岩溶地基上桥梁桩基设计优化方法研究与实例

结合岩溶区某桥梁基桩优化设计实例,提出针对基础下并非所有基桩桩端都存在溶洞的情况,通过合理设计承台梁和各桩桩径的方式来减小桩端存在溶洞基桩的桩顶分配荷载,尽量将该类基桩奠基标高设置在最上层顶板上,达到减小岩溶区桩基工程处治难度的方法。在此基础上,根据桩端下存在与不存在溶洞基桩刚度的差异,在分析溶洞顶板沉降计算方法后,解决了差异地基上桩基承台梁内力计算问题。将该方法应用于工程实例中,在分析承台梁刚度和桩径对基桩桩顶荷载分配的影响后,对该桩基础进行优化设计并取得了良好效果。     

超长桩荷载-沉降关系非线性迭代计算方法

基于超长桩试验资料,提出桩侧广义双曲荷载传递模型以反映桩侧土弹塑性、软化与稳定三阶段工作特性,桩端采用双曲线荷载传递模型模拟土的非线性变形特性,并引入混凝土的Rusch模型来考虑高荷载水平作用下超长桩桩身混凝土的弹塑性性状,从而建立了与超长桩工作性状相适应的层状地基中超长桩荷载传递分析理论。该理论可用于计算多层地基中超长桩的沉降和极限承载力,也可用于分析层状地基中超长桩的荷载传递规律。计算得到的荷载-沉降曲线与实测的曲线较为吻合,可作为确定桩承载力的依据,经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明该理论可靠、方法简单,且具有较好的适用性。     

深厚软土区超长桩基压缩变形测试及分析

提出了一种联合运用沉降计和应变计观测超长桩基桩身压缩变形及桩底土压缩变形的新方法,详细介绍了所涉及元器件的安装方法和施工工艺;实践表明该方法的监测深度可达地表以下100 m,有效完善了深厚软土区超长桩基沉降变形测试技术.基于实测数据和数值仿真,系统研究了上海地区超长桩基的压缩变形规律及特性.主要结论如下:1)桥梁施工过程中,桩基竖向压缩变形随其受载历史呈"阶梯"式增长变化;群桩基础工后沉降约为5.0 mm,小于相关规范规定的20 mm限值;桩基承台的微小变形易导致不同位置基桩的桩顶沉降和桩身轴力存在一定差异. 2)桩底以下20～30 m范围内土体的总压缩变形量和单位厚度土层压缩量已很小,可初步判定上海地区高速铁路桥梁超长桩基的桩底土层压缩影响范围约为20 m. 3)沉降计法测试所得桩身压缩变形的精度通常高于应变计法;对于超长桩基,桩身压缩变形占桩基总沉降的比例可达30%～40%,在计算桩基沉降时应予以考虑. 4)桩身浅层范围内存在负摩阻力,距桩顶向下11 m处出现中性点,且中性点位置随桩基荷载增加有逐步上移的趋势.     

桩基荷载下溶洞顶板安全厚度研究

本文以深圳市龙岗区龙城工业园内某高层建筑桩基下的溶洞顶板为研究对象,运用理论公式和数值模拟方法分别对桩基荷载下溶洞顶板安全厚度进行研究。选取单桩承载力、溶洞洞跨、溶洞形态系数、桩端偏心率作为顶板安全厚度的影响因素,通过数值模拟得到了安全厚度与各单因素之间的影响规律,并综合考虑这些影响因素得到安全厚度的预测模型;在能保证安全的前提下,将预测模型值与理论公式值进行对比,判断出预测模型更合理节约,对岩溶地基高层建筑桩基设计和现场施工有一定的指导意义。     

浅基础地基承载力与变形特性离心模型试验研究

采用土工离心模型试验方法,对装样、饱和、加载等试验技术进行研究,以保证试验重复性与可靠性,并分别从承载力与变形两个方面对浅基础地基问题进行试验研究.研究结果表明:对圆形和方形浅基础而言,密砂地基的竖向荷载-位移曲线具有明显的拐点,竖向荷载在曲线出现拐点以后的变化不明显;分析地基承载力系数时,达到地基承载力qu时的基础沉降对地基承载力系数Nq的影响不明显,对Nr的影响比较显著;基础形状的变化对于Nq的影响不明显,对Nr的影响比较显著.     

复杂土层条件下堆载对邻近桥梁桩基受力变形的影响及控制研究

为探讨不同形式堆载作用下多层土体地基桥梁桩基的稳定性状况，基于Midas GTS NX软件建立了不同堆载工况下含桥梁桩基的地基计算模型，分析了堆载的宽度、高度和位置对桩基水平和竖向变形、轴力、剪力和弯矩分布的影响.结果表明：桩基水平位移随深度增加先增大后降低，最大剪力随桩基埋深和堆载宽度的增加而增大，最大水平位移和弯矩均随堆载宽度呈指数型增长，且出现位置向深部转移.桩基最大水平位移和最大弯矩随堆载高度增加分别呈现指数型和线性增长，随堆载距离增加分别呈线性和指数型降低，最大正弯矩出现在土-岩交界处，且左桩基水平位移和弯矩大于右桩基.研究结果可为多层土体地基中堆载参数合理选择和桥梁桩基加固等提供理论支撑.     

图珲公路高填方涵洞地基承载力分析

为了研究涵侧填土对高填方涵洞地基承载力的提高效应,由几何和动力相似条件设计了高填方涵洞地基承载力模型试验,模拟了不同涵侧填土高度的涵洞地基受荷,直到破坏。为了确定涵侧填土对高填方涵洞地基承载力的提高作用,根据相似原理设计了高填方涵洞模型试验,模拟了不同涵侧填土高时涵洞地基受荷破坏的过程,绘制荷载-沉降曲线得到极限荷载。讨论了使用经验公式和《公路桥涵地基与基础设计规范》的计算结果和试验结果的差值。选取图们至珲春高速公路桩号为RK365+510处的高填方涵洞作为试验涵洞,在涵洞底部埋设沉降观测点,测量基底沉降值和沉降差。结果表明:侧填荷载对地基承载力的提高十分显著,且提高幅度为非线性,先从18.4%增加到36.83%,然后减小到8.91%;计算地基承载力时应考虑公式和计算参数的选择以及试验方法对力学指标的影响;现场测试的涵洞基底最大沉降值符合规范的要求。     

高层建筑桩基荷载下溶洞顶板的安全厚度

以深圳市龙岗区龙城工业园内某高层建筑桩基荷载下的溶洞顶板为研究对象,运用理论公式和数值模拟方法分别对桩基荷载下溶洞顶板安全厚度进行研究。选取单桩承载力、溶洞洞跨、溶洞形态系数、桩端偏心率作为顶板安全厚度的影响因素,通过数值模拟得到了安全厚度与各单因素之间的影响规律,并综合考虑这些影响因素得到安全厚度的预测模型。在能保证安全的前提下,将预测模型值与理论公式值进行对比,判断出预测模型更合理节约,对岩溶地基高层建筑桩基设计和现场施工有一定的指导意义。     

高压旋喷桩复合地基在大型填充性溶洞处理中的应用

以采用高压旋喷桩加固处理某隧道工程施工过程中遇到的填充性岩溶地质问题为例,详细介绍了高压旋喷桩加固软基方法,包括桩的平面布置、水泥浆配制、注浆量及注浆压力、施工工艺、复合地基强度计算和室内试验与现场检测效果评价等。指出采用高压旋喷桩复合地基处理填充性溶洞可操作性强,加固效果及经济性良好,可为类似工程的地基处理提供借鉴。     

高速铁路中低压缩性土桩-筏(网)地基加固效果研究

基于沪宁(上海—南京)城际铁路CFG桩-筏地基(预压期超短,4月)和京沪高铁砂桩-网地基(昆山试验段预压期超长,间隔5 a)现场试验,测试获取路基沉降变形、孔压消散、桩土压力分布变化等规律,对比分析桩筏与桩网地基工作性状差异。研究结果表明:桩-筏和桩-网地基联合堆载预压可以满足中低压缩性土高铁无砟轨道工后沉降控制要求,桩-筏地基沉降总量与沉降速率均小于桩-网地基的沉降总量与沉降速率,堆载预压时间可以弥补地基加固结构的不足;受桩体刚度影响,CFG桩-筏桩体荷载分担比大于砂桩桩-网地基的荷载分担比,其超孔压消散速率则远比后者的小;筏板具有类似拱的传荷作用,板下应力分布较均匀,桩网路基基底压力分布呈倒钟型;在工期紧张情况下,桩筏地基工后沉降控制效果比桩网地基的控制效果优,但前者造价较高,高铁地基加固技术选择时需考虑综合效益。     

波浪荷载对单桩承载力影响的水槽模拟试验研究

针对浅海环境下的单桩基础,在水槽试验室中建立砂土-桩基-波浪缩尺模型,进行波浪作用下单桩静载荷试验.测试桩周海床土孔隙水压力和不同荷载作用下的桩基沉降,分析在波浪荷载下单桩和海床土相互作用机理和单桩荷载沉降曲线特性,探讨不同桩径下桩周海床土超静孔压(p_s)对单桩竖向承载力的影响.结果表明:单桩的存在会增大桩周海床土p_s,同时减小桩底海床土p_s;桩径越大,桩周p_s越大.与无波浪影响的情况相比,波浪荷载作用下的单桩承载力较小,相同荷载水平下的桩顶沉降增加显著,且沉降增大的趋势在桩径较大时更明显.研究表明在海洋桩基的设计过程中要关注波浪荷载对桩基承载力的影响.     

PCC桩在高等级公路拓宽工程中的应用

以南京市绕城公路拓宽工程软基加固为例,探讨现浇薄壁管(PCC)桩的应用,并对地基加固效果进行初步分析与评价.选取桩号为K4 120,K6 920,K6 986的3个典型的观测断面进行沉降、沉降速率、水平位移观测成果分析.结果表明,PCC桩复合地基可有效地控制加宽路基自身的沉降、与老路基间的差异沉降和路基的稳定性,可以满足施工控制标准,具有沉降收敛快,工后沉降小的特点,荷载-沉降曲线呈缓变形特点,与文献得到的结论一致.     

袋装砂土加固地基并维护地下管道模型试验研究

袋装砂土地基加固技术的应用十分广泛。为了研究袋装砂土对地基的加固作用及对地下管道的保护效果,进行了袋装砂土加固地基并维护地下管道的室内模型试验。试验对比了有加固和无加固地基、不同砂袋数量以及不同摆放形式下的结果,总结各组试验荷载与沉降以及荷载与应变的变化规律。试验结果表明:(1)拱形截面摆放形式结合地下管道共同作用能大幅提高地基承载力;(2)有效减少地基沉降和不均匀沉降的发生;(3)显著减小地下管道的变形。因此,袋装砂土地基加固法可应用于工程实践,能够提高地基的承载力,并有效维护地下管道设施。     

PHC管桩与搅拌桩联合加固法在软基工程中的应用

针对珠海市某水船闸工程中因局部搅拌桩成桩质量不理想,可能导致部分区域存在沉降过大,造成无法满足水船闸运行需要的结构物不均匀沉降,采用加打PHC管桩与搅拌桩联合加固的方法,根据桩基需承载的载荷、地质情况、与非加固区域沉降协调等条件设计桩基加固方案,并根据试桩压桩力及静载试验的载荷沉降关系线对施工方案进行修正.经联合加固法施工后的加固区域承载力及整体稳定能满足规范要求,总体沉降与非加固区域基本相协调.作为复合地基加固处理方法,在珠海地区的水船闸工程中尚属首例.     

外墙围袋装砂土地基室内模型试验研究

为了进一步研究袋装砂土地基承载特性,通过开展外墙围袋装砂土地基室内模型试验,对砂袋数量、摆放形式以及墙式加固体进行试验研究。试验通过对不同摆放形式的砂袋地基进行对比分析,总结各组试验的荷载与沉降变化规律,并与原摩擦性袋装砂土地基试验的最优组进行比较,验证了混凝土墙式加固体的加固效果。试验结果表明,在加固体约束的条件下,其荷载与沉降曲线、地基的不均匀沉降曲线及破坏后沉降分布曲线均满足实际要求,是一种较为可靠的地基加固技术。     

高速铁路软土路基工后沉降试验研究

高速铁路对路基的工后沉降提出了严格的要求 ,而现有的软土地基沉降计算方法难以满足设计要求 .通过对软土厚度 10m、路基长度 6 5m和高度 4 .5m的路基原位试验 ,分析了塑料排水板处理软土、堆载预压对地基工后沉降的影响 .为京沪高速铁路中厚层软土地基的路基设计提供了依据     

超长摩擦桩承载性状的有限元法

基于三维有限元法,探讨了超长摩擦桩的数值模拟方法,分析了桩土界面单元、地基土单元模型参数对数值计算结果的影响.计算分析结果表明,桩周薄单元和地基土单元的模型参数对超长摩擦桩承载性状的影响很大,若均采用邓肯-张E-ν模型,抗剪强度指标、密度对桩顶极限荷载影响显著,而模量参数主要影响荷载-沉降曲线的斜率及极限荷载时的桩顶沉降量.     

岩溶地区桥梁桩基设计与施工方案分析

某高速公路A合同段桥梁桥位处于溶洞极发育地区,在桥梁桩基施工中遇到溶洞、砂层、塌孔等技术问题.施工中对砂层采用“钢护筒加固”的方法进行处理,对溶洞采用“注浆”或“填充加钢护筒”的方法处理.实践证明上述处理方法是行之有效的,同时也对桥梁设计、施工提出了更高的要求.因此,针对岩溶地质,设计文件中应更加明确各种不同情况下的处置方案,并对可能发生工程量进行全面把握.     

公路桥梁超长钻孔灌注桩的可靠度研究

随着国家基础建设的投入,跨江、跨海湾大型桥梁建设日益增多,而超长钻孔灌注桩基具有承载能力强、适应性大的特点在桥梁桩基中应用也越来越广泛．超长钻孔灌注桩的荷载传递机理、变形沉降与普通桩型存在一定的区别,而目前公路桥梁桩基设计依据主要为《公路桥涵地基基础设计规范》,该规范设计参数大多数是在普通桩型基础上进行统计归纳的,对超长钻孔灌注桩的设计不具有针对性．因此论文在搜集超长桥梁桩基资料基础上,统计了典型地层土性参数,计算了目前公路桥梁中超长钻孔灌注桩的承载力的可靠度指标,并分析了影响其可靠度指标值的因素,为此后公路桥梁项目中超长钻孔灌注桩的设计提供一定的理论参考依据．     

穿越无充填溶洞时单桩承载特性研究

为解决穿越溶洞型单桩的设计难题,研究了穿越无充填溶洞时单桩的承载特性 . 基于现场物探和室内试验结果明确了溶洞的发育情况和岩土体的物理力学参数,采用有限元 软件建立了14组数值计算模型,分别对不同溶洞半径、不同溶洞位置及不同桩径的工况进行 了模拟,确定了BoxLucas1荷载传递模型的适用性,提出了穿越无充填溶洞单桩的承载特性计 算方法.研究结果表明,桩径增加和溶洞充填时溶洞对单桩承载力的影响将得到削弱,溶洞的 半径和位置对桩基承载力具有显著影响.实际工程中应重视前期物探对溶洞发育情况的准确 探查,降低溶洞对桩基承载力的影响 .相关研究成果可为岩溶区单桩参数设计和承载力预测 提供理论依据.