T-Value 方法: 

临时工程设计方法

工作平台和打桩平台

临时工作平台为工程建设提供稳定和安全的工作区域,是工程建设之中非常重要的一部分。打桩平台是一种工作平台,专门用于承载打桩钻机、支撑起重机和相关设备重型的静态和动态载荷。 

临时工作平台通常建造在软基上,一般采用级配良好的、压实的粒料,如天然砾石和碎石,以及现场拆迁破碎的再生料。土工格栅加固粒料,与之形成一个整体,并提高地基承载力,平台设计为自由排水,以防止表面积水。

目录

  1. 安全的重要性
  2. 设计临时工作平台和打桩平台
  3. 设计指南
  4. 载荷板试验对工作平台进行验证
  5. 工作平台中加固土工格栅的优势
  6. 坦萨 T-Value 设计方法
  7. T-Value 与其他方法有何不同
  8. 通过实验室测试验证 T-Value 设计方法
  9. 通过现场试验验证 T-Value 设计方法
  10. T-Value 设计方法在贝弗利WWTW项目中的应用 
  11. 认可并接受 T-Value 设计方法
  12. 采用 T-Value 计算器开始设计您的工作平台

安全的重要性

 英国的桩基施工专家联合会(FPS) 称,据估计,其成员报告的所有危险事件中,有三分之一与打桩作业平台有关——仅1平方米的软弱点就可能导致钻机倾覆,并可能造成毁灭性的后果。在设计、施工和维护方面的安全显然是至关重要的。 

Source: http://www.heavyliftnews.com/accidents/tragic-crane-accident-vungtau-vietnam

FPS建议每天对打桩作业平台进行检查,以确保它们处于正常工作状态。如果表面有任何开挖,沟槽或洞,都必须及时回填,以确保它们和作业平台上的其他部分一样稳定。 

每个设有打桩钻机的工地都必须有工作平台证书,以确认打桩作业平台已正确设计,并按设计建造,且定期检查和保养。该文件由总承包商签署,并在工作开始前提供给打桩承包商。 

设计临时工作平台和打桩平台

临时工作平台应由有资质人员进行设计,最好由岩土工程师进行设计。设计取决于地基条件和地下水状况,因此需要足够的地质勘查数据。 

平台的厚度取决于地基土强度、平台使用材料,当然还有预期的施工荷载——特别是打桩机械,是现场最重的设备。重要的是要有一个作业平台,能够提供足够的承载能力,保证安全工作的同时,施工又经济和简单。 

 如果作业平台建造在特别松软的地基土上,在建造之前可能还需要进行额外的地基处理。

临时工作平台和打桩平台设计指南



英国设计师参考的关键文件是《BR470履带式机械工作平台》,其中包括工作平台的设计、建造、操作和维护指南。它是由建筑研究机构在FPS的指导下编写的。 

2011年, BRE发布了一份补充文件, Use of structural geosynthetic reinforcement – A BRE review seven years on.  这表明,只要设计是基于“可信和有代表性的”研究和项目案例研究,就可以使用替代设计方法,包括使用采用土工格栅机械加固粒料建造的作业平台。 

其他指导包括:

载荷板试验对工作平台进行验证



BR470 建议工作平台的设计和建造应采用平板载荷试验进行验证。 

平板载荷试验采用对放置在地面上的圆形钢板进行加载,并测量荷载引起的沉降,以确定承载力。

载荷板试验通常采用0.3m或0.6m直径的板,产生的压力荷载影响区域(被测试的地基深度)与板的大小直接相关——通常是其直径的两倍(所以0.3m直径的板约为0.6m深度)。 

如果在同一块地基上采用不同尺寸的板进行两次试验,结果会有所不同,因为所测试的土的体积是不同的。当平板载荷测试工作平台时,可能会出现问题,因为平台上有两层不同的材料:一层较强的、压实的粒料层覆盖在较弱的路基上。 

当平台厚度大于0.6m时,采用0.3m直径的平板荷载试验只能确定颗粒层的承载力和沉降特性,而不能确定下层较弱地基的沉降特性。 

因此,虽然使用0.3m直径板的测试结果可以用于质量控制——检查平台是否被正确压实并符合规范——但它们不足以评估平台的安全承载能力。 

坦萨建议,一个更好的方法是使用更大的板,其尺寸更接近施工设备施加的荷载的宽度(现场试验采用1m正方形板来验证的 T-Value 设计方法)。 

这意味着测试将产生一个在大小和深度上与钻机轨道形成的压力球形区相似的 压力球形区。因此,平台和路基的沉降特性将被测量,给出更准确的极限(和安全)承载能力的评估。 

作平台中加固土工格栅的优势



铺设土工格栅对粒料进行加固,形成工作平台,可以提高承载力,同时达到等效于一半厚度的未加固粒料。 

This is because of the这是由于粒料与土工格栅之间的力学嵌锁和颗粒约束。其阻止了粒料颗粒的水平移动,从而形成力学稳定层,提高地基承载力和控制不均匀沉降。

此外,可以使用低质量和回收的粒料,通过减少开挖和购入材料,节省时间和金钱,以及减少平台的碳足迹。 

然而,尽管2011年的 BR470 Use of structural geosynthetic reinforcement – A BRE review seven years on(近7年来的一份修订审查),考虑了土工合成材料,但由于其效果是基于个别制造商的指导,可能会导致设计师和工程师在设计校核时,出现不一致和不确定性。



这可能意味着没有注明土工合成材料,因此将错过潜在的效益和节约。这促使了坦萨 T-Value 设计方法的开发。 

坦萨 T-Value 设计方法


坦萨 T-value 设计方法能更准确地评估土工格栅加固粒料对作业平台承载力的积极影响。

该方法适用于不同地基条件下的各种材料的工作平台,其可对极软弱地基进行有格栅加固和无格栅加固对比设计,也可以结合干燥或饱和粒料层,用于处理 表层和浅基础。 

T-Value 设计方法基于粒料层承载能力与荷载传递效率的关系。表示为T-value ,它取决于粒料层和下面地基土的抗剪强度。该方法不仅科学严谨,且使用简单,输入参数可测量(即摩擦系数和不排水抗剪强度)。 

这意味着,这个方法第一次将加固土工格栅的全部好处统一纳入到工作平台的设计之中。其提供了可验证的设计,可以减少平台厚度并提高承载能力,不仅减少高达30%的施工成本,而且可减少高达40%的平台碳足迹。 

T-Value方法与其他打桩平台设计方法有何不同


虽然BR470考虑了土工合成材料,但它们的影响是基于制造商的指导,这可能会导致设计校核过程中的不一致性和不确定性。现有的方法要么过于简化(例如对所有情况使用相同荷载扩散角),要么使用模糊的、难以理解的经验输入参数。 

此外,其还考虑了粒料的承载力和土工合成物的抗拉强度,这对于加固土工格栅是不合适的。因为正如讨论的那样,骨料和土工格栅不是靠发挥拉力来加强粒料的作用,而是粒料嵌锁和限制的土工格栅之中,共同作用形成的一种复合材料。 

T-Value 设计方法与其他方法的不同之处在于其首次对粒料颗粒与加固土工格栅复合体的性能进行分析。它提供了更真实的性能预测,也允许设计师将这种性能与未加固材料进行比较。 

理论上, T-Value 方法可以应用于其他类型的粒料和土工格栅,但推导出的T-Value 与地基强度之间的关系仅适用于坦萨格栅。如果要使用其他粒料和土工格栅,则必须通过FEA和实验室试验测试得出关系,并采用适用于所建平台或基础的全尺寸试验测试进行验证。 

通过实验室测试验证T-Value 设计方法


采用土工格栅加固粒料的有限元分析方法,建立了 T-Value  设计方法。 

然而,在岩土工程设计中使用的有限元模型采用的参数是其在空气中的抗拉刚度或强度特性,以及通常采用三轴试验测试的无土工格栅作用的土的力学特性。 

这可能导致对加固土工格栅性能的预测严重不足,因为这关键取决于颗粒粒料和土工格栅孔之间的机械联锁。 

粒料加土工格栅的三轴试验克服了这一缺点,因为它可测试复合体材料的性能。试验测试必须是更大尺度上大比例的试验,以克服颗粒粒径的影响,通常直径为05m,高1m的试样,分别在干燥和饱和条件下的粒料中铺设一层或多层土工格栅。

 作为 T-Value  设计方法开发的一部分,坦萨对不同组合的粒料和土工格格进行了大量的三轴试验,以验证其加固效果。 

试验结果表明,相比未加固粒料,土工格栅加固粒料的峰值抗剪强度有所提高。也就是说,相比未加固粒料 ,需要更大的应力来剪切和膨胀试样,需要更大的应变来使得加固的粒料显著软化。 

通过现场试验验证T-Value 设计方法



T-Value 设计方法也在现场实际中进行了测试,坦萨与加拿大萨斯喀彻温大学合作,对粘土地基上的一个粒料作业平台进行了全尺寸平板载荷测试。 

试验采用两辆20t卡车作为反作用力,对0.25m和0.5m厚的粒料平台上,有格栅加固和无格栅加固的不同断面分别进行测试。 

承载板选用一个边长为1米的正方形板,用以模拟形成与打桩机和起重机的履带产生的压力球相似的大小和深度的压力球区域。相比常规的0.3m或0.6m直径载荷板测试,这对工作平台的极限(和安全)承载能力给出了更准确的评估。 

T-Value 设计方法在Green Park Primary Academy项目中的应用实践


运用T-Value 设计方法在King 's Lynn为Green Park Primary Academy项目设计和建造了两个工作平台,当时地面非常软弱,意味着无法使用标准方法进行设计和建造。 

诺福克郡议会将新学院800万英镑的设计和建造合同授予了Cocksedge建筑承包商。 

 顾问Richard Jackson的任务是设计两个工作平台,总面积为2150m2,以支撑钻机,其最大荷载272kPa  ,对底部多变的且非常软弱的泥炭和粘土进行地基处理。这些平台也为打桩机提供了通道,为学校建筑基础施工作业。 

然而,地基土的最小不排水抗剪强度(Su)为9kPa,超出了BR470的指导范围,因此坦萨被要求提供一个解决方案,以使打桩作业安全地进行。 

采用 T-Value 设计方法设计了该工作平台,一个是不排水抗剪强度Su 最小值为9kPa的区域,另一个是不排水抗剪强度Su 最小值 为25kPa的区域。 

设计是基于钻机荷载、地基条件和级配粒料。现场验证测试证实, T-Value  设计方法准确预测了使用6F1骨料建造的工作平台顶部的安全承载能力,该平台采用坦萨土工格栅机械加固处理。 

 该工作平台成功实施,相比类似的未加固工作平台的厚度,其节省了35%的施工成本,20%的施工时间和50%的碳排放。 

 在此下载Green Park Academy 项目的工程案例。 

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根据BR470中推荐的安全系数,TensarPave给出了工作平台所需的坦萨力学稳定平台厚度的说明。 

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