海洋平臺打樁技術研究

茍建元(山東海盛海洋工程集團有限公司工程公司 山東 東營 257237)

隨著海洋資源的不斷開發和利用，海洋平臺的數量和規模在不斷的擴大，作為海洋平臺主要的支撐方式，基樁的數目和規模也在不斷的增大，基樁作為主要的海洋平臺的基礎設施，也得到了大量的應用，大直徑長基樁也隨之發展與應用起來，海洋平臺基樁的穩定性直接關系到海洋平臺的工作壽命和工作人員的生命安全，因此需要不斷的加強海洋平臺基樁的穩定性和安全性。海洋基樁動力打入的方式要比灌注的方法具有許多優勢，由于動力打入的基樁是預先在地面上制作好的基樁，基樁的質量高、強度大，而且動力打入的方法，施工時間短，施工效率高，使用方便，適用于各種惡劣的環境，同時基樁在制作的過程中，可以根據實際的應用條件，做相應的抗腐蝕處理。海洋平臺基樁的打入過程，涉及到基樁和海洋地層巖土兩個方面的，而且還會受到打入的動力學參數的影響，因此基樁的打入過程非常復雜。如果設計打樁過程中，不能夠做好基樁的打入設計，容易造成基樁不能夠打到既定的設計深度、基樁彎曲、頭部碎裂等現象的發生，這樣既造成了基樁的浪費，又會拖延施工的工期，而且如果基樁打入不穩還容易造成海洋平臺的安全事故，因此需要加強海洋平臺基樁打入的設計研究。

一、海洋平臺基樁的穩定性分析

海洋平臺工程構件的損壞，不單單是由于構件材料的強度不夠引起的，同時也可能是由于構件的失穩而造成的，許多海洋工程構件在沒有達到屈服應力值后，也會由于存在的失穩現象而導致構件的損壞，因此需要重點研究海洋平臺基樁的穩定性。隨著海洋平臺規模的增大，用到的基樁直徑和長度也在不斷的增大，相應的采用的樁錘的重量也在不斷的增加，而且基樁的工作環境也越來越惡劣，對基樁的設計人員提出了巨大的挑戰?；鶚对趶碗s惡劣條件，以及較大的沖擊載荷下，既要能夠保證基樁有足夠的強度，還要求基樁在打入的過程中，能夠打到既定的深度。在動力打樁的設計過程中，設計人員往往注重基樁本身強度的分析，并且注重基樁的經濟性，而對于基樁的穩定性研究則關注較少，這樣的分析往往不能夠較為全面的分析基樁打入的安全性，容易造成基樁打入事故的發生。由于基樁的打入是在海洋海水中完成的，受到海水、風力等惡劣條件的影響，會影響到基樁自由站立的穩定性。細長桿在受到壓力之后，常常會表現出和強度失效完全不同的狀態，這樣細長桿件在受力時，首先表現的是桿由直線形態變為彎曲形態，當細長桿的彎曲程度越來越大時，就容易造成細長桿的彎曲折斷。這種細長桿在受力后，由直線的狀態開始變為彎曲的狀態，就稱為桿的失穩。當細長桿發生失穩的現象以后，即使是非常小的力，也會導致細長桿較大的彎曲變形。在海洋平臺基樁的打入過程中，基樁就相當于細長桿，如果基樁發生了失穩，即使是非常小的壓力，也會造成基樁較大的彎曲變形，最終導致整個基樁系統的失效。導致基樁失穩的壓力不一定非常的高，這個壓力有可能會低于基樁的機械強度，因此發生基樁失穩后，不是基樁的強度不達標，主要是由于基樁的穩定性不達標。通常情況下，基樁彎曲后的特征基本是一致的，基樁發生彎曲后，基樁整體開始表現為彈性，而且應力和應變并沒有準確的關系，當基樁發生彈性彎曲后，通過材料和受力的研究，得到基樁發生彎曲破壞的臨界載荷。在海洋平臺基樁的打入過程中，基樁的穩定研究主要內容包括，基樁打入的下端可以看做是一個固定端，基樁的長軸受壓彎曲一直都存在，當基樁打入的過程中會發生局部的打入彎曲。長軸壓曲是當海洋基樁的被打入到海底土中后發生的，這種情況下，一般只考慮基樁地面以上的長軸彎曲，而將地面以下的基樁作為一個固定端來分析。

二、海洋平臺基樁與土塞的相互作用研究

在海洋平臺管樁的打入過程中，經過大量的現場實例和室內研究表明。管樁內的土塞的高度主要的影響因素有，土塞的性質、管樁的尺寸、以及設計打入深度等方面的影響，其中關系最為密切的就是管樁的直徑和土塞的性質。如果土塞為層狀，那么當管樁打入地基中后，管內土塞的高度和土塞的層序變化、以及土塞的軟硬程度有關，在較軟的泥土中，土塞的高度要大大的高于在較硬的泥土中。隨著管樁直徑的不斷增大，管樁內土塞的高度也在不斷的升高。對于直徑較大的管樁，如果打入的泥土不是很硬，那么管樁內土塞的高度基本和管樁的長度相當。在基樁的打入過程中，基樁外側產生的外摩擦阻力是非常重要的，對于管樁基樁，垂直剪切變形存在的位置在基樁打入的附近，由于剪切力的存在而產生的剪切波是沿著管徑向傳播的。在粘性泥土中打入基樁的過程，土塞效應的大小主要和粘土的強度有關。但是在砂土中打入基樁的過程，往往會出現沒有土塞的現象，特別是在小直徑的基樁打入到砂土中后，很難存在土塞的現象，而且在砂土的基樁打入，經常會打入不到設計的深度。在基樁的內壁向下打入時，內壁受到的摩擦力較大。

結束語

海洋基樁作為海洋平臺的主要的支撐方式，其應用的范圍和應用的規模在不斷地增加，海洋基樁打入過程中穩定問題，也越來越受到研究人員重視。動力打入的基樁是預先在地面上制作好的基樁，基樁的質量高、強度大，而且動力打入的方法，施工時間短，施工效率高，使用方便，適用于各種惡劣的環境。如果基樁發生了失穩，即使是非常小的壓力，也會造成基樁較大的彎曲變形，最終導致整個基樁系統的失效。導致基樁失穩的壓力不一定非常的高，這個壓力有可能會低于基樁的屈服強度。管樁內的土塞的高度主要的影響因素有，土塞的性質、管樁的尺寸、以及設計打入深度等方面的影響，其中關系最為密切的就是管樁的直徑和土塞的性質。參考文獻:

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