打入樁是指通過錘擊或者振動(dòng)的方式，將預(yù)先在工廠中生產(chǎn)好的樁打入土層至設(shè)計(jì)深度的一種樁。樁身材質(zhì)方面，在國內(nèi)主要是預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和鋼管樁兩種，在國外部分工程也會(huì)應(yīng)用木樁。相比于現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土樁，打入樁由于是在工廠預(yù)制的，樁身質(zhì)量能得到更好的控制，施工難度相對(duì)較低，施工過程相對(duì)也比較容易控制。

近年來，隨著海上風(fēng)電項(xiàng)目的增加，鋼管樁基礎(chǔ)，尤其是大直徑，超長的鋼管樁的應(yīng)用越來越多。海上風(fēng)電鋼管樁基礎(chǔ)具有承載力高，施工設(shè)備大，費(fèi)用高等特點(diǎn)，這就要求設(shè)計(jì)方及施工方，在設(shè)計(jì)施工過程中，盡可能減少不確定因素，避免方案變更、施工停滯等造成的損失。

在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)方可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，及上部結(jié)構(gòu)荷載要求，給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，確定樁身尺寸參數(shù)，包括樁長、壁厚、入土樁長等。但是，我們知道，對(duì)于打入樁，設(shè)計(jì)方根據(jù)地質(zhì)資料所確定的樁長只是一個(gè)初步結(jié)果，ZZ的樁長需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況來確定。

打入樁的停錘標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)：樁頂標(biāo)高和貫入度，兩者必須同時(shí)滿足。樁頂標(biāo)高是上部結(jié)構(gòu)的位置所決定的；而貫入度（單次錘擊樁身沉降）則是反映實(shí)時(shí)樁身承載力的一個(gè)指標(biāo)。如果在施工過程中，這兩個(gè)參數(shù)其中之一不能滿足設(shè)計(jì)要求，或者都不滿足要求，則需要設(shè)計(jì)方進(jìn)行評(píng)估，給出變更方案。而這勢(shì)必要對(duì)施工進(jìn)度造成非常大的影響，造成的經(jīng)濟(jì)損失也是相當(dāng)可觀的。

目前國內(nèi)對(duì)于錘擊管樁沉樁過程的模擬研究起步較晚，當(dāng)前的研究工作開展的很少，且多以數(shù)值算法分析為主。

美國PDI（樁基動(dòng)力學(xué)公司，樁基動(dòng)測(cè)方法發(fā)明者）開發(fā)的波動(dòng)方程分析軟件GRLWEAP是目前應(yīng)用Z多的沉樁過程模擬分析軟件。通過該軟件，可以模擬樁在沖擊或振動(dòng)入土過程中的運(yùn)動(dòng)及受力狀況。

• 對(duì)于給定的樁錘系統(tǒng)，可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的錘擊數(shù)（每米錘擊數(shù)）計(jì)算打樁阻力、樁身應(yīng)力及預(yù)估承載力。
• 對(duì)于設(shè)計(jì)承載力和地質(zhì)情況已知的工程，可幫助打樁承包商（施工單位）選擇合適的錘和打樁系統(tǒng)。
• 可確定打樁過程中樁身應(yīng)力是否超過樁身材料承受極限，是否能夠按設(shè)計(jì)要求打入到預(yù)計(jì)深度。
• 可估算總打入時(shí)間，總錘擊數(shù)等。

軟件可預(yù)設(shè)10個(gè)承載力值，結(jié)合樁身尺寸信息、錘信息以及相應(yīng)的地質(zhì)信息，得到一個(gè)承載力與每米錘擊數(shù)（即貫入度）的關(guān)系圖。據(jù)此，用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的實(shí)際錘擊數(shù)（即貫入度）來推斷對(duì)應(yīng)的承載力。

承載力圖

軟件設(shè)定一個(gè)承載力值（目標(biāo)承載力），計(jì)算得出沖程（或錘擊能量）與每米錘擊數(shù)（即貫入度）的關(guān)系曲線。觀察員圖可幫助現(xiàn)場(chǎng)管理人員（業(yè)主或監(jiān)理）根據(jù)貫入度（錘擊數(shù)）要求，控制施工單位的錘擊沖程（或能量），以達(dá)到控制停錘時(shí)機(jī)的目的。

檢查員圖

可打性分析是該軟件常用，也是強(qiáng)大的一個(gè)功能?？蓭椭O(shè)計(jì)單位對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行打樁模擬，檢查設(shè)計(jì)方案的合理性，比如所設(shè)計(jì)的樁型在實(shí)際施工過程中是否會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力過大的問題等等；對(duì)于施工單位，可以使用GRLWEAP軟件，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，模擬用各種型號(hào)打樁錘的打樁過程，選擇經(jīng)濟(jì)合理的打樁錘，避免換錘可能帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

可打性分析

GRLWEAP軟件需要根據(jù)用戶輸入的樁身參數(shù)，來建立相應(yīng)的樁模型，計(jì)算在打樁過程中的實(shí)時(shí)承載力，樁身應(yīng)力等信息。

GRLWEAP收錄了大多數(shù)主流打樁錘的詳細(xì)信息，目前，GRLWEAP錘庫中已收錄了MENCH,ICE,IHC,JUNTAN等廠家的800多個(gè)型號(hào)的打樁錘，且數(shù)據(jù)庫還在不斷更新。如果用戶使用的錘未被收錄在錘庫中，用戶也可以按照特定的格式，手動(dòng)輸入錘信息。

打樁錘信息錄入界面

GRLWEAP軟件需要結(jié)合巖土參數(shù)、樁身參數(shù)及錘信息，建立相應(yīng)樁土模型，計(jì)算打樁過程中，不同入土深度時(shí)相應(yīng)的承載力、貫入度、錘擊數(shù)以及打樁時(shí)間等信息，從而對(duì)打樁過程的可行性進(jìn)行評(píng)價(jià)，比如：樁打到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)貫入度是否符合要求，總的錘擊數(shù)是否在可接受范圍，樁身應(yīng)力是否合理，所選打樁錘是否能夠在合理錘擊數(shù)范圍內(nèi)把樁達(dá)到預(yù)計(jì)深度等等。

如果掌握的巖土信息非常有限，只有大致的土的分層及土類型，就可以使用ST法來估算靜土阻力。下圖即為ST法信息輸入界面，用戶只需輸入土層數(shù)，每層土的厚度，土類型（粘性土還是非粘性土），土特性（粘性土的硬度，非粘性土的密實(shí)度），軟件就會(huì)自動(dòng)根據(jù)輸入的信息推薦各層土的參數(shù)，如各層土的單位側(cè)阻力、單位端阻力、彈限、阻尼系數(shù)、恢復(fù)系數(shù)等。當(dāng)然，由于輸入信息極為粗略，ST法估算的靜土阻力可能存在較大的誤差。

SA法與ST法接近，但可以輸入更詳細(xì)的信息，比如SPT N值，不過ZZ目的也是根據(jù)輸入的信息給出各層土的推薦土參數(shù)。

CPT法允許用戶以文本導(dǎo)入的形式輸入CPT測(cè)試參數(shù)，用以巖土參數(shù)的獲取。

API方法與ST類似，但獲取土參數(shù)推薦值的方法有所不同，API方法在海上石油開發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用較多。

可打性分析的ZZ結(jié)果表現(xiàn)為承載力、貫入度、樁身應(yīng)力、錘擊能量等與深度的關(guān)系曲線。分析中可考慮接樁、錘效能變化、墊層損壞以及打樁中斷導(dǎo)致土阻力恢復(fù)等情況。可打性分析可幫助用戶選擇合適的打樁系統(tǒng)，以便在錘和樁承受范圍內(nèi)，將樁打入到預(yù)計(jì)深度。

GRLWEAP軟件內(nèi)置了強(qiáng)大的打樁錘數(shù)據(jù)庫，包含了目前世界主流打樁錘的詳細(xì)信息（液壓錘，柴油錘，振動(dòng)錘），該數(shù)據(jù)庫還會(huì)不斷地更新，目前數(shù)據(jù)庫已包含了800多個(gè)型號(hào)的打樁系統(tǒng)。

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