果)

 

因此,在不产生环境共振的情况下,如何使用ICE RF免共振设备来实现密实化/提高承载能力?请遵循以下步骤:

*  不要只关注打桩速度。在一定的土壤条件下,把打桩速度调慢一些,会提高桩的承载力。

*  在打最后几米桩时,通过遥控器降低振动锤的运转频率,增加锤的振幅。只要振动锤转速保持在1250转速以上,就能够避免引起土壤共振。振动监测装置可用于向操作人员提供实时信息。

 

其它增加承载力的方法:

*  在桩内增加障碍物,形成土塞,可以增加承载力,但很难控制。不建议这样操作,因为桩可能会碰到石头、木块或其它碎片,从而挡住泥土进入桩的中心,导致打桩受阻。

*  在侧面添加翼片以增加桩的表面积,但并没有太多证据证明桩的承载力得到了增强。


在德国进行的一次大型试验表明,在三根试验桩中,承载力最高的是振动打桩时间最长的桩。


参考文献:

1)Cuxhaven report

2)Massarsch, K. Rainer. (2017). Recent developments in vibratory driving and soil compaction.

2)K. R. Massarsch and C. Wersäll, 2004:  Geotechnical Engineering Journal of the SEAGS & AGSSEA, Monitoring and Process Control of Vibratory Driving.

 

这是一个非常值得钻研的有趣领域,期待更多睿智的人来研究它。我们欢迎设计单位和项目业主提出相你们的问题。我们的服务团队可以帮助培训你们的操作团队以正确的方式使用振动锤。同时也是选择ICE中设备的另一个很好的理由!


免共振原理动画片供相关参考

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