Cerucuk Paip Terbuka: Mengapa Kami Biarkan Bahagian Bawah Terbuka (Dan Apabila Ia Menyimpan Bacon Anda)

Oleh Jurutera Lapangan Yang Dilihat Terlalu Banyak Jari Tertutup Gagal

---

awak tahu, Saya banyak mendapat soalan ini daripada jurutera muda yang baru keluar dari sekolah. Mereka berdiri di tapak, melihat paip keluli besar ini tergantung di kren, dan mereka melihat bahagian bawah adalah adil… terbuka. Tiada apa-apa di sana. Hanya silinder keluli dengan tepi tajam sedia untuk memukul kotoran.

Dan mereka selalu bertanya perkara yang sama: “Eh… bukankah kita harus menutupnya? Takkan kotoran masuk ke dalam?”

Berkatilah hati mereka.

Jika saya mempunyai satu dolar untuk setiap kali saya mendengar soalan itu, Saya akan bersara ke Florida dan tidak pernah melihat pelantar pemanduan cerucuk lain lagi. Tetapi ini adalah soalan yang adil jika anda hanya pernah berurusan dengan cerucuk konkrit atau cerucuk H. Longgokan paip terbuka kelihatan salah jika anda tidak faham apa yang sebenarnya dilakukannya di bawah sana.

Jadi mari kita luruskan rekod. Cerucuk paip terbuka bukan pengawasan reka bentuk. Ia bukan langkah penjimatan kos di mana kami kehabisan plat keluli. Mereka adalah pilihan yang disengajakan—kadangkala satu-satunya pilihan—apabila keadaan menjadi buruk.

Dan inilah penyepaknya: kadangkala membiarkan hujungnya terbuka adalah perbezaan antara asas yang tahan lima puluh tahun dan longgokan yang melengkung sebelum terkena refusa

---

Perkara Pertama Didahulukan: Apa Yang Kita Sebutkan Sebenarnya?

Longgokan paip terbuka adalah sama seperti bunyinya. Paip keluli. Didorong ke dalam tanah. Tiada kasut. Tiada pinggan. Hanya silinder berongga dengan kelebihan pemotongan di bahagian bawah.

Tanah tidak ditolak ke tepi seperti yang dilakukan dengan longgokan tertutup. Sebaliknya, ia masuk ke dalam paip. Membentuk palam tanah di dalamnya. Dan plag itu—lajur kotoran yang terperangkap dalam keluli—menjadi sebahagian daripada sistem struktur.

Konsep mudah. Tetapi mekanik? Di situlah ia menjadi menarik.

---

Fizik Asas: Mengapa Terbuka vs. Perkara Tertutup

Mari kita mulakan dengan perbezaan asas. Apabila anda memandu paip tertutup (atau mana-mana cerucuk pepejal), anda menyesarkan tanah. Anda menolaknya dari jalan. Itu memerlukan tenaga. Ia mewujudkan rintangan. Ia juga boleh menimbulkan tanah di sekeliling anda, angkat cerucuk bersebelahan, dan secara amnya menyebabkan sakit kepala untuk semua orang di tapak.

Bersifat terbuka? Tanah mempunyai tempat untuk pergi. Di dalam paip.

Persamaan yang mengawal—yang saya coretkan pada halaman buku nota yang diwarnai kopi—kelihatan seperti ini:

$$R_{total}=R_{outershaft}+R_{innershaft}+R_{annulus}$$

Rtotal=Routershaft+Rinnershaft+Rannulus

Di mana:

• R_aci luar ialah geseran kulit pada bahagian luar paip

• R_aci dalam ialah geseran antara palam tanah dan dinding dalam

• R_annulus ialah bearing di hujungnya (keluli itu sendiri, bukan palam—hanya cincin keluli di bahagian bawah)

Perhatikan apa yang hilang? Galas akhir pada palam pepejal. Kerana pada mulanya, tiada satu pun. Tanah bergerak ke dalam semasa anda memandu.

Tetapi di sinilah ia menjadi pelik. Pada kedalaman tertentu, palam tanah itu berhenti bergerak. Ia jem. Ia terkunci. Kini anda pada asasnya telah mencipta longgokan tertutup, tetapi tanah di dalamnya tertekan, terkurung, dan bertindak secara berbeza daripada tanah di luar.

Detik itu—apabila palam terkunci—adalah kritikal. Ia menentukan segala-galanya tentang bagaimana cerucuk berkelakuan di bawah beban.

---

Palam Tanah: Penyewa Tidak Dijemput Anda

Saya masih ingat kerja di Mudah Alih, Alabama masuk semula ’09. Kami memandu cerucuk terbuka 36 inci untuk struktur berlabuh kapal. Pasir tebal, beberapa lapisan tanah liat yang keras. Syarat buku teks untuk buku teks terbuka.

Longgokan ujian pertama masuk. Kami memantau dengan PDA. Semuanya nampak biasa. Kemudian kami memukul kira-kira 45 kaki, dan pukulan dikira melompat. Tidak beransur-ansur—terus ke atas. Tiga puluh pukulan setiap kaki menjadi seratus lima puluh dalam ruang tiga kaki.

Kami tarik tukul, lihat ke bawah paip dengan lampu. Palam tanah itu? Pepejal seperti konkrit. Dikunci rapat. Kami tidak dapat mendapatkan tiub pensampelan melaluinya.

Itulah fenomena palam. Dan itulah sebabnya cerucuk terbuka sebenarnya boleh berakhir dengan kapasiti yang lebih tinggi daripada bahagian tertutup di sesetengah tanah.

Nisbah palam—apa yang disebut oleh ahli akademik sebagai Nisbah Pengisian Bertambah (IFR)—adalah sesuatu yang kita jejaki secara agama:

$$\mathrm{saya}FR=\frac{\mathrm{D}{L}_{plug}}{\mathrm{D}{L}_{pile}}\times 100\mathrm{\%}$$

IFR=ΔLpile​ΔLplug​​×100%

Jika nombor itu jatuh di bawah 80%? Anda mendapat pembangunan palam. Di bawah 50%? Palam itu dikunci. Di bawah 20%? Anda pada asasnya memandu longgokan tertutup sekarang, sama ada anda berniat atau tidak.

Dan inilah perkaranya: cerucuk yang dipalamkan berkelakuan berbeza di bawah beban. Beban dipindahkan ke bawah melalui keluli, tetapi juga melalui lajur tanah itu. Geseran antara muka di bahagian dalam bergerak. Anda mempunyai dua kali ganda luas permukaan yang berfungsi untuk anda.

---

Jadual 1: Terbuka lwn. Perbandingan Cerucuk Paip Tertutup

---

Bilakah Kita Sebenarnya Menggunakan Open-End?

Senario 1: Pembinaan Marin (Kes Klasik)

Anda sedang membina dok. Atau jeti. Atau ikan lumba-lumba untuk diikat oleh kapal. Anda berada di dalam air. Tanahnya berubah-ubah—mungkin pasir, mungkin tanah liat yang lembut, mungkin beberapa lapisan bahan kaku. Dan anda tidak dapat melihat bahagian bawah.

Terbuka adalah rakan anda di sini.

kenapa? Kerana anda tidak boleh meramalkan dengan tepat apa yang anda akan pukul. Mungkin ada batu. Mungkin terdapat serpihan pembinaan lama. Mungkin terdapat lapisan batu pasir berkapur yang muncul pada kayu balak yang membosankan tetapi pada hakikatnya adalah patah dan berubah-ubah.

Saya memandu buasir di Teluk San Francisco pada awal 2000-an. Kawasan perindustrian lama. Pengeboran menunjukkan pasir yang bersih. Apa yang kita langgar sebenarnya? Longgokan kayu dari jeti lama, ketulan konkrit, gandar kereta (Saya tidak bergurau), dan lapisan cincang cengkerang yang memantulkan gelombang tukul dengan teruk sehingga kami menyangka longgokan itu pecah.

Paip terbuka dihiris melalui kebanyakannya. Longgokan tertutup? Akan berhenti sejuk pada halangan pertama.

Senario 2: Menembusi Lapisan Padat

Kadang-kadang anda perlu melalui lapisan keras untuk mencapai kedalaman galas. Mungkin ia adalah glasier sehingga. Mungkin ia adalah lapisan pasir yang padat. walau apa pun, ia sukar.

Paip terbuka mempunyai kawasan hujung berkesan yang lebih kecil. Hanya anulus keluli. Jadi rintangan memandu lebih rendah. Anda boleh menumbuk melalui lapisan yang akan menghentikan sejuk longgokan tertutup.

Matematiknya cukup mudah:

Untuk paip 24 inci dengan dinding 1 inci:

• Kawasan hujung tertutup = π × (12²) = 452 inci persegi
• Luas keluli hujung terbuka = ​​π × (12² – 11²) = tentang 72 inci persegi

Itulah satu perenam kawasan. Satu perenam rintangan galas hujung semasa memandu. Anda akan memandu melalui lapisan padat itu semasa cerucuk tertutup masih melantun tukul.

Senario 3: Soket Batu

Di sinilah cerucuk terbuka benar-benar bersinar.

Apabila anda perlu menyoket ke dalam batu—gerudi atau memandu ke batuan dasar—anda mahu bahagian terbuka. kenapa? Kerana anda boleh membersihkan bahagian dalam. Anda boleh menggerudi melalui palam, panjangkan soket, dan benar-benar memeriksa batu di bahagian bawah.

Saya melakukan kerja di Kentucky di mana batuan dasar itu terluluhawa batu kapur dengan rongga larutan. Cerucuk tertutup akan menjadi bencana—sama ada ia akan berhenti di puncak atau menembusi kekosongan tanpa amaran.

Bersifat terbuka? Kami memandu ke arah penolakan, kemudian menggunakan lif udara untuk membersihkan bahagian dalam. Pancarkan cahaya di bawah sana. Dapat melihat keadaan batu, kekosongan, segala-galanya. Kami juga menurunkan kamera sekali. Itu tidak mungkin dengan hujung tertutup.

Senario 4: Tapak Sensitif Anjakan

Berikut adalah satu buku teks yang tidak cukup ditekankan.

Jika anda memandu cerucuk berdekatan—seperti asas tikar atau gugusan berketumpatan tinggi—lembung tanah menjadi masalah sebenar. Cerucuk tertutup menyesarkan tanah. Tanah itu harus pergi ke suatu tempat. Ia naik. Ia bergerak ke sisi. Ia mengangkat cerucuk yang didorong sebelum ini.

Saya menonton kerja di Boston di mana kontraktor menggunakan paip tertutup dalam grid yang ketat. Tiga hari kemudian, longgokan pertama adalah dua inci lebih tinggi daripada semasa kami memandunya. Terpaksa memandu semula setiap satu. Membayar banyak wang.

Bersifat terbuka? Anjakan minimum. Tanah masuk ke dalam paip. Tanah di sekeliling kekal diletakkan. Kawalan tinjauan anda kekal gembira. Pelanggan anda tetap gembira. Anda kekal bekerja.

---

Mod Kegagalan (Dan Cara Memperbaikinya)

Jujurlah: longgokan terbuka bukan sihir. Mereka gagal. Saya telah melihatnya. Anda akan melihatnya jika anda melakukan ini cukup lama.

Mod Kegagalan 1: Lubang Tikus

Ini berlaku di pasir longgar atau tanah liat lembut. Palam tanah tidak berkembang. Ia terus mengalir di dalam paip. Anda memandu lima puluh kaki, dan tanah di dalamnya sedalam lima puluh kaki. Tiada palam. Tiada perkembangan geseran dalaman.

Mengapa ia penting: Kapasiti anda jauh lebih rendah daripada yang anda kira. Anda hanya bergantung pada geseran kulit luar dan mungkin sedikit hujung yang mengandungi anulus keluli.

Pembaikan: Berhenti memandu. Biarkan semalaman. Kadang-kadang tanah membentuk dan mendapat kekuatan. Atau-dan saya telah melakukan ini-pam palam grout berkekuatan rendah di bahagian bawah untuk membuat galas hujung tiruan. Ia adalah ubat, tetapi ia berfungsi.

Mod Kegagalan 2: Pelepasan Palam Secara Tiba-tiba

Bunyi paling menakutkan dalam pemanduan cerucuk.

Anda memandu bersama, palam dikunci, pukulan dikira stabil. Kemudian wham-timbunan itu jatuh enam inci dengan satu pukulan. Palam dilepaskan. Tiba-tiba anda mendapat lima puluh pukulan setiap kaki dan kemudian sepuluh. Seluruh laluan muatan berubah.

Mengapa ia penting: Jika anda tidak menangkap ini pada PDA, anda akan fikir anda telah mencecah zon lemah. Anda akan terus memandu. Palam mungkin terkunci lagi dengan lebih dalam, tetapi anda telah kehilangan korelasi data. Anggaran kapasiti anda adalah sampah.

Pembaikan: Tonton rekod pemanduan seperti elang. Penurunan mendadak dalam kiraan pukulan? Semak tahap palam. Jika ia jatuh, anda telah dikeluarkan. Kira semula semuanya.

Mod Kegagalan 3: Lekuk Semasa Memandu

Yang ini jarang berlaku dengan paip dinding yang berat, tetapi saya telah melihatnya dengan dinding yang lebih nipis di dalam tanah yang sangat padat.

Longgokan itu terbuka. Palam tanah terkunci. Kini anda memandu cerucuk tertutup dengan berkesan, tetapi dindingnya nipis. Tekanan pemanduan tertumpu di hujung. Boom—lencongan tempatan.

Pembaikan: Dinding yang lebih berat di hujungnya. Memandu kasut. Atau tukar kepada tukul yang lebih kecil. Kadang-kadang masalahnya bukan cerucuk—iaitu kontraktor yang cuba memandu terlalu laju dengan terlalu banyak tenaga.

---

Jadual 2: Aplikasi Cerucuk Paip Terbuka Biasa mengikut Wilayah

---

Masalah Pemeriksaan (Dan Mengapa Ia Penting)

Berikut adalah sesuatu yang tiada siapa yang bercakap tentang di pejabat reka bentuk.

Dengan timbunan tertutup, awak terbang buta. Anda tidak tahu apa yang berlaku di hujungnya. Adakah ia terkena sesuatu? Adakah ia rosak? Adakah ia bearing di atas batu dan bukannya batuan dasar? Nasib baik memikirkannya.

Terbuka memberi anda pilihan.

Saya selalu spec open-ended untuk buasir kritikal kerana saya boleh inspect selepas memandu. Jatuhkan lampu. Hantar kamera. Ukur palam. Sampel bahan di bahagian bawah.

Di Miami, kami mempunyai projek di mana spec memanggil soket batu. Kontraktor memandu cerucuk ujian tertutup. Ujian beban statik lulus. Hebat. Kemudian pengeluaran bermula, dan tiba-tiba cerucuk gagal pada separuh beban ujian.

ternyata, batu kapur mempunyai rongga larutan. Beberapa longgokan bersalut pada kerak nipis dengan lompang di bawahnya. Tertutup tidak dapat memberitahu kami perkara itu. Bersifat terbuka? Kami telah melihat rongga apabila kami membersihkan palam.

Kami membuat mereka bertukar. Kos lebihan. Tindakan undang-undang. Seluruh kekacauan. Semuanya kerana seseorang ingin menjimatkan beberapa dolar untuk fabrikasi.

---

Peraturan Jurutera Grumpy untuk Cerucuk Paip Terbuka

Selepas tiga puluh tahun, Saya mempunyai beberapa peraturan. Mereka tiada dalam kod. Mereka tiada dalam buku teks. Tetapi mereka akan menjauhkan anda daripada masalah.

Peraturan 1: Apabila ragu-ragu, biarkan ia terbuka.

Melainkan anda mempunyai alasan yang kukuh untuk menutup penghujungnya—seperti anda memerlukan galas hujung pada lapisan keras dengan segera dan tidak boleh mengambil risiko memasangkannya—cuma biarkan ia terbuka. Anda mempunyai lebih banyak pilihan kemudian. Anda sentiasa boleh menggosok bahagian dalam. Anda sentiasa boleh memandu mandrel. Anda sentiasa boleh menambah plat selepas memandu jika anda benar-benar memerlukan tingkah laku tertutup. Tetapi anda tidak boleh menyahtutup longgokan tertutup.

Peraturan 2: Pantau palam.

Setiap sepuluh kaki, semak tahap palam. Tandakan bahagian dalam dengan pita pemberat. Ketahui apa yang dilakukan oleh palam anda. Jika ia tidak berkembang, laraskan anggaran kapasiti anda. Jika ia mengunci awal, mengharapkan tekanan pemanduan yang lebih tinggi.

Peraturan 3: Jangan percaya log yang membosankan.

Mereka meneka. Satu tekaan berpendidikan, tapi masih tekaan. Cerucuk terbuka mengendalikan kejutan dengan lebih baik. Apabila log berkata “pasir” dan anda memukul batu, anda akan gembira penghujungnya terbuka.

Peraturan 4: Bersihkannya jika anda memerlukan galas hujung.

Jika anda bergantung pada galas hujung dalam batu atau bahan padat, bersihkan palam. Tebuk ia keluar. Angkat udara. Jangan anggap palam akan memindahkan beban selama-lamanya. Dalam pemuatan kitaran—seperti di kawasan seismik atau persekitaran marin—palam itu boleh longgar dari semasa ke semasa.

Peraturan 5: Pertimbangkan kakisan.

Dalaman juga penting. Cerucuk terbuka mempunyai kawasan permukaan dalaman yang terdedah kepada udara, Air, atau tanah. Dalam persekitaran marin, bahagian dalam itu boleh terhakis lebih cepat daripada bahagian luar. Saya telah melihat paip dinding 1 inci bertukar menjadi keju swiss di dalam kerana tiada siapa yang memikirkan tentang kakisan dalam. Salutkan bahagian dalam jika boleh. Sekurang-kurangnya fikirkanlah.

---

Trend Terkini: Apa yang saya Lihat 2024-2025

Industri berubah. Perlahan-lahan, tetapi ia berubah.

Diameter yang lebih besar menjadi biasa. Saya melihat cerucuk terbuka 60 inci dan 72 inci sekarang untuk asas angin luar pesisir. Mekaniknya sama, tetapi skala mengubah segala-galanya. Palam tanah itu beratnya bertan. Membersihkannya memerlukan peralatan yang serius.

Pemantauan semakin bijak. Kami menggunakan gentian optik sekarang— tolok terikan sepanjang panjangnya, dalam dan luar. Menonton cara palam memuatkan longgokan dalam masa nyata. Datanya luar biasa. Kami mengetahui bahawa andaian lama kami tentang tingkah laku palam kadangkala salah.

Sistem hibrid muncul. Pandu longgokan terbuka, bersihkannya, masukkan sangkar tetulang, dan isi dengan konkrit. Anda mendapat kebolehgerakan keluli hujung terbuka dengan kapasiti dan rintangan kakisan konkrit. Pintar. saya suka.

Peraturan alam sekitar semakin ketat. Di beberapa kawasan, anda tidak boleh memandu cerucuk tertutup lagi kerana anjakan tanah. Terlalu banyak risiko kepada struktur bersebelahan. Terbuka menjadi wajib dalam projek pengisi bandar.

---

Kajian Kes Yang Membuat Saya Merendah Diri

Izinkan saya memberitahu anda tentang pekerjaan yang hampir menamatkan saya.

New Orleans. 2017. Penggantian tembok banjir. Spec dipanggil untuk paip tertutup 24 inci, 80 dalam kaki, cerucuk dipukul untuk rintangan sisi. Barangan standard.

Hari pertama memandu, longgokan pertama mencecah keengganan 40 kaki. Tidak boleh menggerakkannya. Hammer melantun. Kami menariknya—hujungnya hancur. Bengkok ke dalam seperti tin soda.

ternyata, terdapat tilam konkrit yang tertimbus dari pembaikan tanggul lama. Tiada siapa yang tahu mengenainya. Tiada rekod sejarah. Tiada sebutan dalam laporan geoteknologi. Hanya konkrit rawak di 38 kaki.

Kami beralih kepada terbuka. Memandu terus melaluinya. Hujung terbuka dipotong ke dalam konkrit, patah ia, kepingan ditolak ke tepi. Tanah masuk ke dalam. Kami membersihkannya kemudian, memandu sepuluh kaki lagi ke dalam tanah liat asli, dan lulus ujian beban dengan cemerlang.

Jika kita terjebak dengan keadaan tertutup? Kami masih berada di luar sana, mungkin, memukul kepala kami terhadap konkrit dan tertanya-tanya mengapa kami memilih profesion ini.

---

Nombor: Rujukan Pantas

Dimensi Biasa Saya Gunakan:

• Ketebalan dinding: Minimum 0.5″ untuk 24″ Diameter, skalakan dengan saiz
• Serong hujung: 30-45 darjah di luar, daun di dalam persegi
• Sambungan: Kimpalan punggung penembusan penuh, kadang-kadang dengan cincin sokongan

Anggaran Kapasiti (Kasar—Jangan Bina Tanpa Analisis):

Untuk 24″ × 0.5″ cerucuk terbuka di pasir padat:

• Kulit luar: 2-3 kips setiap kaki
• Kulit dalaman (jika dipasang): 1-2 kips setiap kaki
• Petua (keluli sahaja): 50-100 kips bergantung kepada ketumpatan
• Jumlah muktamad: 300-500 kips tipikal

Untuk longgokan yang sama tertutup, anda mungkin mendapat 400-600 kips, tetapi anda tidak akan pernah memacunya sedalam. Tukar ganti di mana-mana.

---

Garis Bawah

Cerucuk paip terbuka wujud kerana tanahnya bukan buku teks. Ia tidak kemas. Ia tidak dapat diramalkan. Ia menyembunyikan batu besar dan gandar kereta lama dan ketulan konkrit daripada projek lima puluh tahun lalu.

Membiarkan hujung terbuka memberi anda pilihan. Anda boleh memandu melalui barangan yang akan menghentikan longgokan tertutup. Anda boleh memeriksa selepas memandu. Anda boleh membersihkan dan memasukkan ke dalam batu. Anda boleh grout untuk kapasiti tambahan. Anda boleh melakukan semua itu, atau tiada satu pun, bergantung pada apa yang anda temui di bawah sana.

Adakah mereka sesuai untuk setiap pekerjaan? Tidak. Jika anda mempunyai keadaan tanah yang bersih, lapisan galas yang baik pada kedalaman yang konsisten, dan tiada kebimbangan pemeriksaan, tertutup mungkin lebih mudah dan lebih murah.

Tetapi jika anda bekerja di tempat yang tidak diketahui—dan jujurlah, bilakah anda benar-benar tahu tanah?—terbuka adalah pertaruhan yang lebih selamat. Ia adalah perbezaan antara meneka dan mengetahui. Antara berharap timbunan itu baik-baik saja dan benar-benar melihatnya.

Dan dalam perniagaan ini, Saya akan mengambil alih harapan setiap masa.