混凝土芯水泥土搅拌桩的有限元研究

混凝土芯水泥土搅拌桩是适用于软土地基处理的一种新型复合桩 , 具有施工方便 、造价低廉 、单桩承载力高等优点 。 在静试验的基础上, 采用弹塑性有限元方法研究了该桩在竖向荷载下的力学性状 ,包括桩土和桩内外芯应力比 , 荷载的传递, 桩侧塑性区分布以及沉降特性等 。     

基坑支护的混凝土芯搅拌桩有限元分析

介绍了一种新型的基坑支护形式,即混凝土芯水泥土搅拌桩,它是一种融合了复合地基和桩基础优点的地基处理方法,是一种结合围护挡土结构和防渗止水帷幕功能于一体的支扩结构.笔者还采用有限元方法分析了基坑支护中的混凝土芯水泥土搅拌桩的位移大小分布和方向分布、应力大小分布和方向分布、塑性区的分布和临空面的水平位移.分析结果表明,采用门型结构的混凝土芯水泥土搅拌桩进行支护,既安全可靠,又经济可行.     

带帽刚性桩复合地基荷载传递特性研究

根据控沉疏桩理论,探讨了带帽PTC型刚性桩在高速公路深厚软土地基处理中的适应性。为了掌握带帽PTC管桩复合地基的作用机理,分析了其承载能力、荷载传递、桩侧土压力、桩侧摩阻力、桩土荷载分担比及桩-土应力比等力学性状,并进行了带帽和无帽单桩复合地基现场足尺试验,对试验结果进行了深入地分析和研究。试验结果能为带帽PTC管桩复合地基理论研究提供合理的试验依据,并指导工程设计。     

基于联合求解法的疏桩地基沉降计算方法研究

疏桩基础作为一种工期短、效果好的软土地基处理方式,在工程中的应用越来越广泛。考虑带桩帽的PTC（预应力混凝薄壁管桩）刚性桩桩侧摩阻力分布规律,将桩侧摩阻力假定为2个三角形拼合的分布形式。联合应用Mindlin-Geddes解答及Boussinesq解答,推导出了疏桩补偿地基中的附加应力的计算公式。结合具体算例,计算复合地基的沉降变形量。研究表明,该联合方法的沉降计算结果比传统方法偏小,与实测数据较为吻合。当桩间距大于8倍桩径时,随着桩间距的增加,疏桩补偿地基的附加应力场基本不变,但沉降量相应增大。对于桩间距较大的疏桩补偿地基,采用长、短桩组合形式较为合理。通过设置深层水泥土搅拌桩来加固软土路堤,能有效控制沉降量。     

混凝土芯水泥土搅拌桩荷载传递机理

混凝土芯水泥土搅拌桩是一种新的地基处理方法,桩身由水泥土搅拌桩外芯和小直径预制混凝土桩内芯两部分构成,通过原位试桩资料和有限元分析方法,对混凝土芯水泥土搅拌桩荷载传递机理进行研究。研究结果表明：在竖向荷载作用下,桩内外芯以及桩周土共同承担上部荷载,桩内芯是上部荷载的主要承担者;桩土界面侧摩阻力总体趋势是沿深度方向非线性减少,内外芯界面的侧阻力沿深度方向呈反“S”型;混凝土芯水泥土搅拌桩承载特性与刚性桩相似,区别于柔性桩;可把混凝土芯水泥土搅拌桩看作纯摩擦桩。     

Numerical simulations and parametric study of SDCM and DCM piles under full scale axial and lateral loads

The new kind of reinforced Deep Cement Mixing (DCM) pile namely, Stiffened Deep Cement Mixing (SDCM) pile is introduced to mitigate the problems due to the low flexural resistance, quality control problem and unexpected failure of DCM pile. The SDCM pile consists of DCM pile reinforced with concrete core pile. Previously, the full scale pile load test and the full scale embankment loading test were successfully conducted in the field. To continue the study on the behavior of SDCM and DCM piles, the 3D finite element simulations using PLAXIS 3D Foundation Software were conducted in this study. The simulations of full scale pile load test consisted of two categories of testing which are the axial compression and the lateral loading. For DCM C-1 and C-2 piles, the clay–cement cohesion, C_DCM, and clay–cement modulus, E_DCM, were obtained from simulations as 300 kPa and 200 kPa as well as 60,000 kPa and 40,000 kPa, respectively. For the SDCM piles, the simulation results show that increasing length ratio, L_core/L_DCM, increased the bearing capacity whereas the sectional area ratio, A_core/A_DCM, has only small effects on the bearing capacity for the axial compression loading. The verified parameters such as the clay–cement cohesion, C_DCM, and clay–cement modulus, E_DCM, from simulations of axial compression tests were 200 kPa and 30,000 kPa, respectively. On the other hand, increasing the sectional area ratio, A_core/A_DCM, significantly influenced the ultimate lateral resistance while the length ratio, L_core/L_DCM, is not significant in the ultimate lateral load capacity when the length of concrete core pile is longer than 3.5 m. In addition, the tensile strength of DCM, T_DCM, and concrete core pile, T_core, are very important to the lateral pile resistance. The back-calculation results from simulations of tensile strength were 5000 kPa and 50 kPa for the T_core and T_DCM, respectively.     

振动沉模大直径现浇薄壁管桩技术及其应用 (Ⅰ):开发研制与设计

振动沉模现浇混凝土薄壁管桩（PCC桩）技术是河海大学自主开发研制的用于地基加固处理的专利技术，是一种适合于软土地区的新型高效优质桩型，可有效地提高地基承载力和减小地基沉降。笔者介绍了振动沉模现浇混凝土薄壁管桩的技术原理、加固机理、施工设备、施工工艺及其设计与质量检测方法。该桩型具有承载力高、质量可靠和工程造价低等优点，具有较大的推广应用价值。     

施工顺序对软土地坪复合地基的影响探讨

场地回填土与搅拌桩施工顺序将直接影响软土地坪复合地基的处理效果,其中沉降控制是影响地坪安全运行的关键。以近海软土地区工业厂房水泥土搅拌桩复合地基工程为例,探讨了复合地基水泥土搅拌桩、回填土两种不同施工顺序的影响因素及相应处理效果;通过数值模拟试验,计算分析了不同填土厚度下两种工况的地基固结总沉降、施工沉降、工后沉降。结果表明,采用“先土后桩”的施工顺序的施工期沉降大于“先桩后土”,但工后沉降大大减小,提高了软土地坪地基处理效果,有利于处理后地坪的安全运行,验证了前述分析结论,为合理设计方案的确定提供了重要的参考依据。     

挤密砂桩加固水下软土大型原位载荷试验研究

港珠澳大桥岛隧工程水下深厚软土采用挤密砂桩进行加固,设计了一套大型原位载荷试验系统对水下挤密砂桩 （sand compaction pile,SCP）复合地基的力学和变形特性进行研究,通过在水下设置高精度静力水准系统获得了良好的沉降观测结果。试验结果表明,水下挤密砂桩复合地基在同一置换率下的应力分担比与载荷水平以及时间效应密切相关;应力分担比比值随荷载级别的升高表现出先减小后增大的趋势,在同一荷载级别下比值随着时间逐步衰减,并最终趋于某一定值。对比分析了几种散体材料桩复合地基承载力理论的计算结果,表明按被动土压力法得到的复合地基承载力与载荷试验结果较为接近。对于高置换率的挤密砂桩复合地基,采用建筑地基处理技术规范提出的沉降折减系数计算得到的复合地基沉降与实测值最为接近,采用日本经验公式计算得到的沉降量偏大。研究结果对于水下挤密砂桩复合地基的设计计算和深水原位测试具有一定的参考意义。     

Plate Load Tests of Composite Foundation Reinforced by Concrete-Cored DCM Pile

The concrete-cored deep cement mixing (DCM) pile is a new kind of composite pile created by inserting precast core pile into the DCM column socket and has only been used in a few projects to date. The bearing mechanism of concrete-cored DCM pile composite foundation has not been investigated systematically. In this paper, plate load tests (PLT) on single pile composite foundation were conducted in Nanjing–Changzhou expressway, Xinhua district in Jiangyin city and Nanjing surrounding (NS) expressway. Following the results of the PLT, a comparison of ultimate bearing capacity between composite foundation reinforced by concrete-cored DCM pile and DCM column was made. During the PLT process, the vertical stress of surrounding soil and DCM column socket was measured using pressure cells. The vertical stress of precast core pile was obtained using steel stress gauge welded onto the reinforcement. Based on the vertical stress of surrounding soil, DCM column socket and precast core pile, the skin friction and load sharing ratio were obtained. The variation in surrounding soil properties depending on the installation of concrete-cored DCM pile was also analyzed using the results from cone penetration tests (CPT) taken in NS expressway. With the analysis of results for stress tests and CPT, the bearing mechanisms of composite foundation reinforced by concrete-cored DCM pile are obtained.     

浆固碎石桩成桩注浆影响范围现场试验研究

浆固碎石桩作为一种新型桩基技术,不仅具有一般刚性桩的桩体置换作用,而且能改善桩周土的力学性质,从而可有效地提高复合地基的承载力及减小沉降变形。通过现场进行成桩前后的桩周土性质研究,验证了注浆对桩周土性质的改善作用,得出成桩时注浆影响范围及分布规律。针对黏性土中浆固碎石桩浆液挤密作用,按平面轴对称问题分析了塑性区边界条件及内部单元体的平衡条件,提出浆固碎石桩浆液影响范围的计算公式。理论公式计算结果与原位测试结果较为符合,从而验证了计算方法的合理性,这对浆固碎石桩的注浆加固具有一定的指导意义。     

带帽PTC管桩复合地基荷载传递试验研究

根据控制沉降设计理论,采用疏化桩间距的方法,在某公路深厚软基处理中设计并采用了带帽PTC（预应力薄壁混泥凝土）管桩。为了了解路堤下带帽PTC型刚性桩复合地基作用机理,更好地研究带帽PTC管桩复合地基沉降变形、荷载传递、桩土荷载分担比及桩土应力比等力学性状,在两种地质条件下进行了带帽PTC管桩复合地基现场足尺试验研究,得到了试验资料和一系列有益的结论。试验结果能够为带帽PTC管桩复合地基理论研究提供合理依据,并对其优化设计起指导作用。     

复合地基沉降的复合本构有限元分析

提出了平面应变条件下复合地基沉降计算的复合本构有限元法。根据桩土界面处力的平衡条件和竖向变形协调条件,由桩、土材料各自的本构方程形成复合地基的本构方程,桩和桩周土可以采用任意非线性本构模型。工程实例分析表明,所建议的方法是有效的。     

沉降控制复合地基设计与测试研究

分析了深层搅拌桩复合地基承载特性及影响复合地基沉降变形的因素,针对具体工程,对深层搅拌桩复合地基以沉降作为控制标准进行设计,并通过桩间土应力和桩顶应力的测试,研究了复合地基桩土应力分布特性。沉降监测结果表明,该建筑物沉降量与预测值较为接近,表明在软土层较厚并且存在软弱下卧层地区,复合地基按沉降控制设计是可行的。     

软土地基中嵌岩桩嵌岩深度的研究

结合试验资料对嵌岩桩的嵌岩深度、端阻力以及桩侧阻力进行了分析。讨论了端阻比随嵌岩深度的关系、桩承载力与嵌岩比的关系以及不同岩层对桩的承载力的影响,并提出了软土地基中不同桩径的桩具有最佳嵌岩深度,认为不存在最大嵌岩深度。     

基于地层损失比的隧道开挖对临近群桩影响的DCM方法

采用基于地层损失比的位移控制有限单元法（displacement controlled method）,对两种不同的给定位移边界条件下的隧道开挖引起的地层损失对群桩带来的影响进行了分析。首先,用隧道开挖引起的洞周位移场的变化来模拟实际的隧道开挖过程,然后,将土体自由位移场施加于2×2群桩来分析桩基的位移和内力,最后得到隧道开挖对群桩的影响,并与已有文献的分析结果进行了对比,得到了较好的一致性。     

柔性荷载下粉喷桩复合地基承载特性试验研究

开展了粉喷桩复合地基承载性能试验,实测了柔性荷载下桩、土应力,探讨了复合地基中桩土应力比及其变化规律。研究表明,粉喷桩复合地基载荷-沉降曲线一般表现为缓变型;粉喷桩复合地基承载力宜按相对沉降法取相对沉降比为0.01所对应的压力。由于砂垫层的流动补偿作用,柔性荷载下桩土应力比随荷载的增加变化较为平缓,在复合地基承载力基本值附近桩土应力比变化范围为1.73～6.83,平均值为3.20。     

重庆上界高速公路E1合同段软基处理施工与评价

重庆上界高速公路E1合同段所经路线位于重丘区，冲坳沟多。且地表多为水田、鱼塘、藕池，常年积水，沟谷中多为低液限粘土。厚度3～10m不等。粘土多呈可塑状，部分为软塑状，含水量大，孔隙比高，压缩模量小，沉降量大、承载力小，属于软弱地基。高填方路基和部分涵洞位于软基上，设计采用碎石桩进行处理。本文就碎石桩施工工艺、施工控制指标以及施工后效果进行分析与评价。     

素混凝土桩复合地基支承路堤变形破坏模式

为了分析素混凝土桩复合地基支承路堤沉降变形特征和失稳破坏机制,建立了3组不同桩间距的素混凝土桩复合地基支承路堤离心试验模型及其数值模型。结果表明：在路堤填土自重、轨道和车辆荷载作用下,改变桩间距对素混凝土桩复合地基支承路堤沉降变形、桩体应变、加筋垫层和桩体破坏模式具有显著的影响;当桩间距不大于4倍桩径时,加筋垫层整体基本保持完好,路堤下素混凝土桩复合地基沉降能逐渐趋于稳定,而桩间距达到6倍桩径后,桩顶刺穿加筋垫层,加筋垫层对桩土变形协调和传递荷载作用失效,素混凝土桩复合地基支承路堤沉降持续增大;当桩间距达到4倍桩径时,素混凝土桩最大应变值发生随上部荷载的增大反而减小的突变现象,最靠近坡脚的素混凝土桩最先产生弯曲破坏而不是剪切破坏,当桩间距增大至6倍桩径时,桩体弯曲破坏逐渐往路堤中心方向发展。     

多元桩复合地基在高层建筑地基处理中的应用

介绍了钻孔夯底灌注桩———上部为灌注桩、下部为夯扩桩与钻孔夯扩挤密灰渣土桩相结合形成的多元桩复合地基在某工程中的应用 ,其中利用钻孔夯底灌注桩主要提高承载力和控制建筑物沉降 ,利用钻孔夯扩挤密灰渣土桩主要挤密桩间土 ,降低回填土层压缩性。通过分析计算得出了最佳地基处理方案 ,为类似工程提供了应用实例