小直径超深嵌岩灌注桩侧阻力现场试验研究

主要针对小直径超深嵌岩灌注桩嵌岩段侧阻力进行分析研究。在单桩竖向静载荷试验中,在桩身分层预埋钢筋计和应变计,测读各级荷载作用下桩身内力值,对嵌岩段侧阻力的发挥机制进行分析。结果表明:桩身内力是由上至下逐渐开始发挥的,对于超深的嵌岩桩,桩端阻力发挥比例极小。桩身侧阻力随着荷载的增加不断地变化,上部侧摩阻力先发挥,并且在每级荷载作用下,桩侧摩阻力都有传递。受桩端岩层的影响,嵌岩段靠近桩端部分的侧阻力要高于远离桩端的侧阻力。嵌岩段侧摩阻力分布曲线整体呈双驼峰形,下部峰值高于上部峰值,且在桩顶荷载传递过程中,最大峰值有下移的趋势。     

水平荷载作用下大直径嵌岩桩力学特性研究

目前,国内外针对大直径嵌岩灌注桩的研究较少,特别是基于现场足尺试验的研究。为研究大直径嵌岩桩在水平荷载作用下的力学特性,对5根直径1.5m的嵌岩灌注桩进行现场水平承载试验,试验采用单向多循环加载法,最大荷载为3500kN。试验结果表明：长5.2m大直径嵌岩桩的桩身最大弯矩发生在嵌岩面处,长11m大直径嵌岩桩的桩身最大弯矩发生在嵌岩面之上桩身中部处,且相同荷载作用下,前者最大弯矩大于后者;嵌岩深度较小会导致嵌岩深度一定范围内发生水平位移,大的嵌岩深度可以降低桩身最大弯矩,嵌岩深度分别为1m与2m的大直径灌注桩,二者水平承载力特征值所对应的最大弯矩比值约为1.1～1.3;受桩侧土刚度的影响,长6.6m大直径嵌岩桩桩身弯矩规律与长11m大直径嵌岩桩相似,且相比于嵌岩深度,桩侧土刚度的影响更显著。     

嵌岩桩单桩竖向承载性状数值分析

嵌岩桩是深厚覆盖层地区大型桥梁、高层超高层建设中广泛采用的基础形式之一。嵌岩桩的承载特性受场地岩土层分布及其特性影响较大,依据芜湖市营盘山路延伸段道路桥梁工程现场3#嵌岩桩静载试验,利用ABAQUS建立相应模型进行数值分析,研究深厚黏土及风化覆盖层场地嵌岩桩单桩竖向承载性状。荷载-沉降数值计算结果同现场试验实测结果吻合较好,进一步分析表明:随着荷载施加,浅部黏土覆盖层和嵌岩段出现负摩阻力,嵌岩段桩侧摩阻力对桩侧总摩阻力分担比例不断增加,而桩侧摩阻力对竖向荷载分担比例不断减小,端阻力对荷载发挥主要作用,具有摩擦端承桩的承载性状。     

人工挖孔嵌岩灌注桩承载特性现场试验与机理分析

以青岛市某大型工程为依托,对在泥质粉砂岩地基中的5根人工挖孔嵌岩灌注桩分别进行竖向静载荷试验与桩身内力测试。根据大直径嵌岩桩实测数据探讨大直径人工挖孔嵌岩灌注桩的荷载传递机理与竖向承载特性。试验结果表明:试桩荷载沉降(Q-s)曲线为缓变形,桩顶沉降量均小于11mm,卸载回弹率大,幅度为51%~75%,承载力较高,5根试桩均满足设计要求;在最大荷载下,5根嵌岩桩桩端阻力所占桩顶荷载比值均在10%~20%之间,随桩长、嵌岩深度(中风化)增大而减小,表现出端承摩擦桩的特性;桩身荷载自上而下逐步发挥,上覆土层先达到侧摩阻力极限值,在嵌岩段中部侧摩阻力达到峰值;桩入岩越深,安全储备量越大,在泥质粉砂岩中风化段,实测侧摩阻力约为规范推荐值的2.5倍,说明5根桩有较大的承载潜力;随着荷载的增大,嵌岩段分担的总阻力由39%上升至45%,嵌岩段侧摩阻力占主要比重,但桩端阻力分担荷载的比例上升速率较快;根据行业标准与静载试验数据,重新认识该地层人工挖孔嵌岩灌注桩的竖向承载特性,充分发挥其承载潜力,对工程桩桩身尺寸进行优化,达到节约材料和提高施工功效的目的,具有较好的经济效益。     

泥岩和砂岩嵌岩桩承载特性室内试验研究

针对重庆地区侏罗系沙溪庙组中风化砂岩和泥岩的特性,在室内开展两种基岩类型的模型试验,着重从嵌岩深度和基岩特性两方面探讨大直径嵌岩桩的承载能力、轴力传递规律、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥特性。试验结果表明:4根模型桩的沉降随荷载的增大均呈缓变型增长,在相同嵌岩比下,提高桩周岩层的强度,可提高嵌岩桩的承载能力,更充分地发挥桩侧摩阻力,但桩端阻力的发挥会受到影响;试桩的桩侧摩阻力占桩顶荷载的80%以上,均属端承摩擦桩,其分布呈"上大下小"双峰模式,且随嵌岩比的增大,靠近桩底的峰值有向下退化的趋向。     

中风化极软岩桩的极限端阻力和极限侧阻力研究

针对山区极软岩上覆原生土很薄且新近填土较厚时,机械成孔桩即使按最大嵌岩深径比计算单桩的竖向极限承载力仍无法满足上部荷载要求的情况,利用现行规范推导出中风化极软岩桩的极限端阻力标准值和极限侧阻力标准值取值范围,并结合岩基载荷试验数据对取值范围进行了修正。提出了嵌岩桩按经验参数法计算单桩竖向极限承载力的思路,并结合工程实例中的桩载荷试验数据验证了此计算思路及中风化极软岩桩的极限端阻力标准值和极限侧阻力标准值取值范围的安全合理性。研究结果表明:中风化极软岩桩的极限端阻力标准值取值范围为1 500~3 800kPa,极限侧阻力标准值取值范围为140~280kPa,按新计算思路获得的单桩竖向承载力特征值比按嵌岩桩计算方法获得的数值可最大提高约12%,且计算深度大于8倍的嵌岩深径比。     

武汉中心大厦超长软岩嵌岩桩承载特性试验研究

武汉中心大厦建筑总高度438 m,基底压力不小于1 000 k Pa,现场开展了桩径为1 000 mm、桩长64.0~68.0 m、以微风化泥岩为桩端持力层的4根嵌岩桩承载能力的静载试验,并对桩身轴力与变形进行了量测。试验结果表明:3根桩(试桩STZ1、STZ2、STZ2A)的荷载-沉降曲线为缓变型,1根桩(试桩STZ1A)受桩端沉渣影响,其荷载-沉降曲线为陡降型。最大荷载作用时各试桩的桩顶沉降25.14~33.7 mm,桩端沉降0.8~3.2 mm,桩身压缩量占桩顶沉降量90%以上,呈现超长桩特征。超长软岩嵌岩桩的侧摩阻力发挥特性与非嵌岩超长桩的侧摩阻力发挥特性有较大差异。4根试桩的端阻比介于19.8%~28.1%。软岩嵌岩桩实测桩端阻力高于岩石单轴抗压强度,采用JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中的方法计算将低估其实际承载力。静载试验结果为本工程超长软岩嵌岩桩设计提供了依据,同时可为武汉地区超长软岩嵌岩桩实践与理论研究提供参考。     

大直径嵌岩桩承载特性的现场试验分析

嵌岩桩是一种钢筋混凝土现场灌注桩,桩身弹性模量与岩石地基弹性模量相接近,当桩身嵌入岩层后,能牢固地结合成为共同受力的整体结构.通过现场试验(静载荷试验和动测试验)分析,得出嵌岩桩的承载特性:嵌岩灌注桩的荷载传递和破坏特性主要与长径比、覆盖土层性质、嵌岩段的岩性和成桩工艺有关;大部分嵌岩灌注桩属于摩擦型桩;嵌岩灌注桩的嵌岩部分具有较高的侧阻力和端阻力;嵌岩桩的侧阻力与桩土摩阻力都是桩的侧阻力,但二者破坏机制、分布规律完全不同,桩土摩阻力沿桩的深度方向是均匀分布,而嵌岩桩侧阻力则是典型的非线性分布.     

大直径嵌岩灌注桩承载性状的试验研究

通过对大直径嵌岩灌注桩的竖向、水平静载现场试验 ,并结合对其桩身的应变测试、低应变桩身完整性检测 ,分析了填土较厚区域大直径嵌岩灌注桩的承载力性状及其影响因素。试验结果表明 ,具有一定嵌岩深度的嵌岩灌注桩 ,桩顶竖向荷载主要由嵌岩段桩侧摩阻力承担 ,桩身强度是影响水平承载力的主要因素。     

嵌岩桩尺寸效应及深度效应的室内试验研究

为了研究嵌岩深度超过4倍桩径的深嵌岩桩的桩径尺寸及嵌岩深度对桩基承载特性的影响,采用室内模型试验方法,通过室内3组(9根)模型试桩对其进行了研究与分析,内容包括桩径大小及嵌岩深度对深嵌岩桩基承载力的影响、嵌岩深度的变化对轴力传递的影响以及桩径尺寸及嵌岩深度效应对桩侧阻力、桩端阻力的影响等。研究结果表明:增大桩径和增加嵌岩深度对提高嵌岩桩基的极限承载力都是可行的,且增大桩径比增加嵌岩深度更为有利;从桩身轴力传递来看,随着嵌岩深度的增加,桩身轴力的分布主要集中在桩身上部;从桩侧阻力分布形态来看,桩侧阻力也主要分布在桩身的上部区域。对小直径桩基(D=50 mm)而言,随着嵌岩深度的增加,桩顶承受荷载的增大,桩身上部的极限侧摩阻力也随之增大;而对大直径桩基(D=90 mm)而言,桩侧摩阻力随桩径的增加而反而有所减小;从桩端阻力大小来看,在极限荷载作用下,桩基嵌岩深度越深、桩径越大,桩端阻力变化越小。     

岩体结构性对嵌岩桩承载变形性状影响的研究

目前,在对嵌岩桩的承载力计算时,一般只考虑岩块强度而未反映岩体成层性及其破损状态等岩体结构性的影响。通过数值计算讨论了岩体的结构性对嵌岩桩承载性状的影响,得到：岩体成层分布时,若桩端以下为硬持力层,则端阻所占总荷载的比例加大,沉降减小,侧阻的发挥受到限制;由于桩周岩体的风化破损程度不同,桩侧阻力沿深度分布不均匀,下部微风化岩石较上段侧阻力要大,但同一风化段内其值相差不大。     

南京地区大直径后注浆嵌岩桩静载荷试验研究

桩基静载荷试验是研究桩基承载力性能和工艺参数最为可靠的试验方法。基于4根直径1.2m桩端桩侧联合后注浆嵌岩钻孔灌注桩单桩静载荷试验,得到了试验桩的荷载位移曲线、桩身轴力分布特性、桩侧摩阻力分布特性和桩身承载力特性。试验表明:该4根试桩极限承载力均不小于50 000 kN,桩顶位移变形量均小于45 mm,位移控制能力表现较好;通过桩身轴力和桩身断面位移变形参数分析可知,桩顶位移变形主要来于非嵌岩段的桩身压缩变形,占总变形量的88%～92%;桩身轴力及侧摩阻力曲线表明嵌岩段的侧阻力并未充分发挥,端阻力占总承载力的比例相对较小,为6%～7%左右;桩基承载力主要由侧摩阻力承担,表现为摩擦桩。     

按桩顶沉降控制嵌岩桩竖向承载力的方法

结合现场嵌岩桩试桩资料,深入分析了嵌岩桩的竖向承载机理,并提出了按桩顶沉降量控制嵌岩桩竖向承载力的设想及其相应的计算方法,该方法可充分考虑桩侧土(岩)阻力及桩端岩层阻力的发挥程度,尤其适用于超长嵌岩灌注桩竖向承载力的计算,最后结合某大桥嵌岩桩静载荷试验数据进行了分析,理论计算与实测结果吻合良好。     

红砂岩嵌岩桩模型试验研究

针对红砂岩地区嵌岩桩的桩-岩界面摩阻特性进行现场模型试验,通过在桩身设置应变计来测量桩身轴力和侧摩阻力分布。模型试验研究表明:红砂岩嵌岩桩在整个加载过程中表现为端承摩擦桩,破坏模式为突变型破坏;桩侧摩阻力分布模式呈波动式的上大下小型分布,大小与施工质量有很大关系;其承载力比按现行规范计算的结果偏大,而且红砂岩软化使得承载力和侧摩阻力变小。分析认为,短桩侧摩阻力发挥较充分,并提出红砂岩嵌岩桩最佳嵌固深度为5倍桩径。     

基于桩-岩结构面特性的嵌岩桩荷载传递分析

嵌岩桩的荷载传递特性主要取决于混凝土-岩石界面的剪切特性.基于桩-岩结构面剪胀及破坏机制,建立适于弱质岩石嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得破坏及弹性条件下桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式,并由此推导出嵌岩桩的临界长度.基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,从理论上分析嵌岩桩桩径、桩-岩模量比、剪胀角对嵌岩桩荷载传递的影响,并提出有关设计建议.提出可近似考虑各因素综合影响系数η,可作为嵌岩桩承载性能的宏观控制指标.同等条件下,η值越大,嵌岩桩承载性能越好,能承受的极限荷载也越大.工程算例对比分析结果表明,理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值.     

DX嵌岩桩承载特性现场试验研究

DX桩作为一种新型变截面桩,可有效提高单桩承载力、控制桩顶沉降,近年来得到广泛应用。本文介绍DX嵌岩桩首次代替直孔嵌岩桩的现场静载试验及工程应用研究。根据桩身钢筋应力计及桩底压力盒实测数据,对其荷载沉降特性及承载机理进行了分析。结果表明:(1)DX嵌岩桩Q-s曲线变化平稳,未呈现明显加速变形趋势;(2)承力盘位于强风化泥质粉砂岩表层或中层,盘阻力发挥较早,占总承载力比例达23.3%~31.6%,承载作用明显;此外,当侧阻力及盘阻力达到其承载极限时,端阻力能进一步发挥,占总承载力比例达26.2%~37.4%,桩身各部分能协调工作;(3)将该成果应用在广州太平洋广场及广西防城港钢铁项目中,采用Ф600 mm DX嵌岩桩代替Ф800 mm直孔桩,可提高单桩抗压承载力63%,减小嵌岩深度3~5 m,节约混凝土方量40%~50%,缩短施工时间40%以上,降低单桩造价31%~37%,经济效益十分显著。     

基于桩–岩结构面特性的嵌岩桩荷载传递分析

 嵌岩桩的荷载传递特性主要取决于混凝土–岩石界面的剪切特性。基于桩–岩结构面剪胀及破坏机制,建立适于弱质岩石嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得破坏及弹性条件下桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式,并由此推导出嵌岩桩的临界长度。基于所获得的解答,深入探讨桩侧摩阻力和桩身轴力随深度变化的分布规律,从理论上分析嵌岩桩桩径、桩–岩模量比、剪胀角对嵌岩桩荷载传递的影响,并提出有关设计建议。提出可近似考虑各因素综合影响系数h,可作为嵌岩桩承载性能的宏观控制指标。同等条件下,h值越大,嵌岩桩承载性能越好,能承受的极限荷载也越大。工程算例对比分析结果表明,理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值。     

大直径灌注桩抗拔承载性状分析

根据5根大直径灌注桩现场抗拔静载试验和应力测试结果,分析了嵌岩桩荷载传递性状和嵌岩段摩阻力发挥过程一些特性,得到抗拔桩的桩周土层抗拔系数以及Q–s曲线呈缓变形的抗拔桩极限承载力取值方法。结果表明抗拔桩的曲线形状与持力层岩石风化程度和桩的嵌岩深度有关。同时根据嵌岩段摩阻力发挥过程特点,进一步探讨了影响嵌岩段摩阻力发挥值主要因素。     

双荷载箱技术深长嵌岩桩基承载特性试验研究

深长嵌岩桩是指嵌入岩层深度较大的桩,一般的试验方法难于准确测出嵌岩桩岩层的桩侧阻力和桩端阻力。双荷载箱技术根据不同的设计要求,将两个荷载箱埋置于桩身特定位置,按照不同的加载次序,可分别测出指定桩段的极限承载力,可解决部分传统试桩难以解决的问题。实测结果表明:该地区大直径深长嵌岩桩的桩顶的曲线主要是缓变型为主;从桩侧岩层摩阻力来看,勘探报告所提供的岩层极限侧阻力数值偏小;从桩侧、桩端阻力分布来看,在软岩地区嵌岩深度大小对承载力影响较大,嵌岩比越大,相应的承载力越大,变形越小。     

基于光纤监测钻孔灌注桩承载性能研究

为了研究湖州软土地区钻孔灌注桩侧摩阻力的发挥,采用光纤监测技术获取试桩在现场载荷试验中桩身轴力、桩侧摩阻力及桩顶沉降位移。通过对监测数据分析,结果表明：试验荷载下试桩为摩擦桩,摩擦桩的承载力提高主要由桩侧摩阻力决定,且随着桩顶荷载的增加各土层的侧摩阻力相应增加;上部的黏质粉土层侧摩阻力随着加载等级的增加相应增加并趋于极限,其他土层侧摩阻力也逐渐增加,其中桩承载力主要由中部粉质黏土层的侧摩阻力提供;在桩顶荷载较小的情况下,桩顶荷载由上部的土层侧摩阻力承担,轴力未传递到下部土层,下部土层对桩身侧摩阻力无发挥,桩端阻力为零。