预制混凝土竹节桩及静钻根植桩应用简介

静钻根植桩是由预制桩和桩周水泥土构成的一种非挤土新型预制桩桩基。本文概述了预制混凝土竹节桩、静钻根植桩及静钻根植工法,并通过现场静载试验,分析了竖向荷载作用下静钻根植桩应用的优越性及可靠性。     

上海地区静钻根植桩承载特性现场试验研究

静钻根植桩是一种绿色环保的新型桩基，具有低噪声、无挤土、少排泥等优势，可应用于高层建筑、桥梁等工程中。基于现场抗压和抗拔静载试验及桩身内力测试，分析了上海地区静钻根植桩的竖向承载变形特性以及桩身轴力和侧摩阻力分布。研究结果表明：静钻根植桩在上海典型地层条件下具有较好的适用性，抗压试桩和抗拔试桩的承载力均大于规范估算值，采用目前的承载力计算方法有一定的安全储备；抗压试桩在加载初期，桩身轴力可以直接传递到桩端，在极限荷载下桩端（扩大头）承载力约占总荷载的25%；静钻根植桩极限侧摩阻力主要与土的特性和埋深有关，上部土层（埋深30m以上）接近规范建议的预制桩侧摩阻力上限值，下部土层（埋深30m以下）较规范建议的预制桩侧阻上限高约14%~28%。     

静钻根植排水桩技术及模型试验研究

针对深厚软土地区静钻根植桩技术应用时水泥土固化效果差的问题,提出了在桩侧设置竖向排水通道并联合真空负压排水固结的静钻根植排水桩技术。介绍了该技术提出的背景、技术方法和特色优势;选取两种不同规格桩型,开展排水桩与传统桩对比模型试验,测试真空负压排水固结和土中孔压发展变化,检测不同桩型的承载力并开展分析。结果表明：桩周水泥土和临近土体中的水部分被抽出,抽水率逐步减小;真空负压逐渐传递到临近土体,使其发生排水固结、强度增加;排水桩加快了水泥土固化,由此提高桩基早期承载力和抗变形能力;相比于传统桩,排水桩28 d的极限承载力提升7%,刚度系数提升40%;排水桩使桩周土体更多地参与荷载传递,桩基破坏模式趋向于整体剪切破坏。     

Novel technology of statical-drill and rooted drainage pile and its large-scale model test

针对深厚软土地区静钻根植桩技术应用时水泥土固化效果差的问题，提出了在桩侧设置竖向排水通道并联合真空负压排水固结的静钻根植排水桩技术。介绍了该技术提出的背景、技术方法和特色优势；选取两种不同规格桩型，开展排水桩与传统桩对比模型试验，测试真空负压排水固结和土中孔压发展变化，检测不同桩型的承载力并开展分析。结果表明：桩周水泥土和临近土体中的水部分被抽出，抽水率逐步减小；真空负压逐渐传递到临近土体，使其发生排水固结、强度增加；排水桩加快了水泥土固化，由此提高桩基早期承载力和抗变形能力；相比于传统桩，排水桩28 d的极限承载力提升7%，刚度系数提升40%；排水桩使桩周土体更多地参与荷载传递，桩基破坏模式趋向于整体剪切破坏。     

混凝土芯水泥土复合桩混凝土-水泥土界面摩擦特性试验研究

混凝土芯水泥土复合桩是由高强度混凝土芯桩和水泥土组成的新型复合桩。芯桩-水泥土以及水泥土-桩周土之间的界面摩擦特性是影响复合桩荷载传递规律的关键因素,目前对芯桩-水泥土界面摩擦特性的研究还较少,而且常规的二维平面剪切试验也无法研究芯桩的直径和截面形状等因素对界面特性的影响。文章采用自主研发的三维桩土接触面剪切试验装置,模拟工程实际情况,对预制混凝土芯桩-水泥土界面摩擦特性进行研究。剪切试验结果表明：混凝土-水泥土界面在剪切试验过程中经历了弹性阶段、脆性破坏阶段和剪切滑移三个阶段,采用三折线模型可以较好地描述其本构关系;界面极限侧摩阻力与芯桩含芯率(或直径)密切相关,随含芯率增加表现为先大幅减小而后逐步趋于稳定;界面极限侧摩阻力与水泥土无侧限抗压强度存在近似线性关系,其值约为水泥土无侧限抗压强度的0.064～0.259倍,而界面残余侧摩阻力受含芯率和水泥土养护龄期的影响相对小;在芯桩侧表面积相同的情况下,圆芯复合桩界面极限侧摩阻力约为方芯复合桩的1.329倍;界面极限相对位移受含芯率、水泥土龄期及芯桩截面形状影响较小,基本在1.23～2.40mm。     

静钻根植竹节桩抗拔承载性能试验研究

为了研究静钻根植竹节桩的抗拔承载性能,进行了静钻根植竹节桩抗拔静载试验。通过一组破坏性抗拔试验得到了完整的静钻根植竹节桩抗拔荷载位移曲线,并采用幂函数、双曲线和指数函数分别对试桩荷载位移曲线进行了拟合;通过桩身埋有应力计的静钻根植竹节桩的抗拔试验分别对其桩侧摩阻力与桩端阻力进行了研究。试验结果表明:静钻根植竹节桩抗拔荷载位移曲线比较平缓,采用指数函数对其进行拟合的效果较好;静钻根植抗拔桩中水泥土与桩周土接触面摩擦性质比灌注桩中桩土接触面摩擦性质要好,静钻根植抗拔桩的桩侧摩阻力是钻孔灌注桩的1.47~2.11倍;静钻根植抗拔桩中桩端水泥土扩大头能够提高桩基桩端阻力,而且能够提高靠近桩端处桩身与土体接触面的摩擦性质。     

螺锁式异型复合桩承载力试验分析

螺锁式异型复合桩是水泥土桩与植入的螺锁式异型管桩复合而成的桩型,具有成本低和承载力高的优点。以实际工程为依托,对试桩和工程桩进行竖向抗压和抗拔静载荷试验。通过12组抗压试桩破坏性试验、12组抗拔试桩破坏性试验及工程桩承载力验收试验,对异型复合桩承载特性进行研究,试验结果表明:破坏面位于异型管桩内芯与水泥土外芯界面时,荷载位移曲线呈突变型,为脆性破坏,水泥土与桩侧表面的黏结力破坏,导致桩侧极限摩阻力大大降低,随桩周土重新固结,承载力不易恢复;破坏面位于水泥土外芯与桩周土界面时,荷载位移曲线呈缓变型,为塑性破坏,随桩周土重新固结,承载力能恢复破坏前状态;影响异型复合桩承载力的主要因素为水泥土的成桩质量及异型管桩的接桩质量;工程桩承载力验收检测时,需考虑静载荷试验对工程桩的破坏性,设计合理的桩顶位移量限值为试验终止加载条件。     

考虑土体竖向波动效应的静钻根植竹节桩纵向振动阻抗研究

 针对静钻根植竹节桩这一新桩型特殊的桩身结构及桩土接触条件,基于考虑土体竖向波动效应的三维轴对称模型研究其纵向振动阻抗。首先,采用虚土桩模型模拟桩底土对桩端的支承作用,根据桩周土的成层性和桩身竹节的分布情况,将桩土体系沿纵向划分成有限个微元段,同时,将桩周土沿径向划分为有限个圈层以考虑其径向非均质性;然后,利用Laplace变换和阻抗函数递推方法,得到桩顶频域响应解析解;在此基础上,将退化解与已有文献的解进行对比,证明退化解的合理性;最后,在桩基设计中比较关心的低频范围内分析桩身竹节、桩周水泥土及桩底土参数对静钻根植竹节桩桩顶纵向振动阻抗的影响。     

上海地区静钻根植桩成桩效果与质量试验研究

静钻根植桩是一种绿色环保的新型桩基,以往研究工作较少关注静钻根植桩桩身质量及形态,而这是正确认识这类桩基性能的基础。以上海彩虹湾医院项目为依托,基于静载试验、现场开挖验证、水泥土无侧限抗压强度试验和静力触探测试,较系统地分析了上海地区静钻根植桩成桩效果与质量。研究结果表明,静钻根植桩适用于上海地区地层条件,施工效率较高,具有可靠的竖向抗压和抗拔承载力;开挖范围内桩身基本呈圆柱形,水泥土和预制桩胶结良好;桩身水泥土搅拌较均匀,沿深度水泥土强度较稳定。研究成果可为上海地区静钻根植桩实践与理论研究提供参考。     

基于静力触探试验指标的静钻根植桩承载力计算方法

静钻根植桩因其兼顾高承载性能和绿色环保的优势而逐步在上海地区得到应用。虽然上海市《地基基础设计标准》(DGJ 08-11—2018)已将植入桩工法纳入到预制桩的推荐施工工法中，但并未提出相关的承载力计算细则，给静钻根植桩设计与应用带来了难度与不确定性。借鉴日本植入桩的承载力计算思路，等效为预制桩直径计算侧阻力，结合上海地区估算桩基承载力的经验，以单桥静力触探比贯入阻力为基本参数，引入侧阻力调整系数和扩大头阻力系数分别计算桩侧阻力和端阻力，提出了一种实用的静钻根植桩竖向承载力计算方法。工程实例计算表明，该承载力计算方法具有一定的可靠性，可为上海地区静钻根植桩设计提供参考。     

钻孔灌注桩侧壁摩阻力极限值计算

假定桩竖向受荷达到极限承载力时桩周的土体破坏是桩土界面土体受剪破坏,土体抗剪强度参数即为桩极限侧阻力标准值,可利用库仑定律进行计算。利用文中模式计算的桩侧极限承载力值与静载试验结果吻合良好,解释了基桩静载试验中桩侧极限承载力远大于根据工程勘测报告参数计算的桩侧极限承载力现象。     

关于夯实水泥土桩承载力的两个问题

夯实水泥土桩承载力的确定是夯实水泥土桩复合地基设计中的最关键问题,通过理论推演和简化分析,结合工程实践找到了夯实水泥土桩侧摩阻力和桩侧土层天然地基承载力标准值之间的理论关系。夯实水泥土桩单桩极限承载力标准值除以分项系数为单桩（容许）承载力标准值,通过上部结构荷载分项系数分析,得出结论,单桩承载力分析系数应采用1.65而不宜再采用2.0。     

宁波轨道交通静钻根植桩的承载力自平衡测试

在宁波轨道交通建设过程中,采用了一种新型的静钻根植桩基础,其成桩方式为:施工钻进到位后扩底,然后注入水泥浆,边提钻边搅拌,最后下放预制竹节桩。静钻根植桩结合了钻孔桩、预制桩和深层搅拌桩的优点,是一种新的组合式桩基础,可大幅改善桩基承载性能。结合静钻根植桩的竖向承载力测试,采用自平衡法检测了2根试桩。现场情况表明,自平衡法能很好的适用于静钻根植桩承载力检测,2根试桩的竖向承载力均满足设计要求,并且其荷载-沉降曲线大体呈直线型,承载性能良好。     

劲芯水泥土桩单桩竖向承载性能与破坏模式研究

劲芯水泥土桩是一种新型的复合桩,目前国内外对于劲芯水泥土桩单桩承载-破坏模式尚缺乏统一认识。基于相似理论,设计了室内劲芯水泥土单桩静载荷模型试验。采用反映桩体材料破坏后特征的应变软化模型,模拟室内单桩竖向承载模型试验过程。研究表明,相比于莫尔-库仑模型,应变软化模型能够更好地反映桩体材料破坏后的性状,模拟的破坏模式与试验结果接近。基于应变软化模型,讨论了芯长比、含芯率和端承条件对劲芯水泥土桩的竖向承载特性和破坏模式的影响。劲芯水泥土桩单桩竖向受荷时存在3种破坏模式:芯桩桩顶受压破坏、芯桩刺入外桩破坏、桩周土体破坏。采用现行规范中劲芯水泥土桩极限承载力计算方法进行对比分析,发现大部分工况下计算的承载力与数值模拟结果较为接近,但其适用性还需做进一步研究。     

高喷插芯组合单桩荷载传递简化计算分析

 高喷插芯组合桩(JPP桩)是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩。结合JPP桩不同的组合特点,采用理想弹塑性模型模拟桩侧土体的非线性,弹性模型模拟水泥土与芯桩界面的荷载传递特性,双折线函数模拟桩端土的硬化特性。基于荷载传递法,考虑水泥土与芯桩界面摩擦、水泥土或芯桩与桩周土界面摩擦,提出不同组合形式下JPP桩荷载传递的简化计算方法,并与模型试验结果进行对比,验证该计算方法的可行性和可靠性。采用提出的简化计算方法对JPP桩荷载传递机制进行分析,并对不同组合形式、不同水泥土厚度、不同水泥土弹性模量、不同刚度系数比等影响荷载传递的主要因素进行计算分析。分析结果得出：从承载力、沉降控制、经济角度综合考虑,分段组合承载效果最好;增加水泥土厚度可有效提高JPP桩承载力;JPP桩变形由高强度的芯桩控制,水泥土弹性模量的改变对JPP桩变形影响较小。     

混凝土芯水泥土搅拌桩复合地基现场试验研究

混凝土芯水泥土搅拌桩是在水泥土搅拌桩外壳施工完成后插入预制混凝土芯所形成的一种新型复合桩。现有研究对混凝土芯水泥土搅拌桩复合地基的承载力机理讨论很少。为完善混凝土芯水泥土搅拌桩复合地基承载力理论,依托南京绕越高速东北段软基处理工程,通过埋设传感元件,借助复合地基载荷板试验和静力触探试验,分析了其承载力机理。试验结果表明:混凝土芯水泥土搅拌桩的地基加固效果要优于同直径同桩长的水泥土搅拌桩;混凝土芯的插入,有效增大了混凝土芯水泥土搅拌桩的竖向抗压强度;混凝土芯与水泥土搅拌桩外壳之间能有效传递剪应力,且水泥土搅拌桩外壳的大表面积保证了桩土间不会发生剪切破坏;相同的上部荷载下,混凝土芯水泥土搅拌桩复合地基的桩土应力比要大于水泥土搅拌桩复合地基;混凝土芯水泥土搅拌桩施工对桩周土体有一定的挤密加固效果。     

静钻根植竹节桩在沿海工程中的应用研究

浙江沿海地区地质条件复杂,淤积软土层较厚,中间富含不均匀卵石夹层,对静钻根植竹节桩的设计和施工都产生了不利影响。现根据静钻根植竹节桩在沿海地区某工程中的应用研究,分析静钻根植竹节桩的本质及适用范围,通过不断优化静钻根植竹节桩的设计和施工,使静钻根植竹节桩的应用达到了工程要求,获得了良好的经济和社会效益,从而为相关工程提供了借鉴。     

管桩水泥土复合基桩极限承载力的设计计算

管桩水泥土复合基桩是在水泥土搅拌桩中即时插入预应力高强混凝土管桩(PHC桩)而形成的一种新型复合基桩。为研究该复合基桩在粉土粉砂地层中的极限承载力,结合江苏如东的一个工程实例,进行了现场单桩静载荷试验和管桩-水泥土粘结强度试验,分析了管桩水泥土复合基桩的破坏模式和管桩水泥土协调变形机理,结果表明管桩-水泥土界面的粘结强度为水泥土无侧限抗压强度的0.197倍。在此基础上提出了适合南通地区管桩水泥土复合基桩承载力计算公式,并将计算结果与现场实测值进行了对比分析,发现公式的计算结果相比于规范公式更接近现场实测值。工程实例表明改进的公式在粉土粉砂地层中具有较高的可靠性,为其在南通地区的适用提供了一定的实测资料和理论基础,为该桩型进一步推广提供依据。     

静钻根植桩施工环境效应现场试验研究

静钻根植桩采用先钻孔注浆后植桩的施工技术,可以解决传统预制桩施工过程引起的挤土效应问题。然而,静钻根植桩施工过程中钻孔和注浆过程会对周围土体产生一定扰动,目前没有相关研究。文章通过一组现场试验对静钻根植桩施工过程中的钻孔、注浆搅拌和植桩阶段对周围土体的扰动规律进行研究。静钻根植桩施工前在钻孔周围土体中埋设土压力传感器,孔隙水压力传感器和测斜管,分别测试静钻根植桩施工过程中周围土体中水平土压力,超静孔隙水压力和深层土体水平位移的变化规律。研究结果表明：静钻根植桩施工过程会对周围土体造成一定扰动,而施工完成后周围土体中的水平土压力、超静孔隙水压力和深层土体水平位移迅速恢复;当水平距离达到4D(D为钻孔直径)时,静钻根植桩施工过程基本不会对土体产生影响;试验结果可以为静钻根植桩在地铁周围等施工位移控制敏感区域的应用提供理论依据。     

加芯水泥土搅拌桩的工程应用

加芯水泥土搅拌桩是以预制的钢筋混凝土小桩作为核心,插入水泥土搅拌桩中形成组合桩,使其获得较高的承载力,施工无噪音、挤土和泥浆污染,是一种经济环保的新桩型,文中介绍其工程应用并进行分析。