海洋石油平台桩基拒锤现象_闫澍旺(1)VIP免费

第40卷第11期2007年11月天津大学学报JournalofTianjinUniversityVol.40No.11Nov.2007收稿日期：2007-04-06；修回日期：2007-06-28.基金项目：国家自然科学基金资助项目（50309009）．作者简介：闫澍旺（1950—），男，教授，yanshuwang@tju.edu.cn.通讯作者：张锡治，acad2004@com.海洋石油平台桩基拒锤现象闫澍旺1，张锡治1,2，刘润1（1.天津大学建筑工程学院，天津300072；2.天津大学建筑设计研究院，天津300072）摘要：为了解决在海洋石油平台建造中打入大直径超长桩经常遇到的拒锤问题，采用一维波动方程研究了桩-土-锤体系的相互作用原理，采用弹性力学的小孔扩张理论研究了打桩过程中桩周围土体中的总应力增加量，并用斯开普敦公式计算了由此引起的超静孔隙水压力．应用饱和土的有效应力原理、水力劈裂理论以及土体的固结理论分析了后继打桩桩周土阻力增大甚至出现拒锤现象的原因．结合打桩记录，采用反分析方法确定当后继打桩出现拒锤现象时的单桩承载力．实际工程算例和海上原位动测结果说明了该方法具有可行性．关键词：海洋石油平台；桩基；拒锤；孔隙水压力中图分类号：TU443文献标志码：A文章编号：0493-2137（2007）11-1271-06PileDrivingRefusalofOffshorePlatformYANShu-wang1，ZHANGXi-zhi1,2，LIURun1（1.SchoolofCivilEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2.ArchitecturalDesignandResearchInstitute，TianjinUniversity，Tianjin300072,China）Abstract：Tosolvetheproblemofrefusalafterrestartingthedrivingofthepilesoflargediameterandlengthinthebuildingofoffshoreplatform,theinteractionmechanismofthepile-soil-hammersystemwasstudiedusingtheone-dimensionalwaveequation.Theincrementofthetotalstressintheearthsurroundingthepilewasstudiedaccordingtotheporeexpansiontheoryofelasticmechanics.ExcessporewaterpressurecausedbythisstressincrementwascomputedwiththeSkemptonformula.Thecausesoftheincreaseintheresistanceofearthandtheresultingrefusaloftherestartedpilewereanalyzedusingprincipleofeffectivestressinthesaturatedsoil,theoryofhydraulicsplitting,andtheoryofsoilconcretion.Thesinglepilebearingcapacityafterrefusalwaspredictedbyreverseanalysisusingthehistoricdataofpiling.Theeffectivenessofthemethodwasconfirmedbythegoodagreementbetweentherealcasecomputationandtheinsitumeasurement.Keywords：offshoreplatform；pilefoundation；piledrivingrefusal；porewaterpressure海洋工程中经常采用大直径的钢管桩作为采油平台的基础，因此进行海上的打桩施工是海洋平台建设中必不可少的环节．但是在海上进行打桩施工，经常会由天气条件、船只调度和更换打桩锤等方面的原因，造成桩不能连续贯入到设计深度，因此就出现了施工过程中的停锤现象．对于这个问题，目前国内外所作的工作还比较少，尚未引起足够的重视．但近年来在海洋工程的平台建设施工中，多次出现了同样的问题，值得进行研究探讨．本文将停锤后继续进行打桩施工称为后继打桩施工．这种施工中的停锤少则几个小时多则达到几天甚至几周，长时间的停打必然使得连续打桩时桩周一定范围内土体积累的超静孔隙水消散，土体强度恢复．通常为了避免后继打桩的困难，工程技术人员会把停锤的位置选择在黏性土层中，因为黏性土渗透性较砂性土小，土体强度的恢复较慢．但是即使在黏性土层中停锤，亦会造成继续打·1272·天津大学学报第40卷第11期桩的困难，甚至出现拒锤现象．一旦出现拒锤，此时桩的贯入度就可能没有达到设计深度．与陆地桩基工程不同，在海上难以进行桩基的承载力静压试验．故深入探讨土体强度恢复和增长的机理，确定拒锤后的单桩承载力成为解决这一问题的主要依据．本文结合小孔扩张理论和土体的有效应力原理，揭示了打桩停锤后，桩周和桩侧土体强度得到恢复甚至出现强度增长的原因．并根据测定的土性参数以及打桩记录，采用一维波动方程法进行打桩反分析，估算打桩停锤后土体强度的增长程度，最终确定单桩承载力．1连续打桩过...