Field study on post-grouting effects of cast-in-place bored piles in extra-thick fine sand layers

Acta Geotechnica - The post-pressure grouting technique has proven to be an effective method to enhance axial resistance. In this paper, field tests were conducted to investigate the performances...     

后压浆钻孔灌注桩承载特性研究

以中铁西安中心超高层建筑为工程背景,采用后压浆钻孔灌注桩技术对该工程进行地基处理。工程中测试钻孔灌注桩压浆前、后单桩竖向抗压静载试验及桩身内力。采用建筑桩基技术规范、侧阻、端阻分项增强系数法、基于极限承载力增强系数法和只考虑桩端改善承载力5种方法进行了后压浆桩的桩基极限承载力计算。结果表明,后压浆后桩基极限承载力提高了24%,侧阻、端阻分项增强系数法和基于极限承载力增强系数法与现场实测最接近;建筑桩基技术规范与只考虑桩端承载力改善与现场实测结果相差较大,其计算值偏于安全保守。     

后压浆钻孔灌注桩的荷载传递机理研究

后压浆技术可大幅提高钻孔灌注桩的承载力,在不同的土层条件下,后压浆的加固机理会表现出不同的形式。软土中长桩承载力的提高主要来源于摩阻力的提高。根据软土中应用后压浆技术的钻孔灌注桩的静载试验及桩身应力测试结果,考虑到土体的连续性引起的变形,对各桩段实测的摩阻力与位移关系进行了修正,并用传递函数对摩阻力与位移关系进行拟合,得出各桩段的摩阻力极限值,从而真实反映出压浆后摩阻力沿桩身的分布规律。     

现浇X形混凝土桩沉桩挤土效应现场试验研究

挤土型桩的挤土效应一直是工程界研究和关注的热点问题之一。结合南京长江四桥北接线段现浇X形桩软基处理工程,首次开展现浇X形混凝土桩（简称X形桩）沉桩过程现场试验,测得不同X形横截面方向、不同距离及深度处的水平位移、侧向土压力以及孔隙水压力的分布规律,研究X形桩挤土效应规律。研究结果表明,最大水平位移发生在桩顶,距离5倍等效桩径处的土体水平位移可以忽略不计;随着桩中心距的增加,挤土压力和孔隙水压力逐渐减小,并且尖角方向的挤土压力大于凹弧方向的挤土压力。现场试验数据为X形桩的布置形式以及桩间距的选择提供有力的设计参考依据。     

超长灌注桩桩-土界面剪切试验研究

为研究超长灌注桩桩侧与土体接触界面的剪切力学行为,采用大型界面剪切仪,开展混凝土与粉质黏土、粉细砂土接触界面剪切试验。针对钻孔灌注桩泥浆护壁施工特点及后注浆工艺的应用,在混凝土与粉细砂土界面设置膨润土泥皮或膨润土泥皮与水泥浆,以研究泥皮及存在泥皮时注浆对界面剪切性状的影响。试验结果表明：界面剪切应力随剪切位移增加逐步达到极限值,之后,剪切应力保持基本不变或出现软化现象;土体类型及法向应力大小对界面剪切力学行为具有较大的影响;粉细砂土-混凝土界面摩擦角与土体有效内摩擦角相近,存在泥皮时,界面摩擦角降低达40%,泥皮的润滑作用较大地削弱了界面的剪切性能;存在泥皮情况下,注浆后界面摩擦角较泥皮界面提高近1倍,水泥浆的注入不仅消除了泥皮产生的不利影响,也有利于进一步改善界面剪切性能,提高其抗剪强度;泥皮及注浆对界面剪切应力与剪切位移关系亦有较大的影响;界面剪切作用对土体具有一定的影响范围,并在接触界面附近土体中逐渐形成剪切破坏带,剪切过程中界面呈现出由剪切位移阶段逐步过渡至剪切滑移阶段;此外,在剪切过程中,不同界面类型的土体变形存在较大差异。     

后压浆桩基础的承载力试验对比分析

结合陕西省高速公路工程某特大桥试验区4根试桩的应力测试结果,对比分析常规桩和后压浆桩的承载性能以及沉降量的变化情况。试验结果表明,在相同地质条件下,钻孔灌注桩桩端后压浆可以通过改善桩端和桩侧承载性能,从而提高单桩极限承载力,减小沉降,达到优化桩基础的目的。     

天津厚地层超长钻孔灌注桩单桩承载特性研究

天津市某主塔楼桩基选用后压浆超长钻孔灌注桩,为了掌握超长后压浆钻孔灌注桩在该地层的工程特性,共设计了2组（共8根）试桩进行单桩竖向抗压静载试验。试桩中安装了振弦式钢筋计和分层沉降管以反映桩侧摩阻力和桩身分层沉降状态。对试验数据进行对比分析和计算结果表明,桩侧注浆可以明显提高超长桩的侧摩阻力;采用预压加载可以增强超长桩的弹性,减少桩顶的沉降;卸荷稳定后试桩具有桩侧阻力,桩身上段所受阻力为负摩阻力,下段为正摩阻力,同时具有的桩身轴力使试桩产生一定的压缩,其压缩量为残余变形量的重要组成部分     

厚垫层-砂桩复合地基现场试验研究

以瓯江北口大桥南锚碇巨型沉井场地地基处理为科研背景,研究厚垫层-砂桩复合地基的适用性及其承载力的影响因素,针对不同的垫层材料、垫层厚度和砂桩间距共进行了9组静载试验。为得到砂桩施工对周围已完成砂桩的影响程度,还进行了砂桩施工相互影响试验。试验结果表明：厚垫层-砂桩加固软土地基效果非常好,是大型沉井地基处理较为理想的方式;垫层含水率、垫层材料和垫层厚度对其承载力的影响程度均大于砂桩间距;砂桩施工过程对周围已完成砂桩的影响和对周围土体的影响具有很大差别,利用传统沉桩挤土理论分析砂桩施工对周围已完成砂桩的影响将产生较大偏差;砂桩施工对周围已完成砂桩会产生较大影响,最大影响范围主要集中在地表以下1/3桩长范围内,影响程度与土层的种类和性质有密切关系,土性越好,影响程度越小;可利用增大砂桩间距和已有砂桩的阻隔效应减小影响程度。     

考虑深基坑开挖效应的超长灌注桩桩身压缩综合系数的理论分析

对于深基坑坑底以下的工程桩,受开挖效应影响,桩侧摩阻力分布与常规条件下差异较大。基于超长钻孔灌注桩的足尺试验和数值分析结果,研究了常规和基坑开挖条件下试桩不同侧摩阻力分布导致的沉降特性差异。研究结果表明,超长钻孔灌注桩在工作荷载下一般端阻比较小,桩侧摩阻力的分布形式直接决定了桩身压缩综合系数。无深基坑开挖影响时,规范推荐的桩身压缩综合系数计算超长桩桩身压缩量是可行的。但在深基坑开挖条件下,钻孔灌注桩桩身压缩综合系数取值可比现行规范基于不考虑基坑开挖效应的推荐值大20%,不考虑深基坑开挖影响可能导致桩顶沉降被低估。此外,在深开挖条件下,超长钻孔灌注桩的桩身压缩综合系数随桩身长径比l/d的增大而减小;而常规条件下,桩身压缩综合系数随桩身长径比l/d变化的规律不明显。     

灌注桩动力特性试验与数值模拟研究

结合某风洞建设项目现场桩基动力特性试验,采用三维有限差分模拟软件FLAC^3D建立双桩模型基础进行计算机仿真,分析结果与试验数据吻合良好,验证了基于桩−土−结构共同作用开展数值模拟求解设备荷载作用下桩基础动力响应方法的合理性。进一步建立灌注桩后注浆模型,探讨采取不同桩侧阻力和桩端阻力增强系数对桩基动力特性的影响。结果表明：灌注桩后注浆对竖向振动的共振频率没有影响,对水平回转振动的共振频率、最大振幅、地基抗剪刚度系数和地基水平转向第1振型阻尼比的影响均很小;灌注桩后注浆能起到提高桩基抗压刚度、减少桩基最大振幅的效果,但相对于未注浆其效果有限。     

深厚软基上多(高)层建筑桩基础的共同作用分析

探讨了深厚软弱地基上多（高）层建筑桩基础的共同作用分析方法,建立了桩土相互作用的界面模型,采用子结构法考虑上部结构刚度对基础变形和地基沉降的影响,同时考虑地基为弹塑性的,并采用无限元法考虑远场区域的影响。通过一个工程实例验证了模型的合理性,计算结果表明,计算方法能反应深厚软弱地基上桩基础的沉降特性。     

现浇X形桩桩-土荷载传递规律现场试验研究

现浇X形混凝土桩（简称X形桩）是为了更好地满足沿海、沿江软土地基处理应用而开发的一种新桩型。该新型桩具有比表面积大、侧向摩阻力高,施工便捷,经济效益高等技术经济优势;但针对其在复合地基中桩-土荷载传递规律特性的研究却相对较少。结合某污水处理厂软基处理工程,开展了X形桩复合地基中桩-土荷载传递规律的现场试验,测得了荷载-沉降关系,桩-土荷载分担比、桩-土应力比,以及桩身轴力等发展情况,分析了不同工况下复合地基中桩-土协调相互作用和中性点位置规律;并将等混凝土用量圆形桩和X形桩的单桩静载荷试验作为对比分析。研究结果表明,本文试验条件下复合地基中X形桩桩侧正、负摩阻力转化发生在0.2倍桩长处,桩侧正摩阻力最大值约为其负摩阻力最大值的140 %;相同桩长情况下桩-土应力比随竖向荷载等级增长速率随桩间距的增加而减小。     

树根桩在黄土隧道基底加固中的现场试验研究

当隧道基底处于软弱地层时,基底的承载力通常较难满足结构的受力要求,为保证隧道结构稳定性,提高隧道基底承载力的地基加固设计至关重要。本文针对树根桩具有承载力高、可以在狭小空间内作业并最大限度的减少开挖对隧道洞身地层的扰动等特点,将树根桩应用于隧道软弱基底的地基加固中是一次有意义的探索和尝试。本文结合神朔铁路复线新小则沟隧道的情况,通过风积砂和黄土地段的现场载荷试验,分别比较了不同骨料、不同桩长、不同桩径、不同桩身配筋情况下树根桩单桩承载力的变化规律,经比较得出此类地层条件下单桩承载力的确定方法,从而为黄土地区树根桩的设计提供科学依据,也可为相关工程提供参考。     

超长灌注桩对桩周土挤密作用的模型试验研究

对于呈密集布置的超长大直径钻孔灌注桩（尤其是高桩）,凝固过程中的桩身混凝土对桩周土具有强烈的挤密作用,这对提高桩基础的整体性和承载性能、控制桩基础的沉降具有重要意义。针对苏通大桥主桥超大型群桩基础,在阐述模型试验的目的、方案以及监测点的布置的基础上,给出了桩侧挤密压力的分布和变化规律。试验结果表明,在桩身混凝土浇注后,其侧向挤密压力仍持续增大,尤其是初凝前,呈流塑状态的混凝土的侧压力增幅达8.4 %～13.5 %。在初凝后至14 d,侧压力增幅仍可达0.8 %。     

竖向高荷载作用下大直径超长钻孔灌注桩承载性能试验

通过机场—西华高速大直径超长钻孔灌注桩大吨位竖向单桩静载试验,分析了该地区大直径超长钻孔灌注桩的承载性状以及荷载传递机理。试验结果表明:试桩的Q-S曲线呈缓变型,桩端承载力占总荷载的比例均<10%,即均表现为摩擦桩特性;试桩的侧摩阻力自上而下逐步发挥,侧摩阻力和桩端阻力异步发挥且互相耦合;大直径超长钻孔灌注桩桩侧摩阻力的发挥与土层性质、土层埋深及桩顶荷载水平有关;在高荷载作用下桩侧上部土层摩阻力具有不同程度的软化现象,而中下部土层侧摩阻力具有不同程度的强化现象,甚至即使在最大加载情况下,桩身下部土层的侧摩阻力也并未完全发挥,因此在根据规范计算超长桩承载力时,不同深度土层的侧摩阻力应乘以相应不同的修正系数。     

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。     

厚层近海回填抛石填土层钻孔灌注桩施工技术

烟台港万华工业园码头工程改造项目,设计采用φ600、1000 mm的钻孔灌注桩。上部为厚层近海回填抛石填土层,钻进困难,极易塌孔,成孔难度大,采用大型旋挖钻机带护筒跟管钻进成孔,内外二层套管护壁,穿过回填层及混砂层后,采用泥浆护壁旋挖钻机继续钻进,护筒不再跟进,既可保证成孔质量又能降低施工成本。外护筒可在灌注完成后拔出,重复利用,减少工程造价。     

饱和软黏土地基静压管桩承载力时间效应试验研究

对饱和软黏土地基中的静压管桩进行隔时复压试验发现,复压起动压桩力在沉桩25 d后的增长幅度达2.5倍以上,且前期增长较快而后期较慢。理论分析及试验对比证明,利用隔时复压起动压力作为静压桩极限承载力是合理的,而且可以观察到承载力短期内的变化,是进行承载力时效性研究的有效试验途径,分析后认为承载力的增长主要是由于桩侧黏土抗剪强度的提高所致。通过修正得到黏土层桩侧单位面积侧阻力的增长曲线,回归分析得出3种不同的预测公式,对比发现基于对数函数的预测表达式更接近实际情况。     

软土地基预制桩施工时桩上浮现象研究

为了研究预制桩施工时桩上浮规律,对温州某工程桩施工时桩上浮现象进行了系统地试验研究。通过检测发现,桩上浮与施工距离、施工顺序密切有关;桩日施工数量越多,桩终压值越高、桩周土质越硬,桩上浮越大;桩不同贯入长度引起的毗邻桩上浮量存在不同,而桩贯入速率对毗邻桩上浮速率影响不大;桩预钻孔、释放孔以及遮帘可以有效减少桩上浮。此外,文中还提出复压值与与单桩竖向承载力特征值、土层特性、桩长度以及桩持力层有关,可根据地区经验取值。     

桩入土前后软土地基Ps值的对比试验研究

软土中摩擦桩承载力随时间而增加的现象,早已为人们所认识.从20世纪40年代以来,国内外岩土工程界惯用静荷载法,对不同类型、不同长度的桩,在不同土层中进行对比试验,获得了软土中摩擦桩承载力随时间而增加的实际资料.笔者结合工程实践,应用静力触探法,进行桩入土前后Ps值增加的对比试验研究.根据Ps值的增幅,计算不同土层中桩侧摩阻力的增幅,而后确定摩擦桩承载力随时间而增长的幅度.同时,可以根据Ps值的增幅,判定砂性土层液化指数的降幅和Es的增幅.