长短桩组合多元复合桩基技术的应用研究

论述了长短桩组合多元复合桩基的设计原理,分析了复合桩基承载力和地基沉降的计算方法。并结合灰砂桩与CFG桩组合桩基处理工程实例,介绍了按长短桩多元复合桩基设计计算、施工技术和处理效果。实践证明,长短桩复合桩基组合形式多样,不受桩型选择限制,可实现单元组合或多元组合,它能充分发挥桩间土、短桩和长桩三者的潜能,大幅度地减少了长桩的用量,确保地基承载能力,并可有效地控制基础整体沉降和差异沉降,其应用前景广阔。     

水泥胶结钙质砂地层中单桩竖向承载特性试验研究

钙质砂属于岩土工程中一种特殊的岩土材料,除具有颗粒形状不规则、易破碎等特征,还具有胶结性。针对钙质砂具有胶结性的地质现状,通过室内模型试验研究了胶结钙质砂地层中钢管桩的承载能力、沉降情况及其影响因素,同时与未胶结钙质砂中的桩基承载特性进行了对比。研究结果表明：与未胶结钙质砂中的钢管桩相比,胶结钙质砂的相对密实度对桩基承载力影响程度明显减弱,桩的承载形式依然表现为端承桩,随着钙质砂胶结程度的提升,桩端阻力承载占比越来越高;胶结程度较高的钙质砂地层中桩身侧摩阻力发挥存在异步过程,这是因为桩基沉降时桩身下部破坏砂层形成了更为紧密的新接触面,该接触面对桩身的径向膨胀更为敏感;胶结钙质砂中桩基 q_s-S_u 线没有出现明显的硬化阶段,与未胶结钙质砂地层中桩基的 q_s-S_u多段折线变化规律不同,胶结钙质砂地层中桩基的 q_s-S_u曲线更为接近双曲线线型。     

易破碎砂土地基中“平底桩”贯入数值模拟分析

桩在贯入砂土地基时所产生的高应力会引起桩周砂土的破碎,在易破碎砂土地基中更为严重。砂土破碎会引起桩基承载力的降低,严重地会导致基础结构物失稳甚至倒塌破坏。针对平底桩贯入易破碎砂土地基所产生的上述问题,引入新近提出的砂土颗粒破碎本构模型,结合耦合欧拉–拉格朗日(CEL)方法在处理大变形计算上的优势,对平底桩贯入过程进行了数值模拟研究。首先,根据Dog’s bay钙质砂的三轴剪切试验结果,确定了砂土破碎模型的模型参数。然后,采用CEL方法对平底桩贯入Dog’s bay钙质砂的离心机试验进行了模拟,模拟结果与试验测量结果吻合,表明所提出的平底桩贯入易破碎砂土地基的模拟方法的有效性和可行性,砂土破碎可明显降低桩基的承载能力。研究结果可为桩基贯入易破碎砂土地基提供设计和施工依据。     

钙质砂后压浆桩水平承载性状模型试验研究

后压浆技术已应用于珊瑚岛礁基础设施建设中,但有关钙质砂后压浆桩水平承载性状的研究较少。针对钙质砂地基中后压浆桩的水平承载问题,通过室内模型试验手段对钙质砂未压浆桩与后压浆桩的水平承载规律进行了研究,探究了后压浆对钙质砂桩基水平承载性状的影响,并通过开挖后压浆单桩,分析了注入的水泥浆液在钙质砂中的渗扩情况。结果表明,钙质砂后压浆桩的水平临界荷载和水平极限荷载较同条件下未压浆桩均有显著的提高,且变形控制能力优于同条件下未压浆桩;未压浆桩与后压浆桩的桩侧地基土水平抗力系数的比例系数m值随桩顶侧向位移的增加逐渐趋于一致,且桩身弯矩和桩侧土压力都主要集中在上部桩身和土层中;桩基水平承载力受上部土体的影响较大,桩侧压浆通过改善上部土层的物理力学性质能有效提高桩基抵抗水平荷载的能力。此外,通过开挖分析得出桩侧注入的水泥浆液沿着桩身上返、下渗并横向扩散与钙质砂颗粒形成了水泥土加固体的稳定结构,进而提升了钙质砂桩基水平承载性能。     

钙质砂地基单桩承载特性模型试验研究

根据实际工程中单桩受力特点,对足尺桩基进行等比例缩尺,考虑不同埋深、砂土颗粒级配等影响因素,开展室内小尺寸模型单桩的竖向拉拔、水平推移和竖向压载试验,分析桩身变位、变形、轴力等参数与桩基埋深、桩周砂土特性等因素的相互关系,探究钙质砂地基中单桩在不同受力方向下的承载性状,进而剖析钙质砂中桩-土相互作用机制。研究表明,钙质砂地基中,单桩变位、变形特点随着受力方向、埋深、桩周砂土特性等的变化存在明显差异;增大桩的埋深对竖向抗拔桩的意义大过竖向抗压桩;相同条件下桩在承受竖向抗压荷载时,增大埋深的作用主要体现在加载初期,随着荷载的逐渐增大,最终差别将逐渐减小;竖向抗压桩承载过程由以侧摩阻力承载为主发展为以桩端阻力承载为主;颗粒破碎和重分布会引起抗拔桩εmax在加载后期出现衰减;宽级配钙质砂中桩的抗拔能力较强,而单一粒组的钙质砂则在维持桩身稳定方面占优势;桩侧剪碎时的桩侧阻力衰减是随着颗粒破碎逐渐发生的,而桩端压碎时的桩侧阻力衰减主要发生在砂土被压碎瞬间。研究结果对钙质砂地基中的不同功能桩基的优化、设计和施工具有重要指导价值。     

钢护筒涂层减阻桩隔离层试验研究

高陡边坡上桩基既要传递上部荷载,又要承受侧向滑坡推力,其受力复杂。为减小桩基竖向侧摩阻对边坡稳定性的不利影响,通过在桩基外侧设置隔离钢护筒,并在钢护筒内壁涂抹沥青涂层,提出了一种钢护筒涂层减阻桩。通过推出试验,研究桩侧摩阻力的分布规律及沥青涂层的隔离减阻效果。结果表明：无沥青涂层的试件混凝土剪应力呈两端大、中间小的分布;沥青涂层能够有效地减小桩的侧摩阻力,并改变了钢-混凝土间的黏结机制,使荷载集中地向下传递;钢护筒涂层减阻措施能降低桩基对边坡稳定性的不利影响。     

特大桥主塔桩基承载性状及其岸坡稳定性数值分析

桥梁荷载作用下,岸坡中桥梁主塔桩基承载性状复杂,也使岸坡稳定性发生变化。本文以乌江特大桥遵义岸岸坡和桥墩基础为例,采用有限差分法和强度折减法,对桥墩桩基与地基相互作用及岸坡稳定性进行数值模拟。结果表明:(1)桥梁荷载作用下,岸坡中位移主要发生桩基顶部且集中在靠近河流一侧桩顶上,桩周岩土体中的位移主要发生在靠近河流一侧桩基;(2)桩基位置不同轴力差异明显,表明发挥了群桩效应;(3)岸坡的安全系数在工程完成后为2. 59。     

钙质砂中模型桩的试验研究

根据钙质砂中桩基工程的现状,针对取自南沙群岛永暑礁的钙质砂,设计一个室内模型试验装置来研究钙质砂中钢管桩的承载和变形性能以及影响因素,并进行了石英砂中的对比试验。试验结果表明,钢管桩在钙质砂和石英砂中的表现有着显著差异。钙质砂中钢管桩承载能力很低,仅为石英砂的66%～70%,钙质砂中桩身轴力衰减速率缓慢,桩侧摩阻力远远小于石英砂的,仅为石英砂的20%～27%,并具有深度效应,开口钢管桩和闭口钢管桩的桩侧摩阻力相差不大。同时表明,钙质砂中桩侧摩阻力对相对密度的变化没有石英砂敏感,受相对密度影响很小。由颗粒破碎引起的桩周水平有效应力的大幅降低是造成钙质砂中钢管桩桩侧摩阻力低的主要原因。     

上海软土地区的桩垂直静荷载试验成果分析——单桩的入土深度与极限承载力的相关特征

本文通过141根试桩承载力分析,论述了单桩入士深度与承载力的相关特征,从而论证了选用桩断面与稍密一密实(浅或深)砂类土作为桩基持力层的合理性。近一步分析了影响桩承载力值的几个因素,并提供选择合理的桩断面、桩尖持力层和入士深度的可能性,认为能获得明显的工程与经济效果。     

钙质砂中单桩轴向抗拔模型试验研究

针对取自南沙群岛的钙质砂,通过室内模型试验对钙质砂中单桩轴向抗拔承载特性进行研究,讨论了地基相对密实度与桩基埋深对于其抗拔承载力的影响特征。结果表明,在一定范围内,增大地基相对密实度和埋深均能显著提高桩基的承载能力;降低相对密实度或埋深不仅会降低其承载能力,也会增加其在同级荷载下产生的变形;模型桩的桩身轴力从桩顶随深度增加而逐渐降低至0;相对密实度的增加不仅能提高极限桩侧摩阻力的大小,还会在一定程度上影响桩侧摩阻力的分布形式;0.1倍的桩径可以看作是模型桩出土破坏的临界位移量。     

非均匀地基中倾斜桩基竖向承载特性模拟试验研究

群桩基础中设计的倾斜桩基以其横向阻抗能力强等优势在港口、码头以及桥梁基础中得到了较为广泛应用。随着山区及不均匀地基土地区高速公路等基础设施的建设,在滑坡、斜坡变形体和不均匀地基上设计倾斜群桩桥梁基础的情况将会越来越多。由于倾斜桩基受力状态的复杂性,目前倾斜桩基础设计仍参考竖向桩基承载力计算理论,凭借经验进行设计。对此人们虽然做了许多探索,但仍未形成完善的设计计算理论和标准。为此,结合厦深客运专线某特大桥桩基选型研究项目,利用相似材料物理模拟试验,就倾角为0°～12°周边斜桩的群桩基础竖向承载力进行了试验研究。结果表明,竖直桩基的荷载-沉降曲线呈缓变型,倾斜桩基则呈陡降型;就倾斜群桩基础竖向承载力而言,倾斜基桩的合理倾角为8°左右;竖直桩基中角桩轴力最大,边桩轴力次之,中桩轴力最小,倾斜桩基中的中桩轴力最大,角桩轴力次之,边桩轴力最小;倾斜桩基桩身弯矩分布形式与基桩的倾角有关,当倾角达到12°时,桩身将出现反向弯曲段。基桩倾角的不同是导致倾斜桩基和竖直桩基竖向承载特性显著不同的主要原因之一。     

岩溶区建筑场地桩基平均入岩高程预测

嵌岩桩入岩位置在岩溶场地具有很大的不确定性,成桩难度和桩基方案技术经济性论证缺乏可靠依据,这是目前岩溶场地桩基础、筏板基础和复合地基优选时的常见问题。本文将基桩入岩起始位置处的高程定义为基桩入岩高程,岩溶场地所有基桩入岩高程的平均值称为场地桩基平均入岩高程。场地桩基平均入岩高程决定了场地基桩入岩深度的变化范围,反映了场地桩基成桩难度及其技术经济性。以柳州市金盛广场4#楼桩基工程为背景,基于岩溶区已有的桩基入岩概率模型建立了场地桩基平均入岩高程预测模型,所需数据来源于岩溶场地丰富、廉价的勘察钻探资料,无需补充其他额外测试或勘测数据,合理考虑了岩溶地基溶蚀特征和桩径大小等两个影响因素。研究表明,岩溶场地桩基平均入岩高程预测值与实测值误差一般不大于0.5 m,满足岩溶地区嵌岩桩技术经济性论证的精度要求,可作为岩溶场地基础方案优选和成桩工艺选择的基本依据。     

盾构施工对桩基的影响及桩基近邻度划分

隧道盾构施工过程中因盾构对土体的扰动和盾构脱出而没有及时注浆或注浆量不够,通常会对隧道邻近的桩基造成影响,如桩基内力发生改变从而使桩基变形、移位等,影响了桩基的承载力和正常使用。正交试验是一种高效、快速的找出某种指标的主要和次要影响因素的方法。通过建立盾构施工过程中近邻桩基的弹塑性有限元模型,结合正交试验和方差分析,得到了盾构施工对近邻桩基的影响因素大小。结果表明,盾构隧道施工过程中对近邻桩基沉降影响大小的因素依次为：桩与隧道的距离、桩顶荷载、应力损失和土体物理力学性质;桩基在(2.5～3.0)D0（D0为隧道直径）以外,则桩基基本上不受盾构开挖的影响;桩顶沉降与桩顶原来的荷载相关性显著,桩顶荷载的大小反映了土体应力水平的高低。根据方差分析的显著性检验结果提出桩基近邻度的概念和计算公式,把盾构隧道周围的桩基分为非常近、近邻、远邻和非常远等4类桩,表明Ⅰ类桩和Ⅱ类桩受到盾构施工的影响较大,施工前应对桩基采取必要的保护和加固措施,Ⅲ类桩视情况进行处理,Ⅳ类桩一般不需要处理。     

预浸工艺微型桩在湿陷性填土区楼房加固中应用研究

湿陷性黄土或填土区桩基础类建筑出现病害的一个主要原因是设计时,未充分考虑地下水环境的变化或浸水后的土体水敏性变化造成的桩侧土体的不均匀沉降导致桩基迅速发生承载力的衰减的问题。本文通过预浸水泥浆微型钢管桩在湿陷性填土区病害楼体加固典型工程案列,通过现场工艺及桩基承载性能研究试验,得到以下结论:(1)采用预浸水泥浆的工艺对复杂的含有孔隙的地层同时具有注浆加固和改良的作用,有助于原桩基承载力的提高。同时采用预浸工艺,消除了不良填料(黄土)的湿陷导致的桩基长期承载力衰减的隐患,楼体加固后变形稳定。(2)中长微型钢管桩Q-s曲线均为缓变形,表现为典型的摩擦桩承载特性,采用直径?200 mm,内置?168 mm钢管的微型桩单桩竖向承载力可达到1 250 kN。(3)实际加固监测数据验证了微型桩加固措施的安全可靠性,为微型桩基在深厚湿陷性黄土填土区桩基病害加固提供了可借鉴的经验。     

桩基软弱下卧层承载力验算方法分析

桩基软弱下卧层承载力验算是桩基础设计的重要内容之一,对《建筑桩基技术规范》JGJ 94-94及JGJ 94-2008中关于桩基软弱下卧层承载力验算方法进行了对比分析.考虑了承台上土自重以及群桩实体基础侧摩阻力取值对验算结果的影响,认为两版规范中关于软弱下卧层顶面附加应力的计算均有不当之处.提出了以下建议:前者较适合于没有地下室的柱下群桩基础,后者则较适用于有地下室的桩-箱(筏)基础;计算附加应力时所扣除的群桩实体基础的侧摩阻力应取特征值.     

控制差异沉降的桩筏基础桩径优化分析方法

桩径优化是桩筏基础以差异沉降最小化为目标的基础优化分析的重要组成部分。基于桩筏基础通用分析方法,结合遗传算法提出了包含非线性约束条件的以差异沉降控制为目标的桩筏基础桩径优化分析模型,并给出了优化分析的实施步骤。通过示例说明了桩径优化的实施情况,对比给出了优化前后基础沉降、桩基荷载分布与筏板分担比、筏板弯矩和剪力结果。最后通过参量分析研究了筏板厚度、桩基参量和土体参量对最优桩径确定的影响程度,桩长和土体特性对桩径优化结果影响显著,而桩体材料特性和筏板厚度对桩径优化结果影响不大。     

振冲成孔灌注桩施工技术

近年来，我国高层建筑地基基础多采用各种桩基、箱基或混合复配形式，其中大直径钻孔灌注桩又以施工技术先进、适应性强、质量好、成本低而受到重视。去年我队在粘土层、砂土层、砂层等较松软地层的基础施工中运用了振冲成孔灌注桩技术。振冲法在软弱地基的砂桩、碎石桩、石灰桩施工中具有设备简单、搬迁方便，成孔速度快等优点。但这种施工方     

桩端后注浆对单桩承载性状的作用效应研究

以桩的长径比l/d、桩间距与桩径之比s/d、注浆加固体厚度h为因素,以单桩极限承载力Qu与某一荷载下的桩顶沉降Sp为评价指标,设计L9(34)正交试验方案,采用有限元法进行了桩端后注浆对单桩承载性状的作用效应研究,得出各因素作用效应的重要性次序和作用规律。研究表明,无论对桩基承载力还是对桩基沉降,桩间距与桩径之比都是最重要的影响因素,s/d较大时采用桩端后注浆来提高桩基承载力,减小桩基沉降,效果更显著;桩端后注浆使桩的端阻增大,承载性状改变,由摩擦桩逐渐过度为端承摩擦桩、摩擦端承桩或端承桩。     

考虑桩基弱化的导管架平台横向振动特性试验研究

导管架平台桩身循环往复运动将使桩周土体超孔隙水压增加、横向土抗力降低,从而导致桩基弱化。泥面以下6倍桩径处嵌固桩身的等效桩简化理论没有考虑桩基弱化对平台基础自然频率的影响,计算结果与实测值有一定差距。为研究桩基弱化对平台结构横向振动特性的影响,进行了比例尺为1:10的导管架平台模型试验,测量不同循环荷载作用之后导管架平台模型水平方向的振动特性。由试验结果可知,桩基横向土抗力在不同循环荷载作用过程中出现不同程度的衰减,桩基土抗力的衰减与桩身往复运动的幅值和次数有关。考虑桩-土相互作用时导管架平台模型两个水平方向的基础自然频率（基频）比等效桩理论计算值分别低15.5%和6.0%。桩基弱化后,实测值与计算值的差距增大到22.0%和13.4%。假设导管架-桩-土系统阻尼为比例阻尼,通过试验结果发现,桩基弱化对系统阻尼影响较小。     

混凝土水化作用对群桩热力学特性影响现场试验

混凝土早期水化作用不仅释放大量热量、而且会引起桩基先期变形与约束应力,影响桩基承载性能。目前针对地层温度对早期混凝土水化作用引起的桩基热力学特性(尤其是群桩效应)影响的研究仍相对较少。开展3×3群桩在早期混凝土水化作用下的桩基热力学特性现场试验,实测了桩身温度、应变等变化规律,着重分析了地层温度对桩基水化热消散、桩身约束应力的影响规律;并开展了相同条件下单桩热力学特性对比试验,探讨水化热作用群桩效应。研究结果表明,水化热作用下,群桩中温度叠加效应并不明显;地层中恒温带的水化热消散速度慢于变温带;混凝土残余应力沿桩深方向分布不均,呈现中间大、两头小的特点,最大残余应力出现在0.6倍桩深处。