结合微型钢管桩的深基坑嵌岩式排桩支护应用研究

以桂林岩溶区红黏土场地某基坑支护为背景,在排桩支护受条件限制的情况下,土层部分采用钢筋混凝土排桩,而嵌岩则采用微型钢管桩,避免了出现"吊脚桩",加快了施工速度,节约了成本;从分析支护受力特点着手,分别采用截面抵抗矩等效和截面积等效对钢管桩弯曲应力和剪应力进行了验算,分析了采用钢管桩嵌岩的排桩位移监测结果。研究结果表明,土层采用钢筋混凝土排桩,而嵌岩采用微型钢管桩是可行的,能够较好地控制基坑侧壁位移。     

微型钢管桩用于岩石基坑支护的作用机制分析

微型桩由于施工方便、快速在基坑工程中得到了广泛应用。以微型钢管桩-喷锚联合支护的岩石基坑工程为对象,通过数值模拟,分析微型钢管桩在岩石基坑支护中的作用机制。分析表明,当基坑地层中存在较厚的强风化岩层或性质较差的岩层时,设置在其中的微型钢管桩能有效地减小基坑水平位移,并合理调配预应力锚索的拉力,同时,微型钢管桩承受较大的弯矩和轴向压力,在设计中宜考虑微型钢管桩的有利作用,计算时应验算弯矩和轴向压力联合作用下微型钢管桩的安全性;设置在性质较好的中风化和微风化岩层中的微型钢管桩,对基坑作用很小,可考虑不设置微型钢管桩支护。     

钢管抗滑短桩受力特性物理模型试验研究

为研究钢管抗滑短桩加固滑坡体的受力特性,在中国地质调查局地质灾害防治技术中心完成了4组不同桩长的钢管抗滑短桩加固碎石土滑坡的室内物理模型试验。测试堆载施加的滑坡推力作用下桩后、前土压力和桩身应变,观察滑体前缘变形破坏形态,分析滑坡推力、桩前土体抗力和桩身弯矩的分布规律试验。结果表明,滑坡推力的分布和桩前土体抗力和桩身弯矩是“S”型分布,确定了抗滑短桩的危险截面。对比分析桩长变化钢管抗滑短桩的受力特性,初步拟定钢管短桩能发挥抗滑效果的桩长下限值,即钢管抗滑短桩位于滑体中的长度应不小于滑体厚度的2/3。     

嵌岩桩抗滑特性的物理模型试验研究

进行嵌岩桩与滑坡体相互作用的框架式滑坡物理模型试验,根据微型土压力盒和电阻应变计的监测数据,分别研究滑坡推力作用下模型桩的受力特征、桩身弯矩分布规律及模型变形破坏模式。试验结果表明,嵌岩桩加固后的滑坡,桩后推力随深度的增加呈抛物线型分布形式,合力作用点约在滑动面以上模型桩自由段的1/2处;嵌岩模型桩有明显的抗滑特性,承担了大部分桩后推力,传递至桩前土压力值较小且稳定;模型桩的桩身弯矩分布形式不同于普通抗滑桩弯矩分布形式,自由段埋深0~15 cm范围内为主要弯矩承受区域,最大弯矩截面位于滑面上模型桩自由段1/3处,滑动面处桩身弯矩绝对值较小;滑坡模型在沿滑面推力加载作用下发生桩后滑体越桩滑动破坏。该试验成果为嵌岩桩的抗滑特性研究提供了科学依据,可为该类型抗滑桩设计提供一定的指导性建议。     

X形桩桩土相互作用对截面形状的力学响应

现浇X形混凝土桩（简称XCC桩）是一种新型的异形截面桩,其桩土相互作用明显受截面形状的影响。前期已通过平衡分析法推导得到了考虑XCC桩截面形状的单桩荷载传递计算方法,但控制桩土相互作用的一个重要参数即桩土剪切作用系数对截面几何形状的力学响应尚未得到系统的研究。文中分析了桩土剪切作用系数对不同荷载形式下XCC桩3个截面控制参数（外包圆半径R、开弧间距2a、开弧角?X）的影响,并与等截面面积的圆形桩进行了对比。分析结果表明,截面参数变化时,桩土相互作用也随之变化,在截面面积、周长和桩土剪切作用的共同作用下桩身轴力随外包圆半径和开弧角度的增大而减小,随开弧间距的增大而增大,且始终小于等截面面积的圆形桩。     

地震荷载下长短桩复合地基的群桩效应系数分析

长短桩复合地基中,地震发生时,短桩在降低长桩所受剪力和弯矩影响中起到重要作用。本研究对弹性地基中的钢管桩基础实行了静态有限元分析,以及动态离心模型试验,通过桩径、桩长、桩间距等参数进行剪切波速,长桩剪力弯矩的对比分析,得到一种新的水平向群桩效应系数计算方法,并通过对模型建筑物的模拟,验证了该方法的有效性与实用性。结果表明,静态有限元数值模拟分析和离心模型试验结果有较好拟合,不同震级作用下通过该方法均能给出较为合理的系数。本文结果可为长短桩复合桩基的抗震性能提供重要参考,实际工程中,通过调整桩径,桩长,短桩数量等参数,可以提出更为合理的设计施工方案。     

桩基负摩阻力时间效应试验研究

由于黏土固结缓慢,桩基负摩阻力存在明显的时间效应,然而目前相关研究仍显不足。设计实施了能实现桩顶加载及较大超载值的单桩及双桩负摩阻力模型试验,桩周土采用砂土和软黏土夹层,测定了模型桩身应力、桩顶位移以及土体分层沉降随固结时间的变化。试验结果显示,沉降、负摩阻力具有明显的时间效应。土表超载作用下土体沉降带动桩沉降,桩与土体的沉降均表现出早期快、后期慢的趋势。试验加载初期,黏土夹层处的负摩阻力略小于砂层,但随土体固结而增长,其基本变化规律与沉降相同。因桩端砂土层沉降稳定迅速,中性点随桩身沉降增长略呈上移趋势。此外,相同荷载作用下桩间距较小的双桩,由于下拉力较小,其沉降较小。试验条件下,3D桩间距的负摩阻力群桩效应系数在0.71～0.77之间,6D桩间距时不存在负摩阻力群桩效应。     

考虑剪力环、泥皮和防腐涂层作用的钢管复合桩工作性能模型试验研究

依托港珠澳大桥建设,通过5组不同组合的钢管复合桩模型试验,其中2组试件设有剪力环,开展了内置剪力环、泥皮和防腐涂层对钢管复合桩工作性能影响的研究,比较和分析试件的荷载-变形曲线、截面变形规律、钢管与剪力环变形等。试验结果表明,剪力环、泥皮和防腐涂层对钢管复合桩的工作性能具有一定的影响;泥皮和防腐涂层使钢管复合桩的黏结强度降低,而剪力环加强了钢管与核心混凝土的联结,钢管的受力及变形显著增加。在泥皮、防腐涂层和剪力环共同作用下,桩截面变形呈"倒v"或"m"型,不再满足经典力学的平截面变形假定。在泥皮、防腐涂层和剪力环间距S≤2D(D为桩径)的条件下,剪力环的嵌固作用可以完全克服泥皮和防腐涂层的不利影响。在试验结果研究的基础上,进一步探讨泥皮、防腐涂层和剪力环不同组合下钢管复合桩的刚度计算问题,并给出了在弹性阶段范围内钢管复合桩刚度计算公式,泥皮(厚度0.1 mm)和防腐涂层使其刚度降低,剪力环则使其增加。其研究结果可为钢管复合桩基工程设计提供重要的参考。     

用有限单元法分析超长单桩的荷载传递

用描述桩侧摩阻力与桩-土相对位移关系的指数函数,推导出桩-土接触面本构模型,并设置了Goodman接触面单元来分析桩土相互作用。针对超长桩钢筋混凝土受应力大的特点,用混凝土的弹性非线性模型来分析受轴向荷载下钢筋混凝土的应力应变关系。编制的有限元程序能解决层状土及层状土导致沿桩身不同位置处桩-土相互作用不同特性,并针对工程实例桩变截面的特点,采用合理的计算手段使得按等截面桩计算分析结果与按实际变截面桩计算分析结果相同。用此程序对一工程实例进行了计算分析,计算结果与静载试验实测值较符合。     

开口桩中土芯形成、影响因素及判别方法研究

开口桩打桩过程中桩端土体进入桩管内形成土芯,土芯在大直径钢管桩、新研发的大直径现浇混凝土薄壁筒桩的作用不容忽视,通过闭塞效应土芯会提高开口桩的承载力,减小桩的沉降量。比较分析了目前国际上两种土芯闭塞效应定义方法,研究认为,从土芯破坏机制出发定义土芯是否产生闭塞效应更为合理;并从土芯的形成出发,探讨了影响土芯形成及闭塞效应的各种因素,如桩径、桩端土的承载力、土芯与桩内壁的摩阻力等,此外还应考虑桩端土体侧向水平应力的影响。最后讨论了ICP方法中砂土及黏土中开口桩土芯闭塞效应的判别方式,认为该判别方式过于粗略,不能很好地反映土芯闭塞情况。     

复杂地质条件下组合围堰施工

在复杂的地质条件下,根据现场地质情况选择合理的围堰成为深基坑开挖过程中支护与止水的关键。结合柳州双拥大桥22号墩主塔基础施工,介绍了采用锁口钢管桩与钢筋混凝土支护桩相结合的组合围堰来进行复杂地质条件下的围堰施工技术。     

温度和应力下能源桩桩身加筋混凝土变形性质试验研究

能源桩是将地埋管换热器置于建筑桩基础中来实现地下换热的一种新型的地源热泵技术。然而,不同季节运行条件下,冷热变化导致的能源桩桩身混凝土的膨胀和收缩会影响能源桩的持续使用甚至危及建筑的安全。因此,寻找到一种温度和轴向应力作用下变形性能较好的桩身混凝土对能源桩技术安全使用和推广至关重要。探讨了桩身素混凝土和掺入不同含 量的钢纤维,聚丙烯纤维桩身加筋混凝土在温度和应力下的变形特性。导热系数测试表明,钢纤维的掺入能提高能源桩桩身混凝土的导热系数,聚丙烯纤维的掺入降低了能源桩桩身混凝土的导热系数。钢纤维掺入量为1.3%时,导热系数最大,为2.44 W/(m·K);热力学梯级加温试验表明,能源桩桩身混凝土掺入钢纤维,聚丙烯纤维均能有效减小应变,钢纤维最大应变减少量为62.43%,聚丙烯纤维最大应变减少量为61.11%;热力学全过程试验表明,钢纤维能有效减少制冷收缩应变,全过程中应变最小。综合对比3种能源桩桩身混凝土热物性参数及温度和应力作用下变形特性可知,钢纤维加筋混凝土更适合作为能源桩桩身材料。     

预制桩静压施工技术在软土地基中的应用

软土地基中应用预制桩静压施工法，效果显著，自制的静力压桩机满足了施工工艺要求。从实际施工中总结出了钢筋混凝土方桩的制作工艺和预制桩静压法施工要点及质量保证措施。     

路堤荷载下塑料套管桩荷载传递机制的现场试验研究

用于公路软基处理的塑料套管桩是由预先打设在地基中的塑料套管内浇注混凝土组成的。通过在塑料套管桩身埋设钢筋应力计,完整测试了路堤填筑荷载过程及预压期内路堤荷载作用下塑料套管桩的荷载传递机制,同时提出了钢筋应力计的修正方法。试验结果表明：单桩静载下塑料套管桩身轴力沿深度逐渐减小且无负摩阻力;在路堤荷载作用下塑料套管桩桩身轴力沿深度先增大后减小,负摩阻力分布在桩长上部3/5范围内,且随着填土荷载的增加,负摩阻力和正摩阻力都逐步增加,但在监测期内负摩擦力中性点位置保持不变。     

十字形沉管灌注桩的成桩工艺技术

改变桩截面形状,增加桩周面积,可提高桩承载力,因此导致了异形截面桩的诞生。目前我国研究较多的多种异形截面桩如X桩、Y桩等,均是采用全长等截面的异形截面模管沉管成桩。由于这些异形截面模管抗变形能力相对较弱,在应用到长桩或超长桩的施工上可能会受到一定的限制。十字形桩成桩模管为底部加翼的圆形截面钢模管,抗变形能力强,能成大桩长桩或超长桩、混凝土素桩或钢筋混凝土桩、挤土桩或非挤土桩,既可用于地基处理,也可作为基桩施工。非挤土桩成桩时,采用专用管内取土装置,施工快捷,成桩效率高,成本低。     

Nonlinear three-dimensional analysis of reinforced concrete piles subjected to horizontal loading

A three-dimensional finite element approach is proposed to predict the response of reinforced concrete piles to horizontal loading. This approach allows the nonlinear effects arising from the soil–pile interaction to be properly accounted for. In particular, the occurrence of plastic strains in the soil, concrete cracking and steel yielding in the pile as well as the occurrence of slip and gap at the soil–pile interface are reliably simulated using appropriate constitutive models. Another advantage of the present method is that it requires few material parameters as input data. In addition, these parameters can be readily obtained from conventional geotechnical and structural tests. The proposed approach is used to analyse the results from some loading tests documented in the literature concerning a large-diameter pile and a large-section rectangular pile (barrette) embedded in sandy soils. The theoretical results from these analyses are found to be in fairly good agreement with the experimental measurements available from the loading tests. Remarks of practical interest on the response of the structures considered to horizontal loading are also made.     

振动沉模大直径现浇薄壁管桩技术及其应用(Ⅱ):工程应用与试验

介绍了振动沉模现浇混凝土管桩(简称PCC桩)技术在南京大厂区高坡土市政道路软基加固中的应用。对该新型桩基开展了一系列现场试验和检测，以其结果验证了该桩型的适用性，桩基承载力和复合地基变形满足了设计要求；通过低应变测试分析可知，所检测桩桩身质量是完整的。研究结果表明：振动沉模现浇混凝土管桩技术是高等级公路软基加固中的高效、经济的新技术。     

钢管混凝土结构在桩基工程中的应用探讨

从钢管混凝土的优越性能出发,分析了钢管混凝土在桩基工程具有广泛应用的原因,并提出了钢管混凝土在桩基工程中应用时应注意的原则,同时举出了多项钢管混凝土桩基的工程实例。     

钢筋混凝土桩网复合地基沉降计算方法优选

钢筋混凝土桩网复合地基是一种新的地基处理技术。本文对适用于钢筋混凝土桩网复合地基沉降计算的方法进行探讨。     

预制钢筋混凝土方桩桩端后注浆工艺设计与施工

在分析了目前华东地区常用的钻孔灌注桩、预应力混凝土管桩及预制钢筋混凝土方桩等几种桩型优缺点的基础上,提出了将桩端后注浆工艺与预制钢筋混凝土方桩相结合的工艺,并通过工程案例验证该工艺既能提高单桩承载力,节约成本,又能够弥补钻孔灌注桩施工噪声大、效率低、环境污染严重等不足。介绍了这种组合工艺的设计与施工工艺。