广东地区大直径超长钻孔灌注桩荷载传递特性试验研究

 通过广东软土地区大直径超长钻孔灌注桩大吨位静载试验,分析了该地区大直径超长钻孔灌注桩承载特性及荷载传递机制,为该地区大直径超长桩的理论研究和工程应用提供了宝贵的参考数据。实测结果研究表明：试桩的Q-s曲线呈缓变型,桩端承载力分担总荷载比例均低于15%,表现为摩擦桩特性;随桩顶荷载增加,桩土相对位移沿桩身的递增幅度呈先增大后减小的趋势,淤泥质粉质黏土和淤泥达到极限侧摩阻力所需的桩土相对位移分别为17和6 mm,砂土达到极限侧摩阻力所需桩土相对位移22～27 mm,桩身上部土层侧摩阻力发生不同程度的软化;桩身上部粉质黏土的桩土相对位移为18～23 mm,在桩土相对位移达40 mm时,下部粉质黏土层侧摩阻力达到极限值的87%以上,桩土相对位移继续增大时,侧阻增加趋势较为平缓,并逐渐接近于极限值;风化砂岩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而增大,极限荷载下侧摩阻力未完全发挥;桩端阻力随着桩端沉降量的增加呈加工硬化型。     

超长大直径钻孔灌注桩的承载力检测与分析

介绍了用锚桩反力法对某近海桥梁工程试验桩进行承载力检测的情况，给出了该桩的极限承载力推荐值及桩侧摩阻力实测值；分析指出大直径钻孔灌注桩的尺寸效应、成孔时间及泥浆厚度是桩侧摩阻力实测值小于勘察报告推荐值的主要原因；并提出对桩径小于800mm的钻孔灌注桩，无论是砂层还是粘性土层，同样存在桩侧摩阻力尺寸效应现象。     

土性经验公式在基桩极限承载力分析中的应用

针对粘性土和砂土的不同特性,分别给出了桩侧极限摩阻力及桩端阻力的工程经验公式。粘性土中桩侧极限摩阻力和桩侧阻力与土体的不排水抗剪强度联系在一起;砂土中桩侧极限摩阻力和桩端阻力与土体的上覆有效应力联系在一起,并考虑了大直径桩的应力释放效应。通过两个算例探讨了粘性土中桩无量纲极限承载力与桩身长细比、桩径及土体内摩擦角、不均匀系数的关系;探讨了砂土中桩无量纲极限承载力与桩体长细比、桩径和砂土极限状态摩擦角、相对密实度的关系。最后,通过一个工程实例对本文方法进行了验证。本文方法可在初步设计时预估基桩的承载力。     

上海中心大厦大直径超长灌注桩现场试验研究

中国在建第一高楼上海中心大厦（ 632 m ）采用了直径为 1 m 、桩端埋深 88 m 的大直径超长灌注桩,有别于金茂大厦（ 420 m ）、上海环球金融中心（ 492 m ）另两栋超高层建筑所采用的钢管桩。通过现场试桩验证成桩可行性及承载力取值,试桩载荷试验加载至极限,采用分布式光纤量测桩身应变,同时为研究上海软土地区大直径超长灌注桩承载特性及荷载传递机理提供了有价值的数据。试验结果表明：试桩破坏前,Q – s 曲线近似为线性,破坏时,桩体发生刺入变形; 桩侧桩端联合后注浆桩与桩端后注浆桩在侧摩阻力分布及发挥性状方面存在显著差异; 黏性土中桩侧摩阻力充分发挥所需桩土相对位移小于 5 mm ,砂性土中小于 10 mm ;桩土相对位移超过极限位移后,埋深较浅的黏性土中由于桩土相对位移大出现明显的软化现象;与规范值相比,有效桩长范围内浅部土层中桩侧摩阻力小于规范取值下限,深部土层中桩侧摩阻力达规范取值上限的 2 倍以上;试桩端阻比较小,表现出摩擦型桩特性;桩身压缩占桩顶沉降 95% 左右,桩顶沉降主要由桩身压缩产生。试桩试验为上海软土地区 600 m 超高层建筑首次采用灌注桩提供指导和技术支持。     

黏性土中大直径超长钻孔灌注桩承载性状及单桩沉降分析

基于太湖湖沼相沉积土地区某在建轨道交通工程的4根试桩现场静荷载和桩身应力测试试验,研究该地区大直径超长钻孔灌注桩竖向荷载下的侧、端阻力发挥特点,并利用一维杆系结构有限单元法与剪切位移法相耦合的混合法分析大直径超长钻孔灌注单桩沉降。研究结果表明：大直径超长钻孔灌注桩单桩受竖向荷载时,侧、端摩阻力发挥呈现从上到下逐步发挥的特点,且侧、端阻力非同步发挥,相互影响;侧摩阻力发挥极限值所需桩土相对位移为4～7 mm;应用可考虑桩周介质的非均质性、边界上剪切滑移非线性等复杂性质的有限元法和剪切位移法相耦合的混合法,可成功预测分析单桩沉降。     

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。     

大直径钻(冲)孔嵌岩灌注桩垂直承载性能的试验研究

通过二组大直径钻（冲）孔灌注桩的垂直静载试验,分析了大直径钻孔灌注嵌岩桩和非嵌岩桩的荷载传递规律和垂直承载力性状,并提供了一些岩土极限侧摩阻力和极限端阻力,供今后设计同类型桩时参考。     

粉土地区后注浆灌注桩承载力试验研究

对粉土地区某工程中采用桩端桩侧后注浆技术的4根试桩进行了竖向静荷载试验。为量测桩身轴力,在桩体不同截面处埋设了钢筋应力计。分析了后注浆钻孔灌注桩的承载性状,并研究了不同深度处桩侧摩阻力与桩土相对位移之间的关系。试验表明:后注浆技术可有效提高单桩承载力和减小沉降量;桩侧后注浆可有效提高侧摩阻力。本试验场地,桩侧摩阻力达到极限摩阻力时的桩土相对位移约为5mm～10mm,后注浆侧阻力增强系数约为1.8～2.7。     

软土地区大吨位超长试桩试验设计与分析

温州350 m超高层中超长桩加载2800 t的试桩静载试验设计与分析表明：在地表土质承载力较低场地进行大吨位堆载试验时,可选择桩梁式堆载支墩–反力架装置来完成试验。对超长桩来说,在最大加载条件下,实测桩端阻力仅为桩顶荷载的25%左右,超长桩表现为端承摩擦桩性状。在使用荷载下,桩顶沉降的90%以上来自桩身压缩,在进行超长桩设计时,要充分考虑桩身质量对试桩沉降的影响。同时,桩底沉渣清除的干净与否,也直接影响超长桩的沉降。超长桩桩侧上部土层摩阻力具有不同程度的软化现象,而中下部土层侧摩阻力具有较弱的强化效应,因此在超长桩承载力计算时,不同深度土层的桩侧阻力和桩端阻力都应乘以相应不同的修正系数。试验结果显示淤泥土、淤泥质黏土、淤泥夹粉砂土中极限侧阻充分发挥所需的桩土相对位移阀值分别约为5～7 mm、6～8 mm和8～10 mm。     

钻孔灌注桩承载力取值的探讨

本文通过对厦门地区一些钻孔灌注桩在荷载作用下桩顶及桩端沉降的测试,并对充分发挥侧摩阻力和端阻力所需的桩顶沉降进行了分析,认为钻孔灌注桩承载力的充分发挥应考虑桩端阻力充分发挥所需的桩端土压缩量,提出了钻孔灌注桩承载力取值看法。     

钻孔灌注桩的荷载传递性能

本文分析了两根钻孔灌注桩的原位试验资料,桩身内埋设了量测元件。桩的荷载传递试验结果表明:在桩端以上5倍桩径范围内,桩侧摩阻力的发挥与桩端力大小有关;粘土层的摩阻力充分发挥时所需要的极限位移值与土层的埋藏深度有关;桩端阻力发挥时所需要的桩位移,砂土约为桩径的3％,粘土为1.5％,均较魏锡克（A.S.Vesic,1970）报导的打入桩结果为小。     

深厚软土中大直径灌注扩底桩受力性状试验研究

通过对深厚软土地基中大直径深长灌注桩及扩底桩的桩孔孔径的实测及静载荷试验下桩身埋设钢筋计的测量,得到了桩身轴力实测资料和静载荷试验数据。基于以上实测资料研究了软土中持力层为粉质黏土、粉砂的大直径深长灌注桩及扩底桩的承载特性和荷载传递机理,重点分析了大直径深长灌注扩底桩与普通灌注桩承载特性及荷载传递的不同点,并得到了扩底桩桩端阻力、桩侧摩阻力发挥规律。研究表明,深厚软土地区大直径深长钻孔灌注扩底桩的侧阻先于端阻发挥,同时其荷载传递与一般的灌注桩不同,扩底桩的桩端扩大部分对承载能力影响较大,不仅影响到桩端阻力的发挥,还影响到桩侧阻力的发挥。这都为今后大直径灌注扩底桩的理论研究和设计应用提供了重要的参考作用。     

黄土地基中超长钻孔灌注桩承载性状试验研究

为了研究黄土地基中超长钻孔灌注桩的承载性能、桩身轴力传递规律、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对西安地区6根超长钻孔灌注桩进行单桩静载荷试验,采用滑动测微计测试每米范围内桩身轴力的变化。可以发现,黄土地基中超长钻孔灌注桩的Q-S曲线呈缓变型,在最大荷载时都未达到破坏状态;桩身轴力传递规律和桩侧阻力的发挥与成孔工艺、桩长、桩周土层性质密切相关。由于黄土地基中的粉质黏土和粉土具有强结构性,测试得到的极限侧阻力远比规范值要大,使得黄土地基中超长钻孔灌注桩具有较大的承载能力,但桩端阻力和桩侧阻力并非同时发挥,建议在设计时考虑端阻力的发挥度,桩侧摩阻力和桩端阻力采用不同的分项系数。     

煤系地层人工挖孔桩承载特性现场试验研究

为获得煤系地层的桩基承载特性，利用荷载箱放于桩底的自平衡静载试验，直接测得了大直径人工挖孔桩的桩侧摩阻力和桩端承载力。试验结果表明：侧阻的荷载传递函数为双曲线，位移4~5mm时的侧阻可达极限值的90%；煤层侧阻发挥特性更加接近破碎岩层而非土层；极限侧阻的大小落于JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中强风化软质岩一档的较低值(干作业钻孔桩)。端阻的荷载传递函数为理想弹塑性双折线，充分发挥端阻所需位移约为桩径的1%；煤层端阻发挥特性既不同于土层，也有别于岩层；极限端阻的大小高于规范强风化软质岩的上限值(干作业钻孔桩)，接近中密粗砂的上限值(干作业挖孔桩)。桩位附近靠近孔口高程的煤层岩基载荷试验表明，该法可用于确定短桩的桩端刚度，但用于确定桩端极限承载力则会得到明显偏小的结果。     

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。     

桩端土强度对桩侧阻力影响的研究

桩端阻力和桩侧阻力不是相互独立的,桩端土强度的提高会提高桩身侧阻,尤其是桩端附近桩侧土的侧摩阻力。通过静载试验研究了桩端下沉渣厚度不同以及桩端持力层不同时的超长桩实测桩侧摩阻力,阐述了桩端强度提高对桩侧摩阻力的强化作用,发现提高桩端土的强度不仅可以减小桩端沉降,还可以使桩身总侧阻提高进而可以提高单桩的极限承载力;同时运用莫尔–库仑理论分析了桩端土强度对桩侧阻力影响的作用机制。     

基于沉降控制的组合后压浆灌注桩承载力计算研究

以沉降控制标准为原则来确定后压浆灌注桩的承载力有着重要的实际意义。基于石首长江公路大桥工程开展的6根大直径钻孔灌注桩现场静载试验,通过对比分析桩端桩侧组合压浆桩压浆前后的试验结果,研究了组合后压浆对深厚细砂层钻孔灌注桩承载变形性状的影响,在此基础上通过统计得出了在不同桩顶沉降条件下桩端阻力增强系数、桩侧阻力增强系数的取值范围,并给出了一种基于沉降控制标准的组合后压浆桩承载力设计方法,最后通过工程实例验证了该设计方法的合理性。结果表明,组合后压浆条件下的深厚细砂层钻孔灌注桩承载变形性能显著提升,且承载力提高幅度随着桩顶沉降的增加逐渐增大;组合后压浆桩加载至极限状态时,其极限承载力至少提高66%,且能有效地控制桩基沉降量;同时组合压浆后能有效地改善桩端支承性能与桩侧受力特性,显著提高桩端阻力和桩侧摩阻力,并对桩基的荷载传递特性产生明显影响。此外,设计计算方法能较好地给出组合后压浆桩荷载沉降关系的范围,可保守地将计算结果的下限作为工程设计使用。