高喷插芯组合桩组合优化及承载机理试验研究

对高喷插芯组合桩(JPP桩)的四种常用组合形式进行了模型试验研究,通过在芯桩上粘贴应变片和在桩底埋设土压力盒等仪器对JPP桩轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力进行了测量,得到如下结论:水泥土与芯桩的不同组合形式对JPP桩承载力有较大影响;水泥土分段后,形成类似葫芦状的表面,增大了桩与桩周土的粗糙度,并且每段水泥土端部均能提供一定的端阻力,桩承载力提高明显;组合段位置对桩承载力也有较大影响,水泥土与芯桩下部组合时桩侧摩阻力增大明显,下组合的JPP桩承载力表现出比分段组合1的JPP桩承载力大的特点,组合段宜设计在JPP桩下部;工程设计中,JPP桩宜采用3段以上的分段组合形式,并将分段组合放在芯桩的中下部,根据土层性质分段高压旋喷水泥土,从而达到节约造价、提高桩承载力的目的。     

均质砂土中高喷插芯组合桩多界面剪切特性对比试验研究

采用大型桩基模型试验加载系统,砂雨法施工,对4种不同组合形式(上组合、下组合、分段组合I、分段组合II)的高喷插芯组合桩(简称JPP桩)进行抗压与抗拔承载性能对比模型试验研究,并对不同组合形式的JPP桩进行界面剪切试验研究,分析桩与桩周土、芯桩与水泥土界面剪切规律。研究结果表明：(1)不同组合形式对承载力有较大影响,抗压试验中分段组合II的极限承载力最高,抗拔试验中下组合抗拔承载能力最高,可见JPP桩实际工程设计时宜分段组合,且组合段宜放在桩体的中下部。(2)抗拔极限承载力为抗压极限承载力的10%～15%,抗拔荷载下的平均侧摩阻力为抗压下的13%～20%。(3)抗压与抗拔荷载下的桩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而逐渐变大,均呈现出双曲线分布;抗拔荷载下的桩侧摩阻力达到极限值时所需要的位移约2 mm,抗压荷载下的桩侧摩阻力达到极限值时所需要的位移约7 mm。(4)芯桩与水泥土界面剪切,加载初期,在很小的相对位移下界面摩阻力迅速增加,界面剪切刚度趋于无穷大;随着荷载的增加,界面剪切刚度变小,相对位移增大,进入弹性工作阶段;随着荷载的进一步增加,界面摩阻力增长又加快,并很快达到剪切破坏。(5)...     

组合桩复合地基试验研究

组合桩是由搅拌桩和钢筋混凝土芯桩组合而成的新型桩,为掌握组合桩和组合桩复合地基承载力的特性,进行了六根桩的荷载试验.研究表明,芯桩对组合桩复合地基的荷载传递起着关键作用,提高了组合桩的承载力;组合桩复合地基的承载力高于水泥搅拌桩;水泥土的固化效应、芯桩的挤土效应和芯桩的荷载传递是组合桩复合地基高承载力的主要来源.并结合工程应用,提供了组合桩的设计方法和质量控制措施.     

水泥土组合桩三维有限元数值模拟与试验研究

水泥土组合桩是一种新桩型,它是在水泥搅拌桩的基础之上发展而来的。由于桩体由两部分构成,目前国内外对芯桩与外包水泥土之间的荷载传递以及桩体本身的破坏机理尚缺乏研究。文章以现有的试验数据为基础,借助有限元分析工具对水泥土组合桩进行拟合计算,对组合桩荷载传递规律及芯桩与水泥土环桩在荷载传递过程中的相互作用和共同工作特性进行数值分析,以达到对该新桩型的进一步发展提供借鉴意义的目的。     

纯摩擦型深层水泥搅拌桩桩长计算

本文根据桩土荷载传递的经典理论,推导出纯摩擦型深层水泥搅拌桩桩长判别式,并指出提高该类桩承载力的有效途径是加大桩径和提高水泥土的变形模量。     

北京工人体育场密实砂卵石层水泥土复合管桩试验研究

以北京工人体育场改造复建项目作为工程背景,分析了水泥土复合管桩在密实砂卵石地层中的工作性态,并给出了水泥土复合管桩在砂卵石地层中的加载试验与数值模拟结果对比。采用FLAC3D软件模拟了水泥土复合管桩加载以及其与地层相互作用机理。结合试验与模拟结果,分析了水泥土复合管桩的破坏机理。结果表明,水泥土复合管桩在竖向荷载作用下的荷载-位移曲线模式是典型的摩擦桩工作模式,桩端阻力约占桩顶荷载的1/3;桩侧摩阻力荷载传递具有双层模式特点,即荷载由管桩先传递到管桩周围的水泥土桩,再由水泥土桩传递到桩间土中;水泥搅拌桩在砂卵石地层中可形成刚度大、强度高的水泥土外桩;管桩的压入有效提高了水泥土复合管桩的刚度,而水泥土外桩有效改善了桩土界面的摩擦接触效应,结合桩端砂卵石层,可有效提高水泥土复合管桩的承载力。     

静钻根植竹节桩竖向承载力计算方法研究

静钻根植竹节桩是采用静钻根植工法将预制竹节桩插入到水泥土中的新型组合桩基,对于这种桩型极限承载力的计算方法尚未统一。基于预制桩-桩周水泥土和水泥土-土两组接触面的试验和理论分析,提出考虑根植桩两种破坏模式的竖向抗压极限承载力的计算方法。若发生水泥土-桩周土界面破坏,按水泥土桩直径计算,桩侧土层的极限承载力标准值可取钻孔灌注桩的1.05～1.10倍;若发生预制芯桩-桩周水泥土界面破坏,按芯桩直径计算,桩侧土层的极限阻力标准值介于挤土桩与水泥土-土界面破坏模式侧阻之间,可取相应挤土桩的推荐值,下段竹节桩尚应考虑竹节的挤密效应系数。此外,考虑桩端水泥土扩大头对桩端承载力有改善作用。静钻根植竹节桩单桩极限承载力为两种破坏模式计算值的较小值。最后根据该计算方法得到工程实例中竹节桩极限承载力的计算值,并与静载自平衡测试结果对比,验证该计算方法的可行性。     

带承台高喷插芯组合单桩荷载传递特性试验研究

 高喷插芯组合桩(JPP)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。为了对带承台单桩荷载传递特性有更深入的认识,以自行开发的大型桩基试验模型槽为依托,对带承台单桩进行静载试验。通过埋设在JPP中的监测仪器和承台下传感器得到如下荷载传递特性：与不带承台JPP单桩相比,带承台单桩承载力显著提高,承台可以承担较大比例的荷载;桩土应力比为20～100,且桩顶处桩土应力比基本维持在22左右,为承台与桩截面面积比的2倍;承台的存在限制了桩土相对位移,摩阻力不易发挥;承台对桩侧摩阻力有“削弱”作用,特别是对上部摩阻力,对桩端阻力有“增强”作用,并且与不带承台单桩相比,达到极限摩阻力所需位移增大。这些成果对JPP与承台共同作用特性研究具有一定的意义。     

长期荷载作用下的水泥土力学性能

高喷搅拌水泥土插芯组合桩是一种适用于软土地区的新桩型,作为其重要组成部分的水泥土在长期荷载作用下的力学性能尚不清晰。通过水泥土试块室内长期持荷试验,研究了水泥土在不同持荷时间、不同荷载大小条件下的破坏模式、承载性能,并分析了其力学性能。试验结果表明持荷时间对水泥土试块的破坏模式无明显影响,对水泥土试块的强度有较大影响,当荷载水平0.5时,水泥土强度随荷载水平的增加而增大,超过0.50后,水泥土强度随荷载水平的增加而衰减。水泥土荷载阈值可取持荷水泥土强度的28%~30%,设计时高喷搅拌水泥土插芯组合桩中的水泥土承担荷载值应小于荷载阈值。     

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。     

不同组合下高喷插芯组合桩抗拔承载特性试验研究

基于自主研发的大型桩基模型试验加载系统,采用砂雨法施工,对4种不同组合形式的高喷插芯组合桩(JPP桩)进行了抗拔承载性能对比试验研究。结果表明:1)JPP桩的不同组合形式对抗拔承载力有较大影响,下组合抗拔承载能力最高,其承载能力是分段组合II的1.1倍,是分段组合I的1.3倍,是上组合的1.4倍。2)极限荷载下,组合段所提供的总侧摩阻力中,下组合最高。3)在桩体上拔过程中,桩身轴力沿桩身向下依次递减;随着荷载的增加,桩身上部侧摩阻力首先达到极限值并趋于稳定,然后桩身中下部侧摩阻力逐渐发挥。4)侧摩阻力随桩土相对位移的增加而逐渐变大,在桩土相对位移较小时便达到较大值,桩身上部的侧摩阻力在达到较大值后趋于稳定,桩身中下部不同位置处的侧摩阻力在达到较大值仍有不同程度递增的趋势,总体上呈现出双曲线的分布形式。     

水泥土桩的承载机理研究

利用传递函数法对水泥土桩的承载机理进行了研究 ,并对桩侧摩阻力的发展规律及单桩承载力的影响因素进行了讨论 ,其结论对水泥土桩的理论研究及工程应用具有一定的意义。     

后压浆桩增强效应作用机制及荷载沉降关系研究

基于台州湾大桥及接线工程开展的6个标段场地10根大直径超长钻孔灌注桩现场静载荷试验结果,分析后压浆桩的荷载传递特性,并在后压浆桩增强效应作用机制的基础上,采用双曲线函数的荷载传递模型,给出了后压浆桩荷载沉降关系的计算方法,并确定了不同土层桩侧和桩端增强系数,最后通过工程实例验证了该方法的合理性。结果表明,桩端压浆对桩端土体产生预压作用,使桩端阻力在竖向荷载作用下提前发挥,改善了桩端阻力与桩侧阻力发挥的异步性和不协调性;后压浆桩是在浆液对桩端土的加固、桩端压浆的预压作用、压浆形成桩底扩大头及浆液上返对桩侧加固四方面因素共同作用下显著增强桩端阻力和桩侧阻力,而忽略浆泡半径的影响或不考虑浆液上返段的作用都不能很好的预测压浆桩的极限承载力。     

桩侧桩端联合后注浆提高承载力及其数值模拟

某高层建筑自重荷载大,对基桩承载力要求高,对该工程桩侧桩端联合后注浆提高基桩承载力的10根试验桩和2根未注浆的锚桩进行了现场检测试验,并在FLAC3D中分别用土体参数、桩土界面参数和等效桩径模拟后注浆提高基桩承载力的机理。结果表明:联合后注浆桩的桩长满足要求,桩身完整;后注浆比未注浆的基桩承载力提高70%以上;将单桩竖向极限承载力取为8800kN是偏于安全的;注浆压力和注浆量、土体的性质对后注浆提高基桩承载力的影响较大,后注浆结石体性质对桩承载力的影响相对较小;用等效桩径法可有效模拟后注浆提高桩承载力的机理。     

基于塑性支承桩概念的复合桩基设计与探讨

对于特大桩距的复合桩基,当单桩为摩擦桩(或端承力较小的端承摩擦桩)时可认为各桩的工作状态将从弹性支承转为完全塑性支承,即塑性支承桩。在满足整体安全度的前提下,可令各单桩工作荷载接近或等于其极限荷载,其余荷载由地基土承担,最终的沉降状态由地基土的抗变形能力控制。介绍了基于此概念的复合桩基设计方法,对整体安全度及沉降验算等问题进行探讨,提出了改进方法和设计建议,计算结果与工程实测数据比较吻合,在设计实践中取得了很好的经济效益。     

桩端后注浆工艺对钻孔灌注桩承载性状的影响

通过静载荷试验和桩身轴力测试,对比了注浆及未注浆两种情况下灌注桩承载性状,说明桩端注浆后大大提高了软土地区钻孔灌注桩的单桩承载力。最后分析了注浆后桩侧摩阻力、桩端阻力提高的原因。     

注浆提高灌注桩承载性状试验研究

桩端压力注浆明显改善了灌注桩桩端持力层和桩周土体的力学性能,提高了桩端承力和侧阻力,大大改善了灌注桩荷载传递性能,使灌注桩的综合承载力得到大幅度提高。文章介绍灌注桩桩端注浆的研究成果,结合工程实例探讨了桩端注浆提高灌注桩单桩承载力机理及灌注桩注浆设计的优化方法。     

扩底桩荷载传递机理及承载力确定方法研究

桩的荷载传递规律分析和桩基础承载力的确定历来被认为是桩基础设计中最困难的问题之一。根据地基土的物理力学性质指标和静载荷试验结果，基于非线性弹性理论，对桩基静载荷试验资料分析及其承载力确定方法的研究，研究发现，桩端承载力和桩侧摩阻力的比值与桩顶倚载关系曲线具有明显的阶段性，与现场静荷载试验资料具有较好的一致性，可以较方便地用来分析和确定单栅极限承载力。该方法具有比静载倚试验的荷载-沉降曲线法更安全、准确、方便等优点。     

深层开挖条件下自平衡试桩法上段桩承载力损失简化计算方法

针对在深层开挖条件下进行自平衡法试桩时,通过采取有效措施消除开挖段的侧摩阻力影响后,由于深层覆土开挖卸荷导致工程桩桩周土体围压减小,从而导致荷载箱上段桩抗拔承载力降低这一问题,通过借鉴目前在抗拔桩方面已有的相关分析方法、负摩阻力、基底附加应力以及相关土力学基础理论,提出了基于 Mindlin 解的简化分析方法以及负摩阻力-附加应力法两种简化分析方法,并以北京某地铁车站中间柱下桩为例,分别估算深层开挖土体卸荷引起的上段桩承载力的损失值。两种方法所得出的估算值存在较大差异,对其原因进行了初步分析。两种简化分析方法的合理性及准确性还有待于进一步完善和实践验证。