簡單回答:旋挖樁機護筒設計為圓形,主要因為圓形結構在力學性能、施工適配性、成本效益及行業標準方面具有顯著優勢,能夠更好地滿足鉆孔灌注樁的施工需求。
詳細分析如下:
1. 力學性能優勢
均勻受力:圓形護筒在土壓力、地下水壓力及混凝土側壓力作用下,各方向受力均勻,不易產生應力集中。相比方形或多邊形結構,圓形護筒能更有效地分散壓力,減少局部變形或破裂的風險。
抗變形能力強:圓形截面在受到外力時(如鉆孔過程中的沖擊、振動),能通過自身曲率將力均勻傳遞至整個結構,避免因局部受力過大導致的變形或損壞。這一特性對保持鉆孔垂直度、防止塌孔至關重要。
2. 施工適配性
與旋挖鉆頭匹配:旋挖鉆頭的鉆頭形狀通常為圓形或近似圓形,圓形護筒能更好地與鉆頭外徑貼合,減少鉆進過程中的摩擦和阻力,提高施工效率。若護筒為方形,鉆頭與護筒內壁的接觸面會增大,導致鉆進阻力上升,甚至可能引發卡鉆現象。
便于沉入與拔出:圓形護筒在沉入土層時,與周圍土體的接觸面連續且光滑,能減少土體對護筒的阻力,便于快速、穩定地沉入設計深度。施工完成后,圓形護筒也更容易通過振動或拔出設備回收,降低施工難度。
3. 成本與效率平衡
材料利用率高:圓形護筒的制造工藝相對簡單,可通過卷板機將鋼板卷制成形,材料浪費少。相比之下,方形或多邊形護筒需切割、焊接多個平面,材料利用率低,且加工成本更高。
施工周期短:圓形護筒的沉入和拔出效率更高,能縮短單樁施工時間,尤其在大規模樁基工程中,可顯著提升整體施工進度,降低綜合成本。
4. 行業標準與實踐
規范要求:現行建筑規范(如《建筑樁基技術規范》JGJ 94)中,護筒設計通常以圓形為標準,因其力學性能和施工適配性已得到廣泛驗證。
工程實踐驗證:長期工程實踐表明,圓形護筒在各類地質條件下(如軟土、砂層、巖層)均能穩定發揮作用,而方形或多邊形護筒因受力不均、施工難度大等問題,應用較少。
總結
旋挖樁機護筒設計為圓形,是力學性能、施工效率、成本效益及行業標準共同作用的結果。圓形結構能確保護筒在復雜地質條件下穩定工作,同時簡化施工流程、降低成本,是鉆孔灌注樁施工中的最優選擇。
