基于桩身应力测试的静压PHC管桩贯入机制

压桩过程中PHC管桩侧摩阻力与端阻力的分离是制约其贯入机制及承载力研究的瓶颈。通过桩身预埋准分布式FBG光纤传感器,对贯入成层土地基中5根足尺开口PHC管桩侧摩阻力及端阻力发展变化情况进行了监测。试验表明,准分布式光纤传感测试技术现场可操作性强,粗放施工环境下贯入阻力分离效果较为理想。成层土地基中压桩力曲线基本反映地层土性变化,桩端土层性状对压桩力影响较大。硬质土层界面处试桩压桩力平均增幅约为64.06%,端阻力受地层变化影响更为显著,平均增长幅度约为97.41%,侧摩阻力平均增长幅度约为17.92%;桩端位于非硬质土层试桩压桩力变化不明显。贯入过程中现场足尺试验桩身应力变化不同于室内模型试验,桩身上、下部侧摩阻力发挥的力学机制不同。受现场粗放施工条件及深度方向土层变化影响,贯入成层土地基中桩侧摩阻力临界深度现象不明显。     

PHC管桩基础在廊坊地区的应用

华为廊坊生产基地一期工程厂房采用了PHC管桩基础,这是PHC管桩在廊坊地区的首次应用。简要介绍了该工程PHC管桩的施工方法、PHC管桩基础的特点以及桩基检测结果。实践证明,PHC管桩基础在廊坊地区不失为地基处理的一种好方法。     

饱和软土地基中PHC群桩贯入过程的能量耗散模型

软土地基中群桩稳定性分析是岩土工程的难点之一.通过对饱和软土地基中群桩贯入全过程的力学分析, 结合群桩效应与工作性能, 根据功能平衡原理, 建立了贯入过程中附加应力(含超静孔隙水压力)引起的耗散能量与外力做功、弹性势能三者的平衡关系; 同时, 针对饱和软土地基中高预应力管桩(PHC)的排土特性, 结合现行桩基规范, 分别给出了超静孔隙水压力势能、挤土耗散能、重力做功、超静孔隙水压力做功、摩擦耗能、土体弹性势能等的定量表达, 构建了PHC群桩贯入过程的能量耗散模型; 在此基础上, 导出了局部能量安全系数与整体能量安全系数.将上述模型应用于某工程PHC群桩基础的稳定性分析中, 并与数值模拟结果对比, 验证了该模型的合理可靠性, 对饱和软基中PHC群桩稳定性状态的判别具有一定指导意义.      

光纤光栅传感技术在PHC管桩中不同埋设工艺试验研究

通过在同一现场针对光纤光栅传感技术在预应力高强混凝土管桩（PHC桩）测试中的应用,采用桩身表面开槽和桩身内植入的两种不同埋设工艺,进行了PHC管桩的贯入对比试验,比较了两种埋设工艺的桩身应力分布情况、桩端阻力的异同,试验研究发现:两种埋设工艺桩身轴力都随贯入深度增加而减小,桩身轴力传递速度相近,都具有相近的斜率,采用桩身内植入埋设工艺小于采用桩身表面开槽埋设工艺桩端阻力测试数据,但两者的相差幅度较小。PHC管桩桩身植入的埋设工艺光纤光栅传感器存活率较高,数据可靠,可以应用在PHC管桩的应力测试中。     

软基路堤拓宽静压PHC管桩挤土效应现场试验

PHC（prestressed high-strength concrete）管桩近年来被广泛应用。PHC管桩为挤土沉桩模式,沉桩过程引起的挤土效应对周围环境产生不利影响并对其可打性和承载特性有重要影响。结合广－清（广州至清远）高速公路扩建工程,通过现场监测超静孔隙水压力和土体水平位移,进行PHC管桩挤土效应研究。水平位移利用固定式测斜仪测量,孔隙水压力使用振弦式孔压计测量,并使用自动系统进行数据采集。研究发现,沉桩过程中引起的超静孔隙水压力变化随深度增加近似呈线性增长,水平方向随距离的增加而减小;挤土效应产生的土体水平位移随距离的增大而减小,随深度增加而减小;挤土效应滞后现象明显,可导致成桩后的桩体倾斜;拓宽地基场地上管桩施工对老路地基影响小,场地条件对沉桩挤土效应影响大,老路路堤对垂直于路基方向的水平位移有约束作用。     

高路堤下PHC桩加固软土地基的承载及变形特性

软土广泛分布的山区地质地貌条件复杂,高填方路堤的不均匀沉降和稳定性问题受到广泛关注。针对实际工程中高强预应力混凝土(PHC)管桩的超高填方路堤现场实测研究鲜有报道,为探究PHC管桩软基加固支承高填方路堤的工作性状,对广东某高速公路软基高填方段(30 m)选取一典型断面的3个主要监测点进行现场原位监测,重点研究桩-土荷载、沉降、超孔隙水压力及水平变形等行为。结果表明,填土完成后桩顶沉降基本趋于稳定,桩间土沉降则表现出一定程度的"滞后性",且以该断面填土期约1/4的沉降速率增长并逐渐趋于稳定;最大水平位移分布与分级填筑高陡边坡的平台宽度有关,且并非总是出现在坡脚附近;在最大水平位移区域可能发生"桩土绕流",甚至可能发生管桩的弯曲破坏或整体倾覆。研究成果可为软基高路堤设计提供有益的参考。     

PHC管桩挤土效应试验研究

PHC管桩通常为挤土沉桩模式,因而沉桩过程中的挤土效应研究对设计、施工具有重要意义。通过对PHC管桩打桩前后原位地基土变化情况的测试、打桩的监测以及孔隙水压力增长与消散的监测等试验研究,分析了PHC管桩沉桩挤土效应,为工程设计及施工提供可借鉴的依据。     

开口管桩高频振动贯入过程的ALE有限元分析

任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法吸取了拉格朗日和欧拉法的优点,避免了常规有限元中拉格朗日方法的网格畸变问题,适用于开口管桩高频振动贯入过程的计算分析。采用ALE有限元方法,建立开口管桩高频振动贯入过程的数值模型,对沉桩过程中挤土效应、桩侧阻力和土塞效应的变化规律进行了详细研究。研究结果表明:挤土应力主要沿径向传播,且深层土体受到的挤土应力比浅层土体大;水平挤土位移随管桩贯入深度的增加而增大,而最大水平挤土位移与管桩贯入深度存在累积效应;挤土效应的影响范围约为10倍管径,因此在施工过程中要给以足够重视;桩外侧摩阻力随贯入深度增加呈近似线性增长,桩内侧摩阻力随贯入深度增加而呈非线性增长,增长速率随贯入深度增加而逐渐增大;管内土塞处于不完全闭塞状态,土塞程度由完全非闭塞向部分闭塞过渡。此外,研究了土体模量、桩土界面摩擦系数、振动频率和桩径对土体位移的影响。     

强腐蚀环境下锤击PHC管桩施工技术

〗PHC管桩具有竖向抗压承载力高、施工工期短等优势,已在我国得到了广泛的推广运用。结合日照港油品码头有限公司油库二期工程中首次采用PHC管桩的工程实例,阐述了在强腐蚀环境下,PHC管桩的选用、防腐处理措施、锤击施工技术要点及施工控制措施,为类似工程提供一定的参考。     

水下摄像和高强灌浆在预应力管桩承载力不足处理中的应用

高强预应力混凝土管桩（PHC）具有质量预可视、高强环保、施工高效灵活等特点,在目前雾霾严重的北方高层建筑施工中得到了广泛应用。本文通过河南某小区高层住宅楼管桩工程施工实例,介绍了管桩施工过程中由于施工、地层等原因造成的承载力不足问题,在采用低应变等常规检测手段无法准确判定原因的情况下,利用水下摄像技术准确判定问题所在,并采用复压、高强灌浆等方法处理的过程,为类似工程的处理提供一定的参考价值。     

管桩挤土效应的现场试验和数值模拟

以PHC管桩加固某物流加工二期标准仓库、厂房项目为依托,进行了吹填土地区PHC管桩的挤土效应研究。利用预先埋设的孔压计和测斜计,借助沉桩过程的现场测试手段,研究了PHC管桩在沉桩过程中桩周孔压变化和土体位移分布特征,发现沉桩过程中超孔隙水压力随距桩心距离的增加而近似呈线性规律衰减,影响范围约为10倍桩径,土体水平位移不仅与地基土性质有关,而且其分布特征也与深度有很大关系,表现为0.2～0.4倍桩长处土体水平位移较大。采用数值模拟有效地模拟了现场测试结果,进而将结果推广,得到了沉桩引起的桩周土体位移随深度和距桩心距离的变化规律。数值模拟结果表明：桩-土界面摩擦特性和桩径对土体位移场的影响较大。     

土工格栅加筋垫层用于处理特殊地基

某地两幢拟建于软土地基上的建筑物,原设计均采用PHC管桩基础。在桩基施工过程中分别发现软基中有大量孤石和条石(古码头遗址),桩基无法施工。经多方论证,最后采用水泥搅拌桩复合地基配合土工格栅加筋垫层的处理方案。其中一幢建筑已竣工,经现场荷载试验和沉降观测检验,地基承载力和沉降完全满足工程要求,且降低了造价。     

某吹沙填海场地PHC管桩施工的难点及处理措施研究

PHC管桩施工速度快,质量易于保证,经济性好,所以越来越多的建筑地基采用高强度预应力混凝土管桩处理。但是PHC管桩施工遇到硬层沉桩困难,因总锤击数过高,易造成桩体疲劳破坏,难以保证成桩质量和施工速度,且如果场地地下水丰富,水位高,高于桩顶,在沉桩过程中采用开口型桩靴,沉桩时土和地下水会进入管桩芯内,且随沉桩深度增大而升高,当PHC预应力管桩桩芯内的土或地下水较高时,沉桩时易因"水锤效应"使桩体爆裂,易造成质量隐患,危及建筑物安全。以在某"吹沙填海"场地进行PHC管桩工程实例研究解决此类问题的措施。     

南昌地区典型厚密砂层PHC管桩施工技术研究

依托南昌地区某桩基工程,采用静力触探原位试验分析该地区典型厚密砂层地质特征,结合理论计算及现场试验分析PHC管桩的锤击沉桩阻力及设计单桩极限承载力,对工程桩的设计及施工提出合理建议,同时总结该地层条件下锤击PHC管桩成桩的施工工艺。后续工程桩承载力检测结果表明,优化调整后的施工技术满足了工程设计要求,取得了良好的社会与经济效益,可在该区域推广应用。     

应用圆孔柱扩张理论对预制管桩的挤土效应分析

假定预制管桩在沉桩时的挤土过程是一个有初始孔径的圆柱形孔的扩张过程,初始孔径等于管桩的内径,最终孔径等于管桩外径,应用前人提出的圆孔扩张理论对管桩进行弹塑性分析,得到塑性区半径、土体位移等解析表达式,也对实际工程中常遇到的土塞效应对该理论应用的影响进行了讨论,并对某电厂扩建工程中预制管桩施工引起的土体位移进行计算,通过现场监测,验证了上述解析表达式的合理性,得出可以参考该组解析解来预测预制管桩施工的挤土效应的结论。     

粉土及粉质黏土对静压沉桩桩端阻力影响机制现场试验

为探讨在粉土及粉质黏土中桩端阻力随贯入深度的变化规律,通过在试验桩P1的桩端安装轮辐压力传感器,以及在试验桩P1、P2距桩端200 mm处安装光纤光栅（FBG）传感器,采用两种不同的测试技术全程监测了两根闭口预应力高强度混凝土（PHC）管桩现场贯入过程中的桩端阻力。试验结果表明：桩端阻力与土层的变化密切相关,土层越硬,桩端阻力越大,当桩端从粉质黏土层进入粉土层时,桩端阻力明显增大,粉土中的桩端阻力达到粉质黏土层的2倍;整个贯入过程中,同一土层不同位置的差异性对桩端阻力也存在较大影响,在距离地面1.50 m处,P1和P2桩FBG传感器桩端阻力的差值达到了89.29 kN,而在距离地面3.50~4.50 m处,两桩的桩端阻力则相差较小。     

PCC桩加固铁路软土地基现场试验研究

铁路相对于公路对承载力和沉降控制都提出了更高的要求。现浇混凝土大直径管桩（PCC桩）技术首次在南京南站联络线铁路工程中应用,为了研究PCC桩加固铁路路基的工作特性,开展了PCC桩加固铁路软土地基的现场检测与监测试验研究。现场检测包含静载试验、低应变检测和开挖检测。现场监测内容为：桩土应力、地基和路堤水平位移、表面沉降、分层沉降、土工格栅张力、孔隙水压力等。质量检测结果表明,PCC桩施工质量良好,承载力达到铁路地基设计要求。现场监测表明,地基沉降在填土结束后3个月稳定,最大水平位移为13 mm,路基沉降稳定快,水平位移小,路堤稳定性高,能满足铁路严格控制沉降和快速施工的要求。研究成果对PCC桩复合地基加固铁路地基的设计和应用提供了依据。     

预应力高强度混凝土管桩桩身受力特性测试技术研究进展

预应力高强度混凝土管桩(PHC管桩)受制作工艺复杂、桩身结构独特、沉桩阻力较大等因素的影响, 其桩身受力特性的测试存在诸多难点。目前PHC管桩桩身受力测试技术可分为4类:点法监测、线法监测、全分布式光纤监测、准分布式光纤光栅监测。本文对PHC管桩测试技术的原理、优缺点、应用现状、相关传感器的安装方法等方面进行梳理和总结, 探讨了现用于PHC管桩测试技术及安装方法存在的问题。分析表明:基于布里渊散射原理的全分布式光纤监测与光纤布拉格光栅准分布式监测拥有更高的测试精度、更广的监测范围、更好的监测效果。光纤与桩身的变形协调、埋设光纤存活率、安装对桩身性状的影响等问题是未来PHC管桩桩身受力测试技术领域的研究热点。     

真空联合堆载预压法加固水工建筑物软基效果检验

介绍了真空联合堆载预压法加固软土地基的特点,探讨了该方法的加固机理,论证了淮河入海水道张马涵闸软基处理采用真空联合堆载预压法的依据。根据现场的监测资料(包括表面沉降、分层沉降、水平位移、孔隙水压力、真空度等)和原位测试(包括CPT、十字板试验、静载试验和标准贯入试验等)资料,以及土工试验成果的分析和比较,对张马涵闸软基的加固效果进行分析和检验,结果证明,该法完全满足设计要求,为该工法在类似工程软基处理的推广应用提供参考。     

黄土地基改性处理技术研究进展评述与展望

基于黄土地基改性的物化机制,分析了黄土地基改性处理方法与技术的研究进展及工程应用情况,评述了改性黄土动静力学性能研究的主要切入点及不同改性处理方法的优缺点,总结了未来黄土地基改性处理技术的研究方向。结果表明:黄土地基的物理、化学改性具有不同的内在机制;现阶段黄土地基改性处理研究更多关注了静载作用下地基的强度与稳定性,对动力特性、环境因素等的影响考虑不足,研究结果偏向性强、不够系统,定量化和标准化也显薄弱。新型环保改性材料研发及改性土强度、改性黄土的动力特性及稳定性、环境因素对改性地基的定量影响、黄土地基改性处理施工工艺的优化配置和施工过程的精细化控制等是未来需要关注的研究方向。