刚性水泥土组合桩的优化设计

介绍了处理软土地基的新型桩——刚性水泥土组合桩，目前该种桩型在国内外的研究尚未完善。通过试验分析了荷栽传递机理及影响水泥土组合桩的承载力的各种因素，如含芯率、芯长比、截面形式等。最后提出了该桩型的优化设计。     

水泥土组合桩荷载传递试验研究

0　前　　言目前,在天津、上海等沿海地区的软土地基处理中,正在推广和使用水泥土组合桩。水泥土组合桩又称作“劲性搅拌桩”[1] ,是将小直径刚性芯桩压入水泥土搅拌桩桩体内,或在水泥土桩体内成孔并浇筑混凝土或钢筋混凝土,形成由刚性芯桩外包水泥土形成的组合桩体结构,芯桩与水泥土共同工作承受上部荷载。水泥土组合桩可用作桩基础或复合地基中的竖向增强体。目前在工程中主要采用预制钢筋混凝土芯桩。在天津市的部分工程中采用沉管工艺或利用螺旋钻成孔制作芯桩,取得了良好的工程效果,应用前景广阔。大量现场单桩承载力对比试验[1,2 ] 表明,在水泥搅拌桩中插入足够截面和长度的预制刚性芯桩后,组合桩的单桩极限承载力将不     

水泥土组合桩的发展及设计方法

水泥土组合桩是一种新型的地基处理技术和深基坑支护技术 ,这种技术是在水泥搅拌桩基础上发展出来的 ,即在水泥土搅拌桩程桩内插入刚性芯桩。本文简要介绍了水泥土组合桩的构造、工作机理及计算方法。水泥土组合桩具有造价低、承载力高等优点 ,是适合软土地基加固的一种新桩型     

劲芯水泥土组合桩施工工艺及质量控制

简述水泥土组合桩的发展、构造、荷载传递规律、施工工艺,列举了施工中常见的几个问题,并根据此提出了劲芯水泥土组合桩在施工阶段的质量控制。     

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。     

水泥土插芯组合桩荷载影响范围

采用足尺试验的方法,研究了水泥土插芯组合桩在竖向加载模式和水平加载模式下对桩周土沉降或位移的影响范围.共设置了3根试验桩,其中外围水泥土桩直径800 mm,芯桩直径400 mm,芯桩采用C35混凝土通长填芯.竖向加压静载试验时,在距离桩中心0.9 m、1.9 m、3.9 m处分别对称设置了12处沉降标;水平静载试验时,...     

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。     

水泥土桩复合地基的研究进展

本文介绍了水泥土桩复合地基的相关研究进展,其中包括材料性能对水泥土桩复合地基的影响、水泥土桩复合地基承载和变形的试验研究、水泥土桩计算模型及受力分析、变形分析。旨在为今后水泥土桩工作机制及破坏形式的深入研究提供理论基础。     

水泥土桩复合地基的发展现状与应用研究

本文介绍了水泥土桩复合地基的相关研究进展,其中包括材料性能对水泥土桩复合地基的影响、水泥土桩复合地基承载和变形的试验研究、水泥土桩计算模型及受力分析、变形分析。旨在为今后水泥土桩工作机制及破坏形式的深入研究提供理论基础。     

管桩水泥土复合桩承载性能影响因素分析

管桩水泥土复合桩是适用于软土地基的一种新型复合桩,可由PHC管桩在水泥土初凝前压入水泥搅拌桩中,通过两者特定匹配关系复合而成。结合静载荷试验的相关资料,以ABAQUS为工具建立有限元模型,研究了管桩桩长、截面含芯率、水泥土外径及弹性模量对管桩水泥土复合桩竖向承载性能的影响。得到管桩和水泥土桩的最佳匹配关系,最终实现其优化设计。研究表明：管桩桩长、截面含芯率是影响管桩水泥土复合桩承载特性的主要因素,水泥土弹性模量对其影响较小。管桩与水泥土长度比宜取3／5～4／5;截面含芯率宜取0．19～0．25;水泥土桩外径应比管桩外径大300mm以上,以满足构造要求。     

变荷载下劲性搅拌桩复合地基固结分析

采用劲性搅拌桩加固地基的复合地基技术越来越多地被用于实际工程,而对其固结理论的研究有待深入。基于等应变假定,推导出劲性搅拌桩复合地基在变荷载作用下桩间土的固结方程,采用双层地基一维固结理论求解该固结方程,得到了桩间土中的平均超静孔隙水压力和复合地基整体平均固结度的解析表达式。通过与固结度有限元分析结果的比较,评价了固结度解析表达式的计算精度。利用该固结度解析表达式进行参数分析,研究了劲性搅拌桩复合地基的固结特性。研究结果表明,劲性搅拌桩复合地基的固结速率远大于传统的水泥搅拌桩复合地基,它随着劲性搅拌桩的置换率、芯桩芯长比和水泥土外壳材料压缩模量的增大而增大。芯桩的截面含芯率和压缩模量对复合地基固结速率影响很小。     

微型桩芯搅拌桩破坏模式与承载力设计研究

微型桩芯水泥搅拌桩在江苏沿海沿江地区的地基加固工程中已有应用,并逐步推广。本文阐述了该复合桩的构造特点、复合桩复合地基的工作特性,分析了复合桩在竖向荷载作用下的外圈界面、无芯段桩体水泥土、有芯段桩体水泥土、内圈界面与桩芯混凝土破坏等五种破坏模式,通过工程案例介绍了复合桩的承载力、桩芯优化长度和复合桩复合地基承载力设计方法。     

Behavior and Simulation of Deep Cement Mixing (DCM) and Stiffened Deep Cement Mixing (SDCM) Piles Under Full Scale Loading

A new kind of Deep Cement Mixing (DCM) pile called Stiffened Deep Mixing Pile (SDCM) is introduced to mitigate the low flexural strength and unexpected failures of DCM piles. A jet grouting method with a jet pressure of 22 MPa, was utilized in the installation of DCM piles. The SDCM pile consists of a DCM pile with a precast reinforced concrete core pile inserted at its center. Pile and embankment load tests were conducted, and then the results of the field load tests were simulated by a 3D finite element method (FEM) to back-analyze and confirm the related design parameters. These parameters were then used further in numerical experiments. The field test results showed that the settlements and lateral movements of the SDCM pile using a prestressed concrete core pile with area ratio (A_core/A_DCM) of 0.17 and a length ratio of 0.85 was less than those of the DCM pile by 40% and 60%, respectively. Moreover, the SDCM pile foundation increased the bearing capacity by as much as 2.2 times. The average lateral pile capacity of the SDCM piles was 15 times higher than the DCM piles. A strength reduction factor of 0.40 was obtained at the concrete core and the DCM interface from the full scale pullout test. The behavior of both the DCM and SDCM piles was confirmed from the subsequent 3D FEM simulations. From the 3D FEM simulations, the length of the concrete core pile had more influence on the settlements of the SDCM pile than its cross-sectional area. However, both the length and cross-sectional area of concrete core pile affected the lateral resistance of the SDCM pile.     

Bearing capacity and failure behaviors of floating stiffened deep cement mixing columns under axial load

This research aims to clarify and gain an insight into the impact of the length of the stiffened core and the strength of the deep cement mixing (DCM) socket on the behaviors of floating stiffened deep cement mixing (SDCM) columns. The observed behaviors include the axial ultimate bearing capacity, settlement and failure mode. The study begins by conducting a series of physical model tests as a preliminary investigation. The results reveal that the strength of the DCM socket can be reduced to a certain value by inserting a sufficiently long reinforced core to achieve the highest possible load-carrying capacity, indicating an optimum length of the stiffened core for a specific DCM socket strength. For a parametric study on the actual scale condition, full-scale load tests on a floating DCM and an SDCM column with eucalyptus wood as a core in the thick soft clay layer area were carried out to provide a reference case. The extended numerical analysis results suggest that the modes of failure depend on the length of the stiffened core and the strength of the DCM socket. The results from the numerical parametric study were used to establish a guideline chart for suggesting the appropriate length of the core in accordance with the strength of the DCM socket of the floating SDCM columns. The field pile load test results also confirm that core materials with a lower strength and stiffness, such as eucalyptus wood, could potentially be used as a reinforced core.     

MC桩在某广场工程基坑支护中的应用

介绍了水泥土重力式挡墙与混凝土桩组合支护结构（MC桩）在某广场工程基坑施工中的应用情况。施工中,MC桩组合支护结构较好地发挥了二者的优点,即水泥土桩的止水和混凝土桩的挡土优势,确保了基坑工程的安全稳定和变形控制要求。此外,在水泥土挡墙中增加混凝土桩后,可减小水泥土重力式挡墙的宽度,降低工程造价。     

水泥土搅拌桩沉降变形分析

结合工程实例,运用ANSYS有限元软件对水泥土搅拌桩多桩复合地基沉降变形进行了数值模拟,提出了水泥土搅拌桩复合地基位移场及变形特性的基本规律,给水泥土搅拌桩复合地基的设计与施工提供了指导。     

路堤荷载下砼芯水泥土搅拌桩复合地基现场试验研究

针对砼芯水泥土搅拌桩复合地基处理高速公路深厚软土段的工程实例,通过地表沉降、分层沉降、深层水平位移、砼芯荷载以及桩土应力比测试,讨论了砼芯水泥土搅拌桩处理深厚软土地基的加固效果,荷载分布和传递规律。测试结果表明：砼芯水泥土搅拌桩对于路基沉降和水平位移控制效果优于水泥土搅拌桩,且横断面差异沉降较小。复合地基的主要压缩量发生在桩顶至砼芯底端一定范围的土体内,沉降发生深度由砼芯控制。砼芯水泥土搅拌桩上部出现负摩阻力,中性点位于砼芯1/3长度处。桩土应力比为水泥土搅拌的2～3倍,与刚性桩相近,桩体承担大部分路堤荷载。砼芯水泥土搅拌桩复合地基排水通畅,超静孔隙水压力消散迅速。路堤荷载下砼芯水泥土搅拌桩工作特性与载荷板试验下的测试结果有所不同。最后从沉降和承载力控制角度给出了砼芯水泥土搅拌桩复合地基的设计方法     

悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基固结解析解

推导出瞬时加荷情况下悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基的固结方程和相应的定解条件,利用三层地基一维固结理论,建立了相应的固结解析解,包括桩间土和下卧层土中超静孔隙水压力解答和复合地基整体平均固结度解答。通过固结速率解析解与有限元数值解的比较,证明了解析解的合理性。利用解析解进行复合地基固结速率影响因素分析,研究了悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基的固结性状。结果表明:悬浮长芯劲性搅拌桩复合地基的固结速率主要受桩的贯入比和下卧层刚度的影响。复合地基的固结速率随桩的贯入比和下卧层土压缩模量的增加而增大。搅拌桩壳长度、厚度和刚度以及芯桩截面含心率的变化对复合地基固结速率没有影响。增加芯桩的压缩模量只会使固结前期复合地基的固结速率略微减小,不会影响固结后期复合地基的固结速率。     

三轴水泥土搅拌桩强度检测试验分析

结合上海某大厦工程,对三轴水泥土搅拌桩强度问题进行了多种试验分析,包括搅拌桩取芯强度试验、搅拌桩现场取浆室内试块强度试验、静力触探试验和标准贯入试验等,对每种试验方法的优缺点和适用性进行了总结。鉴于搅拌桩取芯强度试验的固有缺点,提出以取浆试验代替取芯试验,以弥补取芯过程中离散性较大、强度损失严重、试验结果偏小等缺点。最后利用所研发的搅拌桩浆液深层取样机,对搅拌桩取芯强度试验和取浆试块强度试验进行了对比分析,得出了一些有益的结论。