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原文传递一种海上风电挤密砂桩的试验方法

专利名称：	一种海上风电挤密砂桩的试验方法
摘要：	本发明公开了一种海上风电挤密砂桩的试验方法，包括以下步骤：试验桩打设、抗压试验装置安装、试验平台搭设、挤密砂桩复合地基承载力测试、挤密砂桩桩体质量测试、泥面隆起高度检测和挤密砂桩砂样室内试验。进行试验桩打设步骤时，以正方形布置地将100根砂桩打入水下砂土层；进行抗压试验装置安装步骤时包括反力架安装、加载系统安装、基准系统安装和沉降测量系统安装。进行试验平台搭设步骤时利用四根锚桩作为试验平台的支撑基础。进行挤密砂桩复合地基承载力测试步骤时包括沉降测量和土压力测定。进行挤密砂桩桩体质量测试步骤时采用标准贯入试验。本发明的试验方法能确定复合地基的承载力，掌握打设水下挤密砂桩对土体的扰动情况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	中交第三航务工程局有限公司
发明人：	杜学理;郭新杰;吕建明;谢怀阳;汪海龙
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201811597463.5
公开号：	CN109853641A
代理机构：	上海湾谷知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	肖进
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	200032 上海市徐汇区平江路139号
主权项：	1.一种海上风电挤密砂桩的试验方法，包括以下步骤：试验桩打设、抗压试验装置安装、试验平台搭设、挤密砂桩复合地基承载力测试、挤密砂桩桩体标贯测试、泥面隆起高度检测和挤密砂桩砂样室内试验；其特征在于，进行所述试验桩打设步骤时，包括砂桩打设以及四根锚桩和两根基准桩打设；砂桩打设时，采用水下挤密砂桩船以间距1.8m的方式正方形布置地将100根直径为1.6m，长度为8m的砂桩打入水下砂土层，水深标高为-32m；按照以下流程进行砂桩打设： A.沉桩定位，水下挤密砂桩船采用由陆上GPS基站及船上3组GPS接受站组成的GPS测量系统定位； B.打设套管、管内排水，依次沉放三根砂桩套管，当砂桩套管接近泥面时，实施低压力加压排水； C.当砂桩套管以自重入土层一定深度后，减压并向砂桩套管内灌砂； D.加压和持压施打砂桩套管接近处理土层底标高； E.持压，上拔砂桩套管，排出管内泥柱，端部处理； F.灌砂、加压施打砂桩套管至处理土层底标高； G.灌砂、加压上拔砂桩套管，排砂形成一定高度砂柱； H.加压振动回打扩径，形成一段挤密砂桩； I.循环灌砂、加压排砂、形成砂柱、振动回打扩径，逐段形成整根挤密砂桩；四根锚桩和两根基准桩打设时，根据荷载板基础的平面尺寸3.6m×3.6m，在挤密砂桩中心3.6m×3.6m的外围打设四根锚桩和两根基准桩；进行所述抗压试验装置安装时，包括荷载板构件安装、反力架安装、加载系统安装、基准系统安装和沉降测量系统安装；所述荷载板构件的总高度为44m，包括荷载板和连接在荷载板顶面中央的传力杆；荷载板采用钢筋混凝土结构且由上、下层基础构成，下层基础的平面尺寸为3.6m×3.6m，高度为1.5m，上层基础的平面尺寸为2.4m×2.4m，高度为1.0m；传力杆采用直径为1.5m的钢管；荷载板构件在加工场制作加工，在砂桩和锚桩打设完成后，经测量标高后,在传力杆上焊接中层水平限位架和下层水平限位架,中层水平限位架和下层水平限位架均由四根水平横杆和四根水平斜杆构成并呈形，中层水平限位架和下层水平限位架的四个角均连接一个锚桩抱箍；上层水平限位架由传力杆抱箍及四根一一对应地连接在四根锚桩与传力杆抱箍之间的水平限位杆构成；传力杆上还通过多层圆杆制成的支架连接四根沉降测量杆；中层水平限位架和下层水平限位架均在平板上整体拼装；荷载板构件安装时，按以下工序进行； (1)安装导向架：先在四根锚桩的顶端各自安放一个锥形导向架； (2)起吊：利用起重船将运输船上的荷载板构件整体翻身，直到荷载板构件呈竖直状态后再吊起，缓慢平移至四根锚桩的中心上方；过程中，起重船上的辅助人员利用牵引绳牵引荷载板构件的下部； (3)下沉：通过牵引绳调整荷载板构件，使下层水平限位架的四个锚桩抱箍一一对应地对准四根锚桩的导向架后，起重机缓慢下放，直至中层水平限位架和下层水平限位架上的锚桩抱箍全部套进锚桩； (4)沉底安放：整个吊装下放过程要求平稳慢放，直至荷载板构件平稳地坐落于挤密砂桩顶部的垫层上；等整个荷载板构件完全沉降稳定后，焊接上层水平限位架的四根水平限位杆，再将吊扣解开；反力架安装时，在四根锚桩的桩顶各自焊接锚桩桩帽，将四根锚桩分成两两一组，在两组锚桩桩帽之间各自通过边梁锚桩连接器和拉杆固定一根边梁，在两根边梁的底面中部之间通过主边梁连接架和拉杆连接一根主梁；加载系统包括油压千斤顶和传力系统；油压千斤顶系统由六台并联的液压千斤顶、一台超高压油泵及相应的油路系统组成；传力系统包括荷载板、传力杆以及圆盘；加载系统的六台千斤顶通过两个圆盘安装在传力杆的顶面与主梁的底面之间；基准系统独立于加载系统，由两根基准桩和基准梁组成，将两根基准桩打设到砂桩加固层以下，达到在加载过程中基准桩不受地基沉降和外界船只等影响；基准梁由两根槽钢组成，两根槽钢的一端固定在一根基准桩上，另一端简支在另一根基准桩上；沉降测量系统包括四只对称布置的位移传感器，四只位移传感器通过磁性表座固定在基准梁上，并由信号线将测得的数据传输到信号采集系统里；进行试验平台搭设步骤时，利用四根锚桩作为试验平台的支撑基础；在四根锚桩相应的标高处焊接牛腿，再将四根锚桩分成两两一组，在每组锚桩的牛腿之间焊接两根支承槽钢，然后在四根支承槽钢上焊接顶层槽钢，再在顶层槽钢上铺设钢丝网片；进行挤密砂桩复合地基承载力测试步骤时，采用荷载板加载方法进行62％置换率挤密砂桩复合地基承载力试验，包括以下测试项目： (1)沉降测量：通过预埋沉降杆，对荷载板的沉降进行观测；沉降量测读时间：加载过程中，每级荷载施加的第一小时内按第5min、15min、30min、45min、60min进行测读，以后每隔半小时测读一次；卸载时，每级卸载量为每级加载量的两倍，进行等量逐级卸载，每级荷载维持30min，回弹测读时间为第5min、10min、20min、30min；卸载至零后，应测读稳定的残余沉降量，时间为3h，测读时间间隔为30min； (2)土压力测定：在荷载板上根据砂桩位置预先通过土压力盒安装九只土压力计；土压力盒在荷载板浇筑混凝土时预埋，荷载板浇筑完成后，再安装土压力计；土压力计的电缆通过混凝土中预埋的PVC管引到荷载板的顶面，并引至试验平台上收集数据；土压力测读时间：加载过程中，每级荷载维持中每隔半小时测读一次；卸载时，每级卸载量为每级加载量的两倍，进行等量逐级卸载，每级荷载维持60min，即测读数据；卸载至零后，应测读稳定时的数据，时间为3h；当出现下列条件之一时即终止加载： ①降量急剧增大，荷载～沉降曲线上出现明显第二拐点； ②累计沉降量已大于荷载板宽度的10％； ③某级荷载作用下荷载板的沉降量大于前一级荷载的2倍，且经24小时尚未稳定； ④总加荷载量已达到设计要求值；进行所述挤密砂桩桩体质量测试步骤时，采用标准贯入试验进行检测并在荷载板加载方法结束后且荷载板吊离后进行；采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，标准贯入器打入土中15cm后，开始记录每打入10cm的锤击数，以累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数；当锤击数已达50击，而贯入深度未达30cm时，记录50击的实际贯入深度并终止试验；进行所述泥面隆起高度检测步骤时，采用水深测量方法进行并包括以下工序； (1)砂桩打设完成，并在海底整平工作完成后，锚桩打设之前，用交通船携带无验潮测深仪进行水深测量，获得海底高程，作为初始高程值； (2)在荷载板加载方法完成，标准贯入试验尚未进行时，进行第二次水深测量；对于试验平台外围区域，采用交通船搭载测深仪进行水深测量；对于试验平台区域内，采用轻便小筏携带无验潮测深仪并用绳索拖拽完成水深测量；进行所述砂样室内土工试验步骤时包括以下工序： (1)对水下挤密砂桩取样进行颗粒分析，给出颗粒级配曲线，选取具有代表性的3-5个点，提供砂样的物理性质指标； (2)开展室内无侧限抗压强度试验和直接剪切试验，提供砂样的固块峰值抗剪强度指标和不排水剪强度； (3)对砂样进行土体三轴不固结不排水试验和三轴固结不排水试验。 2.根据权利要求1所述的海上风电挤密砂桩的试验方法，其特征在于，进行所述试验桩打设步骤时，四根锚桩的连线围成9m×9m的正方形，两根基准桩的间距为12m。 3.根据权利要求1所述的海上风电挤密砂桩的试验方法，其特征在于，进行所述水下挤密砂桩桩身质量测试步骤时还包括砂桩极限贯入深度测试，以连续2.0min沉管速率不大于0.2m/min时的标高作为水下挤密砂桩的极限贯入深度，水下挤密砂桩贯入原软土地基的标贯击数应不低于15击。 4.根据权利要求1所述的海上风电挤密砂桩的试验方法，其特征在于，进行所述砂样室内土工试验步骤时的工序(3)时，还包含在100kPa围压下的剪切试验。
所属类别：	发明专利