静压预应力混凝土管桩土塞效应试验研究

对淤泥质黏土互层以及粉土两种土层条件下静压预应力混凝土管桩的土塞效应进行了试验研究。现场及室内试验结果显示,管桩径厚比越大、土层条件越为坚硬则形成的土塞相对高度越大。上硬下软的土层分布易形成闭塞现象,而上软下硬的情况则易导致土塞的滑动。沉桩过程中,管壁端阻与静力触探锥尖阻力具有极为相似的变化规律,两者比值不随土塞高度变化率及沉桩深度的变化而改变。管壁端阻与锥尖阻力的相关性与土层条件密切相关,对于淤泥质黏土和粉土而言,两者比值分别为0.59和0.81。土塞的分层与地基土层分布基本一致,且分层界面为向上凸起的曲面。土塞形成过程中挤密效应是显著的,黏聚力则因扰动的影响有不同程度的降低。直剪试验显示,土塞抗剪强度的时效性是显著的。粉土中预应力混凝土管桩有效土塞高度约为5～6倍桩径,为整个土塞高度的70%;而淤泥质黏土中有效土塞高度大于4倍桩径。试验结果与已有的研究结果较为接近     

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。     

砂土中开口管桩沉桩过程的颗粒流模拟研究

基于颗粒流理论,采用PFC2D程序,模拟再现不同型号开口管桩在沉桩过程中土塞的形成演化规律、土颗粒细观结构变化以及桩周土应力场分布情况,并通过分析土体细观变化模式揭示沉桩过程中宏观力学响应的内在机制。计算结果表明,管桩直径对土塞效应影响很大,外径为30 mm的开口管桩,沉桩过程中土塞增量填充率（IFR）值较小,土塞效应明显,土塞高度小,类似闭口桩;随着管桩直径的增大,土塞效应迅速减小,大直径管桩在砂土中沉桩全部闭塞的可能性很小。细观因素（孔隙率和滑动比例）与土体宏观位移表现之间存在着明显的相互对应关系,并依此将桩周土划分3个区域。桩周土体水平应力、竖向应力和剪应力都在桩底附近形成“应力核”,不同型号管桩桩周土应力场分布相近。     

软黏土中PHC管桩打入过程中土塞效应研究

当开口管桩打入土层中,土体进入桩内形成土塞,土塞效应对桩的打入特性和承载能力具有重要影响。基于上海典型软土地基中长PHC桩的现场试验,统计分析3个不同场地共44根桩打桩过程中的土塞数据,探讨软土地基中PHC桩打桩过程中土塞长度与内径之比、土塞增量与桩打入深度增量之比(IFR)随打入桩长与内径之比变化的规律,并线性拟合出土塞增量与桩打入深度增量之比与土塞高度和桩打入深度之比(PLR)的经验公式。研究表明,大部分PHC桩在打桩过程中,土塞部分闭塞,桩从浅部较硬土层打入较软土层,IFR值减小,土塞闭塞作用大;桩从较软土层打入深部较硬土层,IFR值逐渐增大,土塞闭塞作用小,且土塞长度增量与桩打入深度增量之比与土塞长度与桩打入深度之比基本呈线性关系。     

基于透明土技术的开口管桩施工模拟

开口管桩因为土塞效应的存在,其施工力学机理比实心桩要复杂。传统的测量方法无法测得整个桩周土体的位移场以及土塞的具体情况。利用透明土技术,模拟不同桩径,壁厚的开口管桩的沉桩过程,得到管桩外侧土体的全部位移场,并观测到土塞高度的变化、土塞中土颗粒的位移向量场和土塞土颗粒位移中性面。通过对实验结果的分析,可以得到以下结论:不同截面尺寸的管桩施工引起的土体变形区域的横向范围与管桩内径与壁厚的比值（r/w）成反比,且每施工2倍管桩外径R深度,横向影响范围扩大67%;当外径相等时,r/w值相差150%时,土塞高度相差186%;土塞效应和桩径无关,和r/w有关;当壁厚保持一定的同时,土塞高度变化量约为管桩内外径比（R/r）的改变量的2倍;土塞达到完全闭塞状态时还会发生桩端土体的剪切破坏,从而管桩内腔涌入新土形成新的土塞。     

考虑横向惯性效应时桩侧土-管桩-土塞纵向耦合振动特性研究

与实心桩相比,由于土塞与管桩内壁复杂的相互作用,开口管桩的桩-土动力相互作用问题更为复杂。因此,需深入研究考虑土塞效应时的管桩-土体动力相互作用问题。首先,考虑管桩的横向惯性效应及其黏性性质,采用Rayleigh-Love动力杆件模型和附加质量模型建立了桩侧土-管桩-土塞系统的纵向振动控制方程。进一步,采用积分变换和阻抗函数传递技术,分别得到了任意荷载形式下管桩桩顶速度频域响应的解析解以及半正弦脉冲激励作用下桩顶速度时域响应的半解析解。最后,通过与现有解及模型试验的对比研究验证了理论解的合理性,并研究了管桩设计参数对桩顶纵向振动特性的影响。结果表明,当管桩其他设计参数不变时,管桩截面尺寸越大或长度越小时,应力波传播过程中的弥散效应越明显。对于同样外半径的管桩,壁厚越大时,越容易检测到土塞顶部界面及桩尖传来的反射信号,就能对管桩的施工质量进行更为合理的评价。     

黏土中静压管桩土塞机制研究

针对黏土中管桩土塞形成机制,利用耦合欧拉拉格朗日（CEL）法模拟钢管桩的大变形沉贯过程。在验证网格密度参数对数值计算精度影响的基础上,结合管桩内外土体速度场、应力场、土塞高度和增量充填比的变化分析了土塞演变和土塞形成机制,讨论了摩擦系数以及软硬土夹层对土塞形成的影响,并与离心机试验和理论计算数据验证。结果表明,管桩贯入过程土塞的演变可分为上涌期、过渡期和下滑期3个阶段。随着桩的贯入,桩端下轴线处形成连续的下凹塑性拱,当此处竖向应力增量达到7～8倍不排水抗剪强度时土塞初步形成。同时土塞效应随着桩-土间摩擦系数增大,桩径减小（壁厚相同）而增强;软硬夹层对土塞效应影响显著,上硬下软的土层易形成完全土塞,而上软下硬的土层,硬土挤入管桩不会形成土塞。     

开口管桩竖向承载力时间效应研究

时间效应是指管桩沉桩后承载力随休止时间的提高。统计分析发现单桩承载力每时间对数的增长范围为15%～29%。桩基承载力的增长源于桩侧土的固结、触变恢复、老化以及蠕变和土壳效应,基于此提出管桩承载力时间效应3阶段理论模型,并建立基于固结理论的开口管桩承载力时效解析计算模型。计算表明,摩擦型开口管桩承载力随时间的相对增长速度随土塞率近似呈线性增长;完全非闭塞的摩擦型开口管桩承载力的相对增长速度高出闭口桩约10%。     

预应力管桩单桩竖向极限承载力分析

通过天津地区几例预应力管桩的静载荷试桩结果 ,分析天津地区预应力管桩单桩竖向极限承载力标准值的估算及与《建筑桩基技术规范》(JGJ 94— 94)和天津市《岩土工程技术规范》(DB 2 9— 2 0— 2 0 0 0 )的差别     

预钻孔孔径对部分挤土桩挤土效应的影响研究

推导了具有一定初始半径的圆柱形孔扩张的弹塑性解，据此讨论了预钻孔取土打桩时，预钻孔孔径大小对挤土效应的影响。     

预应力混凝土管桩挤土效应引起土体位移分析

预应力管桩具有桩身质量易于保证和检查、现场施工方便、造价低等特点,在沿海软土地区得到广泛应用。预应力管桩属于挤土桩,沉桩产生挤土效应,如果处理措施不当,会引起周边的环境问题,影响成桩质量。本文通过分析某工程沉桩引起土体水平位移实测资料,得到沉桩过程中,土体水平位移随沉桩区域、深度及土性差别较大时的变化规律。研究群桩施工所引起的土体的位移,提出了采用叠加的方式来进行简化估算土体的水平位移和隆起位移,推导群桩施工时引起的土体位移的估算公式,并与工程实测进行了比较,可作工程参考。     

大断面矩形管廊顶进反力力学效应数值模拟研究

为研究大断面矩形管廊顶进反力对后背墙体系的影响,以北京市通州区畅和西路综合管廊项目为工程背景,采用ABAQUS软件建立顶管始发井后背墙体系的仿真模型,结合管廊顶进全过程中顶力监测数据对后背墙反向施加千斤顶顶推力,对不同顶进阶段中后背体系及周围土层的受力和变形情况进行了分析。数值模拟结果表明：在反力作用下,加载区后背土体水平位移随深度的增加,先增大后减小,前壁土体水平位移随深度的增加,逐渐减小;井周地表土体随距井周距离的增大,水平位移逐渐减小,且在加固区范围内,土体位移下降显著,而竖向位移无明显变化;加载区后背土压力增大,整体小于被动土压力,大于静止土压力,前壁土压力减小,整体小于静止土压力,大于主动土压力;加载中心处土体反力和位移随着顶力的增加呈线性变化趋势;始发井不同位置混凝土支撑受反力作用影响显著。     

劲芯水泥土复合桩的作用机理及使用效果分析

劲芯水泥土复合桩是一种新型的地基处理和基坑支护复合桩.本文对该新型桩的构造和作用机理作了较深入的研究,并通过对几个典型工程的使用效果分析证明该桩在软土地区的多层和小高层建筑中具有广阔的使用前景.     

预应力高强混凝土管桩(PHC桩)在淮南地区的应用

论文分析了淮南地区桩基础施工工艺现状,介绍了预应力高强混凝土管桩应用条件。结合工程实例,分析了预应力高强混凝土管桩在淮南地区应用效果,并对施工中存在的问题提出了相应对策。     

软土地基偏斜管桩检测及纠偏处理实例

软土地基的PHC管桩若施工不当,较易出现偏斜和断裂的现象。本文通过工程案例分析了事故原因,介绍了偏斜管桩的检测方法和顶推纠偏法的施工方法和结果。处理后的桩基经检测承载力和结构完整性满足设计要求,证明了该施工方法的有效性,为类似工程提供了参考价值。     

非开挖顶杆—扩孔铺管技术中顶杆力的确定

论述了非开挖顶杆—扩孔铺管施工技术中顶杆力的计算方法,并成功地应用这一理论指导了工程实践。     

基于土拱效应的抗滑桩与护壁桩的桩间距分析

抗滑桩与护壁桩分别在滑坡治理和基坑支护中发挥着巨大的作用 ,其实施正是利用了土中的成拱效应 ,然而传统桩的设计虽考虑土拱效应的存在 ,但桩间距确定理论与方法并未建立起来。本文首先基于土体的极限平衡条件对滑坡推力作用下的土体中的成拱作用进行研究 ,得出了抗滑桩的最大桩间距公式 ,并以某一具体工程为例 ,对该最大桩间距的物理意义和可用性进行了讨论。在此基础上 ,给出了在考虑土拱效应的情况下合理桩间距的确定方法 ,并以此为据 ,对边坡加固设计提出一些建议.     

深层水泥土搅拦桩在软土地基处理中的应用

通过对深层水泥土搅拌桩的加固机理及复合地基承载力性状的简要分析,根据国家现行规范,结合具体地基处理工程实例,对深层水泥搅拌桩在软土地区地基加固处理中的方案选择、设计、施工及检测中的常见技术要点作初步探讨。     

深层水泥土搅拌桩在软土地基处理中的应用

通过对深层水泥土搅拌桩的加固机理及复合地基承载力性状的简要分析,根据国家现行规范,结合具体地基处理工程实例,对深层水泥搅拌桩在软土地区地基加固处理中的方案选择、设计、施工及检测中的常见技术要点作初步探讨.     

狭窄场地内饱和粘性土中挤土桩的挤土效应

本文就挤土效应产生的机理进行了阐述,对挤土的时空效应进行了分析,提出了挤土桩\