旋挖钻孔灌注桩低应变检测与分析

本文以水阳江特大桥的旋挖钻孔灌注桩低应变检测为例,分析了桩头浮浆及桩身扩径对低应变检测曲线的影响。桩头浮浆可以产生多次反射波或使波形畸变。桩身扩径产生扩径上界面的反相反射波和下界面的同相反射波;桩身扩径很大时,无桩底反射波及扩径下界面反射波,只有扩径上界面的多次反射波。     

煤层气井注水泥顶替效率研究

煤层低压、易塌、易漏造成煤层段井眼不规则,扩径严重,使注水泥过程顶替效率降低,影响水泥浆的封固效果。运用CFD数值模拟方法,结合鹤岗煤层气井测井数据,模拟了煤层段不同扩径长度、扩径率、井斜角、套管居中度、水泥浆流变参数及顶替流态下的体积顶替效率及截面顶替效率值;分析了各因素对顶替效率的影响规律。结果表明,扩径段长度增加,顶替效率提高;扩径率、井斜角及偏心度增加,顶替效率降低;宾汉流体及幂率流体均存在顶替效率最高的流变参数值,顶替流态建议采用塞流顶替。研究成果为煤层气井安全优质固井提供了技术指导。      

井眼扩径对水平井声波测井响应影响的数值模拟

水平钻井得到越来越广泛的应用.作为储层评价最重要手段之一的声波测井在水平井中往往受到井眼状况等因素的影响,从而导致其应用效果明显变差.为此,采用三维有限差分法针对径向扩径尺寸变化、轴向扩径尺寸变化和扩径位置变化三大类情况开展了正演模拟研究,重点研究了井眼扩径对水平井声波测井波形幅度、到时和波速的影响.结果表明,当扩径段...     

扩径率与入岩深度对岩基挖孔基础抗拔承载特性影响的试验研究

扩径率和入岩深度是影响岩基挖孔基础抗拔承载特性的两个重要因素。通过开展8个不同扩径率、不同入岩深度挖孔基础的现场真型上拔静载试验,从荷载位移变化规律、抗拔承载力和地基岩体破坏模式三方面分析了扩径率与入岩深度对基础抗拔承载特性的影响,结果表明扩径率对荷载位移曲线初始线性阶段影响显著。采用图解法分别获得代表基础低、中、高3种承载能力的抗拔承载力QL1、QDLI、QL2,分析表明,随着扩径率与入岩深度的增加,基础抗拔承载力均有不同程度提高,但两种因素对基础承载力影响机制不同,扩径率可明显提高初始弹性阶段的承载力QL1,而入岩深度可明显提高塑性阶段的承载力QDLI和QL2。通过分析地基破坏时地表岩体裂缝的分布特征,得出岩基中上拔岩体的破坏模式与基础结构型式无关,均是从基底开始出现裂缝,沿着一定角度的开口延伸至地面,直至地基发生破坏,并且破坏范围随着入岩深度的增加而减小。综合考虑基础施工安全性、经济性和机械化程度,建议优先选择加深入岩深度的措施来提高基础抗拔承载力。     

含扩径桩的群桩基础竖向承载性状数值分析

为探讨扩径缺陷桩对竖向荷载作用下群桩基础工作性状的影响,建立了一个群桩基础数值分析模型。采用三维非线性有限元/无限元方法对正常桩基础及含有浅部或深部扩径缺陷桩的群桩基础进行了一系列对比分析。分析结果初步揭示了竖向荷载作用下含扩径缺陷桩的桩基础基本工作特性,得出了扩径缺陷对群桩各桩间轴力分布及承台弯矩分布影响的基本规律性。研究成果不仅有助于认识和合理判断扩径桩的工作机制,而且对评价有扩径缺陷的桩基承载性状、选择缺陷处理技术及桩与承台的结构设计都具有重要的实际意义     

沿海厚吹填土地层桩基缩径的控制研究

根据现场桩基成孔缩径情况和成孔检测资料,并依据工程勘察报告技术参数,分析了沿海厚吹填土地层钻孔灌注桩缩径原因,以及缩径时间与缩径量之间的对应关系,提出了解决厚层吹填土缩径的方法,一是通过添加膨润土或添加剂,增加泥浆的密度等技术指标,以改善泥浆的固壁性能;另外扩径是另一行之有效的手段,准确控制扩径量尤为重要。通过现场成孔试验及施工资料,比对分析缩径量与时间的对应关系,找出缩径规律,相对准确地得出需要扩径量,为实际工程施工提供参考依据。     

超长DX桩在软土地区某高层建筑中的应用

DX桩是在钻、冲孔灌注桩基础上发展起来的一种变截面的新桩型。由于其桩身多个扩径体(承力盘或承力岔)能承受较大的荷载,充分发挥扩径体周边土体的承载力,从而大幅度提高单桩承载力。介绍了DX多节挤扩灌注桩及在浙江软土地区某高层建筑桩基工程中的应用效果。     

ASE复合桩技术设计及试验研究

针对吹填淤泥的超软土工程性质,提出了ASE桩的概念,即沉管投入复合材料再原位扩径搅拌的施工技术。以固化细料+骨架粗料为超软土提供基本强度及骨架支撑的原理,参考搅拌桩与CFG桩的施工工艺,制作专用双塔型施工设备,尝试形成一种新的施工工艺。进行了现场初步试验,固化细料与骨架粗料的配合比较理想时,可形成较为理想的桩体。成桩质量主要受固化细料影响,骨架粗料的效果发挥需要依赖一定配合比基础的固化细料。先沉管投料再扩径搅拌的工艺是可行的,环刀型叶片能够实现扩径的效果,且双向扩径搅拌的效果要好于单向扩径搅拌的效果。ASE桩的设计计算方法及理论还需做进一步研究,可参考CFG桩与搅拌桩的相关理论开展工作,为地基处理技术的发展提供了新的思路。     

不需起拔套管的孔内扩径钻具设计

针对下套管护壁后,下部地层出现新的缩颈、垮塌问题,设计了一种不需起拔套管的孔内扩径钻具。描述了该扩径钻具的结构和工作机理,其扩孔尺寸可通过调节滑心滑块的尺寸来改变;导出了冲洗液量与金刚石切削块上的钻压之间的理论公式,为选择合理的扩孔钻进规程提供了一种参考依据。野外应用表明,该扩径钻具能够满足现场扩孔要求,减轻工人劳动强度,提高钻进时效。      

局部扩径双翼扩孔钻头的研制

在研究应用于煤层气掏穴井的局部扩径扩孔钻头的基础上,成功研制PS-150/700D型局部扩径双翼扩孔钻头。介绍了新型扩孔钻头的结构、射流作用力计算、设计要点和主要技术参数。试验结果表明,该钻头结构合理,使用安全可靠,能满足煤层气掏穴井的施工需要。     

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。     

超长大直径桩的变形特性研究

应用有限元方法,分析了不同几何参数情况下超长大直径桩的荷载-沉降关系、桩顶沉降量的构成及其比例。根据计算结果得出以下规律：超长桩极限承载力的发挥需要较大的桩顶位移,且随着长径比的增大而增大;超长桩的变形主要由桩身压缩量控制,桩端沉降所占比例较小,且各沉降分项所占比例与长径比存在明显的函数关系;对长径比为50～83的超长大直径桩,极限状态下的桩身压缩量所占比例为65.2 %～71.83 %,桩端荷载所引起的沉降量所占比例为15.7 %～9.72 %;工作荷载作用下的桩身压缩量所占比例为66.1 %～72.5 %,桩端荷载所引起的沉降量所占比例为10.8 %～3.9 %。     

搅拌桩内套打钻孔灌注桩在暗浜深基坑围护工程中的应用

在暗浜地层内施工钻孔灌注桩时,易产生钻孔扩径、孔内塌方事故,产生“叉腿桩”及诱发搅拌桩次生“叉腿”,造成钻孔灌注桩与搅拌桩之间的产生大的缝隙.基坑开挖时,基坑外侧的地下水沿缝隙渗入,造成基坑外侧土体压缩变形,引起地表开裂、产生不均匀沉降.搅拌桩内套打钻孔灌注桩系先用低渗入量水泥将暗浜土搅拌成复合土,提高暗浜土的质量,然后在复合土内钻进成桩,其作用是避免钻孔灌注桩在暗浜土段的扩径、塌方超灌事故,确保了基坑桩基围护工程施工质量.     

Prediction of the shaft resistance of nondisplacement piles in sand

Using pile segment analysis, the mobilized shaft resistance of axially loaded nondisplacement piles in sand is investigated here. It is accepted that the shaft capacity of piles constructed in granular soils is highly influenced by the mechanical behavior of soil–structure interfaces forming adjacent the piles skin. Adopting the thin interface layer as a load transfer mechanism, a simple but accurate critical state compatible interface constitutive model is introduced. After evaluation, the interface model in conjunction with the pile segment analysis is applied for the prediction of the shaft resistance mobilized in nondisplacement piles. The proposed approach takes into account the influences of pile diameter and surface roughness together with the effects of the surrounding soil density and stiffness on the mobilized shaft resistance. The performance of the proposed method is verified by comparing its predictions with the experimental data of various model piles covering wide ranges of length, diameter, roughness, and surrounding soil properties. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

龙泉市鼎丰壹城大直径钻孔桩施工难点与对策

龙泉市鼎丰壹城桩基项目主要有桩径大、单桩极限承载力大等特点,最大桩径达2400 mm,单桩竖向极限承载力达89600 kN,建筑领域参考经验较少。本桩基工程主要面临砂层和卵石层易塌孔、入岩难和沉渣清理困难等三大挑战。结合国内桥梁、铁路桩基施工经验,通过增加砂层和卵石层稳定性、采用分级扩孔和孔底除渣等关键技术,针对性解决现场施工难题。灌注桩达到龄期后,经现场检测,施工完成的桩大多为I类桩。通过对本工程施工经验的总结,为大直径旋挖钻孔灌注桩在建筑领域的应用提供借鉴。     

砂土中隧道开挖对邻近桩基竖向影响的简化计算方法

基于砂土中隧道开挖引起的土体竖向位移经验公式,分析隧道开挖对邻近桩基础的竖向影响。采用两阶段计算方法,将邻近桩基础视为竖向被动桩,依据砂土中隧道开挖引起地表及地表以下土体产生的沉降槽,考虑桩土相互作用的非线性,得到砂土中隧道开挖对邻近桩基础轴力影响的简化计算方法,并与土工离心试验结果进行对比,验证了该方法的合理性。在研究过程中,分析了隧道覆盖层厚度、隧道直径、隧道与桩之间的距离、隧道土体损失率、桩长、桩径等因素。研究结果表明,桩身轴力随着覆盖层厚度的增加而减小,随隧道直径和土体损失率的增大而增加;隧道与桩之间距离为2.5倍隧道直径时对轴力的影响最大;随着桩长、桩径的增加,桩身轴力逐渐增加。     

Shaft and base resistance of non-displacement piles in sand

This paper presents the results of three-dimensional, finite element analyses performed with an advanced, two-surface-plasticity, constitutive sand model to investigate the response of non-displacement piles to axial loading. The analysis domain is carefully meshed such that the formation and evolution of shear bands next to the pile shaft and near the pile base can be properly captured. Analyses considering various soil profiles and pile geometries show that the mobilized lateral earth pressure coefficient K along the pile shaft increases with increasing relative density and decreasing initial confining stress. The ultimate unit base resistance is independent of pile diameter, increasing with increasing relative density and increasing initial confining stress at the pile base. Based on the analysis results, design equations are proposed to estimate the limit shaft resistance and ultimate base resistance of non-displacement piles in sandy soil. In proposing these relationships, the pile slenderness ratio is considered. The effect of layer proximity to the base of the pile or pile base embedment in a layer is also considered.     

抗拔桩极限平衡方程及其应用

将抗拔桩侧阻力分解为与桩侧正压力不相关的桩-土黏结强度 、与桩侧有效正压力成正比的摩擦力 两部分,采用摩擦定律计算摩擦力 。基于轴对称条件,假定土体为半无限弹性体,以Mindlin公式积分计算分析极限平衡状态下桩-土共同作用,依据平面应变条件下柱状孔扩张的弹性力学解建立桩-土界面位移协调方程,推导出抗拔桩极限平衡方程,给出了求解方法及计算参数确定方法。该方程能反映桩与土的材料特性、桩体尺寸、桩顶埋深、群桩效应、卸荷效应等多因素对抗拔桩极限承载力的影响。结合海上风电大直径超长抗拔钢管桩足尺试验进行验证。对比分析结果表明,该方法计算的抗拔极限承载力与实测值接近,计算精度远高于现行规范推荐方法,其结果可为工程应用及抗拔桩承载力机制研究提供参考。     

大直径深长桩泥岩侧摩阻力试验研究——以吉林省龙华松花江特大桥工程试桩为例

泥岩地基中泥岩的桩侧摩阻力设计参数比较缺乏。通过对吉林省龙华松花江特大桥工程试桩的自平衡静载试验分析,并结合室内桩和泥岩接触中型剪切摩擦试验,揭示了该地区泥岩地基中大直径深长灌注桩泥岩侧摩阻力作用机制及承载特征,得出了一些对泥岩地基中钻孔灌注桩的设计和深入研究具有指导意义的结论。结果表明：大直径深长桩桩端阻力分担的荷载只占总承载力的一小部分,属摩擦型桩。自平衡测试中,全风化泥岩侧摩阻力达到173 kPa,强风化泥岩侧摩阻力达到279 kPa,中等风化泥岩侧摩阻力达到336 kPa,实测值较规范参考值大很多。建议在桩基设计时通过室内桩和泥岩接触中型剪切摩擦试验,基于莫尔库伦理论预估泥岩侧摩阻力,为桩基承载力的确定提供参考。