深大基坑开挖对桩基的影响及其检测技术问题研究

深大基坑开挖卸荷导致土体回弹隆起,对坑底桩基形成不可忽视的影响。目前采用的地表试桩测试技术,桩基工作条件与基坑开挖到坑底时的工程桩具有明显不同。结合软土深大基坑工程实例,分析土体开挖卸荷对坑底工程桩的影响,并根据桩基承载力与承载性状等的变化,初步探讨了静载试验、自平衡试验、钻芯法试验以及钻芯孔内摄像等桩基检测方法在基坑开挖影响的桩基承载性状测试中的应用,获得了开挖卸荷条件下的单桩承载力特性、桩位偏移以及拉断上拔破坏等缺陷评估方法。     

基于静力触探试验的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失预测研究

选取典型成层地基场地并设计试坑开挖卸荷试验,开展了基于静力触探(CPT)测试的基坑开挖卸荷单桩水平承载力损失程度预测研究。通过在试坑开挖卸荷前后进行CPT原位测试,得到了试坑开挖卸荷前后的CPT贯入锥尖参数变化规律。进而基于CPT测试p–y模型研究了基坑开挖卸荷前后邻近既有单桩的水平承载力损失及桩身弯矩分布特征。分别考察了基坑开挖卸荷后邻近桩基试桩加载模式下的残余水平承载力和桩顶加载联合土体位移共同作用下的卸荷桩基水平承载特性。研究表明,依据真实卸荷土体CPT参数更能准确预测桩基水平承载力损失程度及损失特征,卸荷桩设计阶段须同时考虑卸荷桩较自由场地桩基的水平承载力损失及土体运动位移对桩基水平承载的影响。以上研究为合理确定基坑开挖引起的既有桩基水平承载力损失提供了一种技术思路,同时对卸荷桩水平承载性能评价具有参考意义。     

基坑开挖对抗拔桩极限承载力影响的模型试验研究

采用模型试验的方法研究了砂土地基中基坑开挖对抗拔桩极限承载力的影响,试验过程中考虑了基坑开挖直径、开挖深度及坑底以下有效桩长不同的情况,共进行19组试验。试验结果表明：开挖深度相同时,基坑开挖直径越大,抗拔桩极限承载力下降越多,开挖直径为30 cm（10d）时,抗拔桩极限承载力较开挖前有明显下降,随着开挖直径的继续增加,极限承载力继续下降,但下降幅度逐渐减小,并趋于一个稳定值;开挖深度相同时,坑底以下有效桩长越短,开挖后抗拔桩极限承载力损失比例越大;开挖卸荷后坑内土体处于超固结状态,抗拔桩极限承载力大于土体为正常固结状态时,开挖深度相同时,坑底以下抗拔桩长度越短,开挖后桩周土体超固结比越大,抗拔桩极限承载力与土体正常固结状态相比增加比例越大;坑底以下有效桩长相同时,开挖深度越大,开挖后桩周土体超固结比越大,抗拔桩极限承载力也越大。     

传统静载实验对桩基承载力特性的影响

为研究锚桩、堆载平台等试验因素对桩基承载力特性的影响效应及其影响机制,运用Plaxis2D程序建立相关模型。通过模型试验对外部条件均相同的单桩在理论受力试桩、锚固法试桩、堆载法试桩这三种试桩方式下桩的荷载位移曲线、桩侧摩阻力进行比较分析。在此基础上,通过改变锚桩、堆载平台与试桩的间距进行一系列数值仿真试验,对相应试桩承载特性曲线进行比较分析,探讨试桩方式对桩基承载特性的影响机制,且讨论桩基规范中对于静载试验中相应规范的合理性。结果表明:与理论受力桩相比,锚固法试桩时由于锚桩对试桩侧土体的竖直、水平向应力具有减小作用,从而得到的桩极限承载力偏小,桩顶沉降偏大;堆载法试桩时由于堆载平台对试桩侧土体的竖直、水平向应力具有增大作用,从而得到的桩极限承载力偏大,桩顶沉降偏小。在桩基工程设计中应考虑静载实验时试桩方式对桩基承载力的影响效应。     

开挖条件下黏土中单桩竖向承载特性模型试验与分析

利用已有的离心机预固结加荷装置,开发了一套可以有效控制超固结比的模型桩竖向加荷系统,进行了开挖条件下饱和黏土中单桩竖向承载特性的室内模型试验。在模型试验用高岭土单元体试验的基础上,考虑开挖引起土体K0系数和不排水抗剪强度变化对桩侧极限摩阻力的影响,提出了开挖卸荷条件下饱和黏土中单桩竖向承载特性的非线性简化计算方法,并通过与模型试验结果进行对比验证了计算方法的正确性,算例分析表明:开挖将会使得竖向桩顶刚度和极限承载力的降低,合理的预测方法应该既要考虑开挖卸荷引起的桩侧土上覆压力的减少,又要考虑桩侧土体K0值和不排水抗剪强度的提高。     

深基坑开挖条件下抗拔单桩承载力性状研究

通过对基坑工程坑底工程桩桩顶位移与桩身轴力的实测结果进行分析总结,发现坑底工程桩在基坑开挖后,由于土体卸荷回弹产生较大的桩顶位移与拉力。为研究深基坑开挖条件下抗拔单桩承载力变化特性,采用有限元分析软件ABAQUS,建立二维轴对称模型,对不同桩长、桩距、开挖深度与开挖半径对坑底抗拔单桩承载力的影响进行了分析。研究结果表明,桩长和桩径可以显著影响开挖后抗拔桩承载特性,可以通过增加桩长与桩径提高抗拔单桩承载力;开挖深度和开挖宽度共同影响坑底抗拔单桩承载力,主要影响基坑开挖后桩体受力特性,对单桩承载力影响较小。因此,当基坑开挖宽度和开挖深度确定后,合理的选择桩长与桩径十分必要。     

深基坑开挖引起的桩基承载力损失和桩身附加拉力简化计算方法

对于深大基坑工程,当桩基础在基坑开挖之前已经施工完成时,在基坑开挖过程中,桩基础将因土体卸荷松弛而导致承载力降低。另外,坑底以下土体隆起将在桩身产生附加拉力。从理论推导入手,提出一种既简便实用又能合理评估开挖卸荷对桩基基础影响的简化算法,主要用于计算开挖卸荷引起的桩基础承载力降低值和土体回弹引起的桩身附加拉力。并结合桩基础开展参数分析,获得了基坑开挖时桩基承载力和桩身附加拉力随开挖深度和桩径的变化规律,并提出几点应对建议,供工程技术人员参考。     

基坑开挖对桩基承载力的影响及β法的工程应用

采用基于有效应力原理的β法结合具体工程的试桩结果进行分析,揭示了基坑开挖导致坑底试桩极限承载力降低的内在原因,认为开挖段侧摩阻力的影响只是二者承载力差异的次要因素,更主要原因是桩顶截断标高所在平面以上未开挖土层在桩周土中产生的附加应力的影响。这种影响不仅体现在基坑开挖深度对承载力差异的影响上,也体现在基坑开挖宽度及桩基在基坑中的位置对承载力差异的影响上。     

双套筒对非摩擦段钻孔灌注桩承载力影响试验研究

设计试桩对于建筑物桩基选型及单桩竖向承载力的验证有重要作用.通常情况下,对于桩基非摩擦段的桩侧摩阻力,在试桩阶段一般将开挖面以上各土层桩身极限摩阻力标准值进行经验计算,再将其从试桩承载力中扣除后作为实际工程设计参数,但对于超深基坑的桩,开挖段长度更长,采用以现场试验值减去经验计算值的方法会造成更多误差,存在一定风险.为准确获得开挖后桩基的实际承载力,试验中对采用双套筒和不采用双套筒情况下桩基的承载力数据进行对比.经试验研究所总结的结论和经验可为相关项目提供参考.     

深开挖卸载条件下坑底群桩受力特性的有限元分析

大面积的深基坑坑底往往设置密集的工程桩,深开挖导致的土体卸荷回弹作用会对这些工程桩产生强烈的影响。采用ABAQUS软件建立平面有限元分析模型,对深开挖过程中坑底群桩的受力特性进行研究,确定桩顶抬升量、桩土相对位移、桩身轴力和桩侧摩阻力的分布。最后在开挖结束时对各工程桩重新加载,根据Q-s曲线来判断其抗压承载力和抗拔承载力。结果表明,工程桩的承载力与其在基坑平面中的位置有关。     

近间距下穿高架群桩的基坑施工可行性

应用平面有限元软件对上海某地道下穿轨道交通11号线基坑施工进行了模拟分析。基坑开挖造成的土体侧向卸载,影响着临近群桩基础的安全。分析结果表明:临近桩基侧移与围护桩变形有一定的相关性,发生最大侧移的地方均位于基坑开挖面处,而围护桩弯矩的发展变化跟支撑位置和刚度有着直接关系;基坑开挖造成的侧向卸载作用对临近桩基的影响明显大于对承台的影响;不考虑桩基侧移的情况下,侧向卸载造成摩擦群桩承载力降低量可忽略;围护结构支护状态的有效性对减少临近桩基侧移和保持群桩承载力起到关键作用。     

超深开挖对单桩的竖向荷载传递及沉降的影响机理有限元分析

目前对于超深基础下的桩的设计尚未考虑超深开挖、坑底隆起对桩产生的作用。现场采用静载试验确定单桩承载力时也仍采用常规的地表加载并扣除开挖深度范围内桩侧摩阻力的方法,没有考虑深开挖效应的影响。采用经实际工程算例验证的土参数、桩身材料参数和桩土接触面参数,在均质土中建立了轴对称有限元模型,对三种不同试桩方法进行了模拟。通过开挖模拟,首先揭示了深开挖对桩的影响效应,在此基础上,对超深开挖对桩在开挖后再加载的荷载传递机理和沉降机理进行了研究。与常规试桩法和套管试桩法中的基坑底以下相同桩长的桩相比,超深开挖产生的影响效应使桩的极限承载力降低,竖向刚度减小,相同荷载下沉降加大,且其沉降中桩整体刺入所占的比例显著大于其它两者。桩侧摩阻力完全发挥时需要的桩土滑移量增大。此外,超深开挖可在桩身中产生较大的拉力,桩身中下部钢筋不能随意减少。     

CFG桩复合地基基坑开挖新方案的探讨

近年来,水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩)以其低成本、高承载力、方便施工等优势广泛应用于高层住宅建筑中.但CFG桩在基坑开挖过程中,如开挖方法不当会造成桩身断裂等情况,直接影响成桩的质量和施工进度.本文结合某高层建筑CFG桩复合地基基坑开挖过程中产生的断桩情况,分析了在基坑开挖过程中影响桩体断裂的不确定因素和基坑开挖过程...     

深基坑开挖对坑底桩受力变形特性的影响研究

随着基坑开挖深度不断加大,基坑开挖过程对已施工坑底工程桩的受力和变形影响不容忽视,针对该问题,对深开挖条件下桩基进行了桩身内力及位移的工程现场实测。对比分析不同位置及不同长度的坑底桩基在开挖过程中的受力和变形规律。结合工程建立三维数值分析模型,基桩采用钢筋混凝土损伤模型,探究了基坑开挖深度、桩的相对位置等因素对桩身轴力、桩土侧摩阻力和桩身刚度的影响规律。结果表明：基坑开挖过程中,桩身受拉力作用;桩身混凝土在产生塑性应变前,桩身拉力随开挖深度增加逐渐增大;桩身混凝土应变超过极限拉应变后,拉力开始逐渐降低,桩身塑性区侧摩阻力变化显著。此外,坑底桩位置和桩长是影响其受力变形特性的重要因素。相同位置处,长桩的桩顶竖向位移更小;靠近基坑中心部位的桩顶竖向位移大,桩身塑性拉应变区较大。     

疏排桩-土钉墙组合支护结构排桩荷载分担比试验研究

对10个疏排桩-土钉墙组合支护结构进行离心机模型试验。基于试验结果,提出排桩荷载分担比的计算模型,探讨排桩荷载分担比的变化规律以及影响因素,并提出简化计算式。研究结果表明：当基坑挖深较小时,支护结构的荷载主要由土钉墙承担,排桩承担的荷载较小,随着开挖深度的增加,土拱效应将支护结构范围内的土压力不断传递给桩身,排桩承担的荷载越来越多,最多可达到总荷载的90%以上;增加土钉长度、减小土钉间距既可有效减少排桩分担的荷载,同时还能明显提高整个支护结构的整体稳定性;当桩间距在一定范围内时,增加桩间距能减小排桩荷载分担比,但是桩间距过大会明显降低整个支护结构的稳定性;土钉竖向间距对排桩荷载分担比的影响比土钉水平间距更为明显。     

基坑开挖卸荷引起的公路桥梁桩基变形受力响应

采用两阶段分析法分析基坑开挖卸荷作用下公路桥梁的受力变形规律,首先基于明德林解析解,利用复合辛普森公式进行数值积分求解得出基坑侧壁卸荷与坑底卸荷同时作用下土体内桩体位置处的水平附加应力; 其次采用Kerr三参数地基模型建立公路桥梁桩基的挠曲微分方程,结合水平附加应力,利用有限差分数值计算方法得到桩基挠曲微分方程的数学解析矩阵表达式。利用所得计算公式对公路桥梁桩基附近有基坑开挖的工况进行计算,并通过与数值模拟计算结果的对比验证所提计算方法的有效性; 最后针对桩基轴向荷载大小、基坑与桩基距离及基坑三维尺寸进行了影响因素分析。结果表明:桩基轴向荷载的变化对桩基水平位移及桩身弯矩影响不明显; 随着桩基与基坑距离的加大,桩基水平位移及最大弯矩逐渐减小,并且在较大距离范围内桩基水平位移及弯矩变化愈发平缓; 开挖深度对桩基水平位移及弯矩的影响远大于开挖长度和开挖宽度,基坑开挖宽度对桩基的影响最小。