桩侧注浆与扩底抗拔桩的极限载荷试验研究

相比于传统等截面抗拔桩,桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩能大幅提高抗拔承载力,具有较高的工程应用前景。笔者开展了有效桩长19 m的桩侧注浆抗拔桩和扩底抗拔桩的极限载荷对比试验,各3根试桩,均加载至极限破坏状态,同时开展桩身轴力与变形量测。从荷载位移曲线、桩身轴力分布规律、桩侧摩阻力发挥特性等方面对两种桩型进行了对比分析。试验表明,两种桩型相比于等截面抗拔桩的承载力提高机理不同:桩侧注浆使得有效桩长范围内各层土桩侧摩阻力普遍得到增强,实测桩侧摩阻力比勘察建议值提高33%~73%。扩底抗拔桩中等截面段侧摩阻力的发挥与勘察报告建议值相当,扩大头提供的抗拔承载力随加载值的增大而逐步发挥,在最大加载值时,扩大头承载力达到总加载的55%,超过等截面段桩侧摩阻力,扩大头的存在对于提高抗拔承载力作用明显。     

软土地区多种桩型抗拔桩侧摩阻力特性研究

近年来,对扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩这两种新型抗拔桩承载特性的研究受到广泛关注。依托上海虹桥综合交通枢纽工程,开展了等截面、扩底和桩侧注浆3种桩型抗拔桩的现场足尺对比试验。比较了各桩型桩侧摩阻力发挥特性的差异;并对典型土层在不同桩型中摩阻力的发挥特性进行了分析;将3种桩型抗拔桩的桩侧摩阻力实测值与规范推荐值进行了比较。进一步认识了软土地区扩底抗拔桩和桩侧注浆抗拔桩各自的荷载传递特性。     

成层土中抗拔桩与抗压桩的模型试验研究

为研究成层土中单桩在抗拔与抗压条件下承载能力、桩身轴力以及侧摩阻力分布规律的不同,进行了长细比大于40的抗拔桩与抗压桩室内模型试验,通过桩身内设置电阻应变片,测得各级荷栽下桩身不同深度的应变.分析表明:抗拔桩桩顶上拔量明显大于抗压桩桩项沉降量,因此抗拔桩设计时应综合考虑桩顶上拔量来确定抗拔承载力;抗拔桩与抗压桩的桩身轴力分布具有相似的特性;试验所得桩抗拔总侧摩阻力折减系数λ=0.62;抗拔桩与抗压桩侧摩阻力都是从上部开始发挥并向下传递,随着荷载的增加,上部侧摩阻力变化很小,桩身下部侧摩阻力迅速增长;成层土中粘土的抗拔侧摩阻力折减系数大于砂土.     

普通抗拔桩与托底抗拔桩荷载传递数值分析

基于FLAC3D有限差分软件,对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟分析,对比研究两种抗拔桩的荷载-位移曲线、桩身轴力传递特性及桩侧摩阻力分布等特性。结果表明:普通抗拔桩的极限承载力小于托底抗拔桩的极限承载力,荷载相同时普通抗拔桩的位移更大;两种桩型的荷载-位移曲线均主要由线性段构成,普通抗拔桩和托底抗拔桩在极限状态时均发生"突变型破坏";托底抗拔桩桩身轴力由下向上传递,普通抗拔桩桩身轴力由上向下传递,两者的轴力沿深度分布形式相反:普通抗拔桩轴力随深度增加而减小,托底抗拔桩随深度增加而增大;两种桩的摩阻力分布曲线相似,上部小,中下部大;荷载水平较低时,托底抗拔桩上部摩阻力大于普通抗拔桩,荷载水平较高时,除了桩端附近,托底抗拔桩全桩摩阻力均大于普通抗拔桩;桩侧摩阻力与桩土相对位移关系呈双曲线型分布。     

桩的泊松效应对抗拔系数λ的影响

考虑桩的泊松效应对抗拔桩和承压桩桩侧摩阻力的影响,推导了由于泊松效应而引起的桩侧摩阻力减小(增加)的计算公式,据此计算出抗拔桩和承压桩各自的侧摩阻力总和Qt、Qc,并求得理论抗拔系数λ=Qt/Qc.分析了桩的长径比、桩的泊松比、土体内摩擦角、桩土摩擦角等参数的变化对入的影响,得到一些有意义的结论,可为抗拔桩的设计工作提供参考.     

变截面嵌岩抗拔桩承载特性现场试验及数值模拟分析

铁塔下部多是采用桩基础,在我国西南山区实际工程应用中,一般须将桩体嵌入岩层,但由于基础需承受一定的水平荷载,对桩体直径设有限制,从而使设计偏于保守。文章在此基础上创新地提出变截面抗拔桩,通过现场极限载荷试验并结合数值模拟分析对其承载特性进行了研究,得出:对桩体嵌入岩层中的变截面抗拔桩,岩层提供的侧摩阻力对抗拔桩承载力提供主要的支持,且对抗拔力的增益效果与等截面桩接近;抗拔桩桩体进入岩石后,对比等截面桩,变截面桩桩身侧摩阻力的跳跃性增强,最大侧摩阻力一般发生在桩体进入岩石后1m内的位置,之后侧摩阻力大幅下降。侧摩阻力跳跃性的变化会直接影响桩身侧摩阻力的发挥,从而导致抗拔桩承载力的下降;利用有限元软件,实现了对桩径变化这一因素进行单一变量控制,得出在强风化岩层段,变截面桩桩身侧摩阻力要明显大于等截面桩;变截面桩在中风化岩层段侧摩阻力的发挥受上部侧摩阻力跳跃性变化的影响,有一定降低。     

地铁车站抗拔桩侧摩阻力试验研究

采用自平衡法和滑动测微计法对地铁车站的嵌岩抗拔桩进行了侧摩阻力试验,采用自平衡法进行了嵌岩桩的抗拔试验,同时在桩身埋设滑动测微管,研究桩侧摩阻力的分布规律。研究表明,桩侧摩阻力随深度自下而上递减,且受桩身弹性模量的影响。试验测试得到的摩阻力分布曲线需进行断面修正和回归处理方能得到合理的试验结果。自平衡试验方法可与传统的抗拔试验做对比,验证桩基抗拔承载力,试验结果可为相关抗拔桩测试提供参考。     

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。     

西宁火车站地下空间抗浮桩抗拔承载力试验研究

抗拔桩的应用愈来愈广泛。在进行抗拔桩设计时,通常是以桩的抗压侧摩阻力乘以折减系数λ_i(抗拔系数)作为抗拔侧摩阻力去计算桩的抗拔承载力。但由于抗拔系数λ_i的影响因素较多,取值区间较大,可能造成抗拔侧摩阻力的不准确性。利用原型试验测试抗拔桩的极限承载力是最直观、最准确方法。本文选择三根试桩进行破坏性静载试验,最大加载量为8 000 kN,得到抗拔桩的极限承载力,为设计提供客观参考。根据静载试验得到的Q-S曲线,运用MATLAB软件采用最小二乘法分别拟合出三种抗拔极限承载力预测函数模型的曲线,提出了适合该地区的抗拔桩极限承载力预测模型。     

小直径抗拔桩桩侧摩阻力取值探讨

通过不同规范对比分析和工程实例验证,对小直径抗拔桩桩侧摩阻力取值问题进行了探讨研究。对于大直径或者中等直径抗拔桩,桩侧摩阻力取值参考JGJ120—2012《建筑桩基技术规范》是合理的,但对于小直径抗拔桩,桩侧摩阻力取值参考JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》、《建筑基坑支护技术规程》或者CECS22∶2005《岩土锚杆(索)技术规程》时,单桩抗拔承载力特征值相差较大,实际工程中设计人员往往取值偏保守,即设计的单桩抗拔承载力特征值取低值。对于小直径抗拔桩,国内尚没有相关的设计规范,设计人员往往参考锚杆的设计思路进行设计,但其受力机理与锚杆受力机理不同,这样小直径抗拔桩桩侧摩阻力如何取值成为设计的关键。     

桩身残余应力的机理分析与测试方法

桩基静载试验中,忽略桩身残余应力,虽然不会影响桩基极限承载力的大小,但会影响桩侧摩阻力和端阻力的真实值。分析了残余应力产生的原因、机理和效果,分析和总结了残余应力的现场测试方法,并通过现场试桩实例分析了忽略桩身残余荷载对桩侧摩阻力和桩端阻力的影响。结果表明,忽略残余荷载的存在,竖向抗压桩静载试验结果会高估中性点以上桩段侧摩阻力和低估中性点以下桩段侧摩阻力和桩端阻力,会高估桩的竖向刚度。为了很好地了解和洞察桩基的荷载传递机理,在桩基静载试验中,建议在试桩前后系统地采集桩身测试元件读数,不能在试桩前人为地将测试元件读数设置为零。     

DX桩抗拔承载力机理的现场试验研究

通过大比例尺的现场模型DX桩静荷载试验 ,对DX桩的抗拔性能和荷载传递机理进行了研究。结果表明 ,DX桩的抗拔承载力明显大于同等条件下的等截面桩 ,且DX桩的荷载 -上拔位移关系呈缓变形 ;DX桩的承力盘发挥的端承阻力在总抗拔承载力中占有较大比例 ;由于DX桩承力盘发挥了挤压效应 ,DX桩桩身的平均单位抗拔侧阻力值也明显大于等截面桩。对等截面抗压桩、等截面抗拔桩和DX抗拔桩的侧阻力进行了比较 ,对承压和上拔两种加载方式下的侧阻力差异进行了分析     

软土地区扩底抗拔桩应用的探讨分析

综合整理分析了软土地区扩底抗拔钻孔灌注桩破坏形态及受力机理研究,并通过有限元手段对该种桩型的承载性状进行模拟分析,通过理论与模拟分析,初步得出了扩底抗拔桩承载的几种特性,对扩底抗拔桩的承载力计算方法的确定提供一定的理论及计算支撑。     

南京三江口旋挖钻孔灌注桩承载特性试验研究

通过南京三江口旋挖钻孔灌注桩静载荷试验与轴力测试,分析了旋挖钻孔灌注桩的荷载传递机理和承载特性。研究结果表明,试桩为摩擦型桩,其竖向承载力主要由桩侧摩阻力提供,且侧摩阻力明显大于按桩基规范所确定的数值。同时,对试桩的抗拔力和水平承载能力进行了测试。     

Internal force calculation and supporting parameters sensitivity analysis of side piles in the subway station excavated by Pile-Beam-Arch method

The Pile-Beam-Arch (PBA) excavation method is widely used in subway station construction for it greatly reduces ground settlement caused by excavation. The stress state of side piles is extremely complex in the supporting system of the subway station excavated by PBA method. This paper deduces the internal force calculation formula for side piles under the most unfavorable loading state with the vertical force considered. Testing apparatus which can model the actual loading state of side piles are designed. Single-factor sensitivity analysis is conducted by means of the reduced-scale model test and numerical simulation to study the three supporting parameters (i.e. pile diameter, pile spacing and buried depth). Results indicate that: the additional bending moment induced by the vertical load at the pile top should be considered in internal force calculation of side piles; values from the deduced theoretical calculation formula agree with the test values; horizontal displacement of the pile body reduces significantly and the bending moment increases greatly with the increase of pile diameter or the decrease of pile spacing; the pile bottom basically meets the constraint condition of the fixed end when the buried depth is two times of the excavation depth. Under the test conditions of this paper, critical sensitivity values of three supporting parameters, i.e. pile diameter, pile spacing and buried depth, are respectively 32 mm, 2d (pile diameter) and 2h (excavation depth). It’s more economical and effective to adopt the scheme of increasing pile diameter than the scheme of narrowing pile spacing when there’s a high requirement for displacement control of side piles.     

酸性土腐蚀对钢桩基础承载性能的影响

土质酸性是导致钢桩腐蚀的主要原因之一。服役于酸性土中的钢桩将会被侵蚀,导致桩身材料劣化,影响了桩基的安全性和耐久性。为了了解腐蚀桩的承载性能,通过中性和模拟酸性土两种环境下的桩基室内模型试验,测得腐蚀前后承台沉降量和桩端阻力值随桩顶加卸载的变化规律以及地面堆载固结过程中各土层沉降量、桩端阻力值、桩身轴力值以及桩侧摩阻力的变化情况。研究表明,由于腐蚀钢桩表面产生大量疏松的锈蚀产物,使桩–土界面的黏着力大大降低。桩顶承台的沉降量较未腐蚀桩大,腐蚀桩的桩端阻力值比未腐蚀桩大。而在堆载固结条件下,由于堆载作用不仅加速了桩间土体的固结,桩–土界面再次挤密,单桩以及群桩中各桩的桩端阻力值减小。腐蚀桩的中性点位置明显下移,腐蚀率越大的桩,桩侧负摩阻力的增加值越大,腐蚀前后中性点位置处桩身轴力变化率越大。研究成果可以为腐蚀条件下各类桩基载荷性能研究提供参考。     

桩侧注浆抗拔桩的试验研究与工程应用

为研究桩侧注浆抗拔桩的性能,结合上海白玉兰广场工程开展了9组桩侧注浆抗拔桩现场足尺试验,其中3组试桩采用了双套管技术,将工程桩桩顶标高以上桩身与土体隔离开,以使试桩与工程桩的实际受荷状态更接近。基于试桩结果,首先比较了常规和采用双套管两种试桩荷载位移曲线的差异;其次研究了注浆后桩侧摩阻力的发挥及与规范推荐值的比较;采用指数函数拟合本次试验结果并预测试桩抗拔极限承载力。背景工程最终采用了桩侧后注浆抗拔桩,相比于常规等截面桩大幅提高承载力,并节约混凝土用量和减少泥浆排放量,具有较好的经济及环保效益。     

不同受载方式下桩侧阻的渗水力模型试验研究

利用ｎ·ｇ渗水力土工模型试验对垂直受载桩在桩顶压桩，桩顶拔桩及桩底托桩等受载方式下的桩侧摩阻力的发展规律进行了试验研究，得到了侧阻与位移的关系、侧阻强度沿桩身的分布以及侧阻强度和相应截面位移之间的关系，试验成果在一定程度上揭示了侧阻发展的机理。     

超长钻孔灌注桩后压浆技术在天津软黏土地基中的应用

后压浆技术是指成桩时在桩底或桩侧预埋压浆管和压浆装置,待钻孔灌注桩身达到一定强度后,通过压浆管路,利用高压压浆泵,将固化液注入桩端和桩侧。浆液经过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等物理或化学作用的单独或共同作用,使桩端阻力和桩侧阻力得到不同程度的提高,从而改善桩基承载性能,减少沉降。     

加筋水泥土锚桩在基坑中锚固机理的试验研究

基于静载试验,阐明了锚桩桩的荷载一变形规律,提出软土流变应力控制、桩侧土应力集度控制是锚桩桩在淤泥质软土基坑中成功应用的关键,建立了锚桩桩的加固、空间骨架原理,以达到稳定边坡的目的。