大直径超长冲孔灌注桩竖向抗压承载特性原位测试研究

以广东某石油仓储工程为依托,通过8 MN·m能级强夯处理陆域回填区和海域回填区,对陆域试夯区和海域试夯区分别进行3根超长冲孔灌注桩单桩竖向抗压大吨位载荷试验及桩身力学测试。根据超长冲孔灌注桩实测数据探讨超长灌注桩的荷载传递机理和竖向承载特性。研究结果表明:试桩荷载-沉降(Q-s)曲线为缓变型,桩顶残余沉降量均在49%以上,桩顶回弹率介于20.4%~50.6%之间;极限荷载作用下,6根试桩表现出摩擦桩或端承摩擦桩的特性,桩端承载力只占总荷载很小一部分,陆域3根试桩为6%~34%,海域3根试桩为16%~35%;桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥具有异步性,荷载主要由桩侧摩阻力承担。经过强夯处理浅层地基,桩侧摩阻力峰值发生在桩体中上部或浅部土层,即距桩顶(0.14~0.47)倍桩长的位置;部分土层的极限侧摩阻力较现行规范提供的设计侧阻力偏大;海域试桩比陆域试桩桩端阻力发挥更充分。     

嵌岩灌注桩竖向荷载传递特性现场试验

为探讨不同桩径、不同桩长的旋挖成孔嵌岩灌注桩在不同荷载水平下的荷载传递规律,基于印尼某燃煤电站桩基工程,在6根嵌岩桩桩身安装钢筋应力计进行单桩竖向抗压静载试验。试验结果表明:6根试桩的荷载—位移(Q-s)曲线均为缓变型,没有明显的陡降段,桩顶沉降与桩顶荷载呈非线性关系,回弹率介于37.6%～70.9%之间,残余沉降较小,承载力较高,均满足设计要求;桩身轴力随深度逐渐衰减;随桩顶荷载增加,桩侧摩阻力发挥表现出异步性,最大荷载作用下嵌岩段侧摩阻力达到峰值,6根试桩在嵌岩段的最大侧摩阻力介于136.2～166.4 kPa之间;桩端阻力随荷载水平的增加逐渐增大,在最大荷载作用下,桩径为800 mm的试桩长径比介于19.38～20.13,其桩端阻力分担荷载介于54.8%～55.2%,表现出摩擦端承桩的特性;桩径为600 mm的试桩长径比介于42.17～44.67,其桩端阻力分担的荷载介于30.9%～32.6%,侧摩阻力发挥主要作用,表现出端承摩擦桩特性。试验结果对印尼地区嵌岩灌注桩的应用具有重要意义。     

风化岩地基大直径长螺旋钻孔灌注桩承载性状试验研究

基于风化岩基中3根大直径长螺旋钻孔灌注桩的单桩竖向抗压静载荷试验以及桩身应力测试结果,探讨大直径嵌岩灌注桩承载机制与变形特性。研究结果表明:3根试桩的荷载(Q)-位移(s)曲线呈缓变-陡降型,桩顶沉降较大,均超过80 mm,单桩竖向极限承载力均未达到设计要求;桩顶残余沉降量达92.0%～95.1%,桩顶回弹率达4.9%～8.0%,桩的弹性工作性状不明显,表现出端承摩擦桩的特性;在本试验条件下,桩侧极限摩阻力与JGJ94—2008"建筑桩基技术规范"推荐值相比,桩侧极限摩阻力在松散的粉细砂、稍密的中粗砂、可塑—硬塑的黏性土、全风化硬岩以及强风化硬岩中有所降低,仅在稍密—中密、中密状态的中粗砂有所提高,且提高幅度较大,因此,在类似岩土层中要慎用长螺旋钻孔灌注桩;3根桩的桩侧尺寸效应系数与JGJ 94—2008"建筑桩基技术规范"推荐值相比,在嵌岩段降低17.0%～74.0%,在非嵌岩段中,砂土、碎石类土中提高20.0%～126.0%,而在黏性土中降低7.0%～43.0%。     

深厚回填土中单桩受力变形影响因素研究

以具体工程为案例,采用有限元计算软件MIDAS/GTS进行数值模拟,对比工程监测数据,遵循单一变量原则,研究桩端土层弹性模量、桩顶竖向荷载及回填土厚度变化对单桩受力变形的影响.研究表明:改变桩端土层弹性模量,由8 MPa增大至300 MPa时,深厚回填土中单桩负摩阻力增幅达117%,最大轴力增加87%,中性点位置不断下降,桩顶沉降值减小;随着桩顶竖向荷载逐渐增大,荷载值对深厚回填土中单桩负摩阻力影响程度逐渐减小,中性点深度比越来越小,此时桩顶竖向荷载、负摩阻力与中性点三者的变化处于一种动态平衡的过程之中;当回填土的厚度由5 m逐渐增加至25.5 m的过程中,单桩负摩阻力及轴力增大,且中性点深度比呈增大趋势.     

厚填土区成桩质量对竖向荷载传递性状的影响

结合广西钦州港大型炼油项目装置区桩基试验工程,开展砂岩厚填土区单桩竖向静载试验及桩身内力试验研究,通过对2根冲孔灌注桩的孔径曲线、Q-s曲线及桩身内力分布曲线的研究,探讨了桩径变化对于砂岩厚填土区嵌砂岩短桩的承载力性状及荷载传递规律的影响.结果表明,对于砂岩厚填土区后压浆嵌岩桩,其变形特征为缓变型,其极限承载力的确定以位移控制,桩身轴力与桩径的变化密切相关,孔径随深度呈逐渐增大的"正八字形"的孔径变化不利于桩侧摩阻力的发挥,而"倒八字形"的孔径变化则有利于桩身荷载向桩周土中传递,60%以上的桩顶荷载由桩侧摩阻力承担,最后对2根试桩的桩侧摩阻力发挥程度进行了差异性分析.研究对类似地区桩基设计与施工具有参考价值.     

深厚层强湿陷性黄土区桩基负摩阻力现场试验

为获得深厚层强湿陷性黄土区桩基负摩阻力分布特征,通过天水南站2根试桩在预加荷载条件下的浸水载荷试验,对浸水前(后)桩身轴力、侧摩阻力分布特征进行了测试分析。研究结果得出:浸水前后2根试桩桩端荷载与桩顶荷载比值分别为9.1%、18.3%和6.1%、15.8%,均为摩擦型桩;浸水前最大桩顶沉降为6.1mm,浸水后桩顶附加沉降分别为3.8 mm和2.8 mm,说明当桩长超过湿陷性下限深度,自重湿陷引起的附加沉降是有限的;浸水前后,桩身轴力在中上部衰减较慢,浸水后由于负摩阻力的产生,导致桩身轴力出现峰值,均大于预加桩顶荷载;浸水前,侧阻力随桩深呈先增后减的分布状态,峰值点随桩顶荷载的增大逐渐下移,桩身中下部为主要发挥区域;浸水后,在桩身上部产生负摩阻力,其随黄土湿陷的发展而增大,并出现峰值(-32、-43 k Pa),桩侧正摩阻力与浸水前相比,则呈现先减小后增大的趋势;正负摩阻力峰值点和中性点均随浸水时间增加逐渐下移;稳定时2根试桩的中性点与湿陷性土层下限深度比值分别为0.6和0.51。     

南京河西地区超长灌注桩承载特性试验研究

为研究南京河西地区大直径超长钻孔灌注桩的承载特性,采用现场荷载试验方法,对该地区3根直径为800 mm,长度超过60.0 m的钻孔灌注桩承载特性及荷载传递机理进行分析.结果表明:试桩的Q-S曲线均呈缓变型,试桩端阻比最大为21.7%,表现为摩擦型桩的特征,桩侧摩阻力与桩端阻力呈现出异步发展的特性.素填土和软弱粘性土发挥极限侧摩阻力所需的桩土相对位移值分别为6.0~9.5 mm和5.5~10.5 mm.软弱土层除了2-1层呈现微弱软化外,其余各层均表现出较小的硬化现象.3-1层粉细砂和4-1层强风化粉细砂岩侧摩阻力随桩土相对位移的增加而增大,最大荷载作用下侧摩阻力仍未完全发挥.试桩桩端压力最大值为5 252.8 k Pa,小于4-2层中等风化粉细砂岩层的地基承载力特征值5 500 k Pa.     

静钻根植桩抗压抗拔承载性能试验研究

通过一组静钻根植桩的现场抗压抗拔静载试验,研究了抗压和抗拔状态下静钻根植桩的承载性能.对两根试桩的荷载位移曲线进行了比较分析,并采用有效应力法对试桩的极限侧摩阻力进行计算.试验结果表明:受桩周土体应力状态和桩身泊松效应影响,静钻根植抗拔桩的极限侧摩阻力小于抗压桩的极限侧摩阻力;抗拔桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值大于抗压桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值;采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力时,需要考虑土层的极限深度(或极限竖向有效应力),当土层深度超过极限值时,采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力需采用极限深度时对应的竖向有效应力值.     

汨水河特大桥嵌岩桩承载特性试验研究

基于汨水河特大桥嵌岩桩的现场静载试验报告,对大直径嵌岩桩荷载传递机理进行了深入的现场试验研究.通过基桩的静载试验数据分析,获得了桩顶荷载-位移曲线、桩周岩层侧阻力与位移曲线以及桩侧与桩端阻力分担比等.研究表明:桩身摩阻力不仅受岩层极限摩阻力的影响,同时也受法向应力的影响,由勘探报告所提供的岩层极限侧阻力数值偏小;嵌岩桩嵌岩段承担了大部分桩顶荷载,且嵌岩段摩阻力起主要作用,表现为摩擦桩;在加载过程中桩侧土阻力所占比例逐渐减小,嵌岩段总阻力逐渐增加,最终趋于稳定.     

季冻区摩擦单桩承载能力计算分析

为了验证季冻区摩擦单桩的初步设计桩长和检验初步设计参数的准确可靠性,计算了超长桩轴向容许承载力及桩的沉降量,观测了某桥梁桩的顶位移与荷载、基桩极限摩阻力和极限承载力,与理论计算结果进行了对比分析。研究结果表明:理论计算沉降量与实测的误差是6.31%,两组数据基本吻合,说明试桩过程和试桩加载数据合理;试桩受力比较充分,但承载力小于预期极限荷载,说明其实际承载能力对于设计要求来说略显不足;桩侧摩阻力和桩底阻力的发挥程度与桩土之间的变形有关,试桩的桩顶荷载起初由桩侧土承担,在达到一定荷载值时,桩端阻力开始发挥作用,在极限状态时,桩侧摩阻力、桩端阻力发挥都比较充分。     

关于嵌岩灌注桩单桩竖向承载力确定方法的探讨

嵌岩灌注桩作为主要柱型之一,确定其竖向承载力通常采用单桩竖向静载试验.现有试桩资料显示:单桩竖向静载试验终止加荷时,多数未达到破坏,少数为柱身破坏,属柱周(端)土(岩)体破坏者罕见,试验荷载桩侧阻力分担了大部分.对于工程桩来说,由于在施工过程中荷载是缓慢施加的,建(构)筑物的使用周期较长,在整个使用期内,桩周土层尤其是软土或松散土,将会产生固结沉降,这种沉降有时可能较大,致使工程桩与试桩的工作性状有较大的差异,用试桩所得的单桩极限承载力来评价工程桩是有其局限性的.对于硬质岩体来说,嵌岩灌注柱承载力建议按桩身强度计算确定;对于软质岩体,嵌岩灌注桩承载力可根据试桩结果分析确定.     

贵州软质较破碎白云岩嵌岩桩竖向承载力分析

针对嵌岩桩只适用于完整和较完整岩体,且往往被视为端承桩的情况,以贵州两个工程项目的软质较破白云岩嵌岩桩为研究对象,其持力层岩体均较破碎,通过锚桩横梁反力装置桩基静载荷试验,分析软质较破碎岩嵌岩桩竖向承载力,探讨此类地质条件下嵌岩桩承载特性。研究结果表明,该区软质较破碎白云岩嵌岩桩桩顶荷载-位移曲线主要呈缓变型,沉降由桩身压缩控制,嵌岩段桩侧摩阻力发挥较好,荷载分担比例在30%~50%之间。根据经验参数计算及实测对比研究,得出实测嵌岩桩竖向承载力比计算值高出数倍。     

黏土中桩端后注浆单桩抗压承载特性室内模型试验研究

参照现场桩端后注浆工艺的基础上,采用室内模型试验和自主研发的模型桩钻机以及注浆装置研究黏土中不同桩端注浆量下5根模型钻孔灌注桩竖向抗压承载特性,并通过后续土体开挖,分析桩端后注浆浆液上返高度和浆液在土体中的扩散模式.试验结果表明:与未注浆试桩相比,黏土中不同桩端注浆量下试桩极限承载力提高率为37.5%～112.5%,承载力提高幅度与注浆量呈正相关;注浆试桩桩端以上浆液上返段深度范围内轴力明显小于未注浆试桩,且轴力随着注浆量的增大而减小;桩顶荷载较小时,在浆液上返段深度范围内,4根不同注浆量试桩平均侧摩阻力略大于未注浆试桩且增长幅度受注浆量影响很小;随着桩顶荷载增大,该深度范围内注浆试桩桩侧平均摩阻力远大于未注浆试桩且其值随着注浆量的增大而增大;在相同注浆压力条件下,不同桩端注浆量主要影响桩端浆液上返深度范围内桩身侧摩阻力值大小,对上返高度影响较小,桩端后注浆浆液上返高度约为桩端以上14倍桩径;未注浆试桩表现出摩擦端承桩的特性,注浆试桩表现出端承摩擦桩的特性;在同一桩顶荷载下不同注浆量试桩桩端阻力发挥比例随着注浆量的增大而减小.通过开挖分析得出黏土中桩端后注浆主要通过浆液压密和劈裂作用于桩端和桩侧土体进而改善基桩承载特性.     

深厚土层中长径比相近灌注桩承载性状

为了研究长径比相近灌注桩的承载性状,在常州高架道路工程城北干道一承台中设有两根桩径分别为1200 mm、600 mm长径比分别为42.5、45的钻孔灌注桩,分别对其进行静载荷试验和桩身应力测试结果分析.研究结果表明:桩端承载力低,两桩的载荷-沉降关系均表现为陡降型,且存在明显拐点;两桩桩身轴力分布曲线形态相似,小直径试桩的竖向载荷沿深度衰减规律相对于大直径试桩更接近于线性,载荷传递率更高;同一土层中直径较小试桩侧摩阻力略大于较大直径试桩,并且在其桩端附近出现明显大于同深度大直径试桩侧摩阻力的现象.该结论对深厚土层中灌注桩的设计、施工具有一定参考价值.     

新型扩挤支盘桩竖向承载特征FLAC~(3D)数值分析

针对新型扩挤支盘混凝土灌注桩的竖向承载力、沉降、桩侧摩阻力等竖向承载特性及桩身荷载传递规律的问题进行了数值模拟研究。研究表明:相对于等截面桩,扩挤多支盘混凝土灌注桩具有承载力高、沉降量小的特性,支盘桩的极限承载力相较等截面桩竖向承载力提高了100%,沉降量大幅减小,两者最大沉降差可达19.781mm。桩身轴力在支盘处变化突出,支盘分担竖向力效果显著;适当增加支盘的个数可以大幅减小桩底荷载,减缓桩侧摩阻力的增加速度。     

强风化花岗岩中嵌岩短桩承载特征原位试验与有限元分析

通过对青岛地区风化岩地基2个工程11根短桩的原位测试及有限元模拟分析,研究嵌岩短桩的承载性状和荷载传递特征。对大直径嵌岩短桩的承载性状进行有限元模拟,探讨长径比、嵌岩深度及基岩强度对嵌岩短桩承载性能的影响。研究结果表明:风化岩地基中的嵌岩短桩极限承载力高,沉降小,能够满足工程需求并具有较高的安全储备;单桩极限承载力随着桩长的增加变化并不显著,表现出极强的端承性状。嵌岩段桩侧摩阻力峰值随长径比的增大逐渐减小,桩顶沉降随长径比增加而增大;不同的嵌岩深度下,桩身轴力衰减的规律基本相同,随嵌岩深度的增加,桩顶沉降逐渐减小,端阻力在承载力中所占比例(Qp/Qu)逐渐减小;桩顶沉降随桩岩刚度比(Ep/Er)的增加而逐渐增大,而端阻分担的荷载比随Ep/Er的减小逐渐增大。     

强风化砂砾岩抗压摩阻力转换系数自平衡静载试验研究

由于自平衡静载试验与常规静载荷试验中桩的工作方式不同,单桩竖向抗压极限承载力确定中抗压摩阻力转换系数γ的取值尤为重要。依托设置于强风化砂砾岩中的大直径钻孔灌注桩,开展自平衡静载试验研究,获得了大直径钻孔灌注桩荷载-位移(Q-s)曲线和桩身轴力分布曲线,定量计算了上、下桩段强风化砂砾岩中桩侧摩阻力,分析了荷载箱上下强风化砂砾岩中桩侧摩阻力的工作性状,经对比分析,强风化砂砾岩中抗压摩阻力转换系数为0.84～1.07,平均值为0.94,为类似工程地质条件下合理确定单桩竖向抗压极限承载力提供了试验依据。     

基于BOTDA光纤传感技术的螺旋挤土灌注桩承载特性现场试验

为了研究螺旋挤土灌注桩(SDS桩)的荷载传递规律及承载特性,将基于布里渊光时域分析(BOTDA)原理的光纤传感技术用于螺旋挤土灌注桩桩基检测,在某工地进行现场试验,测得试桩加载过程中的桩身应变,进而得出桩身轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力,并与同一场地内长螺旋灌注桩(CFA桩)的测试结果进行对比分析。研究结果表明:分布式光纤测量可以方便地获取桩体的荷载传递规律;同一桩顶荷载等级下,SDS桩桩端阻力比CFA桩的小,达到极限荷载时,桩端阻力约占总荷载的8%,设计时SDS桩可按摩擦桩或端承摩擦桩考虑;相同桩体参数和地层条件下,与CFA桩相比,SDS桩的极限承载力提高了约67%,相同桩顶荷载作用下,桩体沉降也比CFA桩的小;SDS桩成桩过程中通过桩周土体的物理挤密和应力状态的改变促进了侧摩阻力的大幅提高,从而承载力得到显著提升。     

软土地区打入桩轴向受荷试桩的分析研究

本文提出了确定试桩承载力以及把极限荷载划分为桩尖阻力和桩侧阻力的新方法。在试桩时,如量测加荷瞬间的桩顶沉降,就能定出桩尖的残余沉降。有了桩顶荷载与桩尖残余沉降的关系,就可以评定桩的极限承载力,并估计桩尖阻力和桩侧阻力。本文还提出了依据试桩P～S曲线划分桩尖阻力和桩侧阻力的试算法。对桩基的某些问题也作了简略的讨论。     

桩-岩界面胶结作用影响下软岩嵌岩桩承载特征

为研究竖向荷载作用下嵌岩桩桩-岩界面水泥浆的胶结作用对其剪切特性及嵌岩桩的荷载传递性质的影响规律,针对桩-岩界面剪切过程中的胶结弹性变形、滑动剪胀和剪切滑移三个阶段特点,建立了考虑胶结作用影响下的各阶段桩-岩界面剪切本构模型.根据软岩嵌岩桩桩-岩界面粗糙体磨损特性,利用滑移线场法原理分析并得到了嵌岩桩极限剪胀位移.基于荷载传递理论,推导并建立了软岩嵌岩桩荷载传递解析模型.依据所建立的模型并结合实例验证方法,进一步分析了胶结作用影响下桩侧岩石力学特性等因素对嵌岩桩桩侧摩阻力的影响规律.研究结果表明:桩-岩界面胶结作用使剪胀区域桩侧摩阻力明显增大;随着桩侧岩石弹性模量的增大,胶结作用对剪胀区桩侧摩阻力的增强效应越明显,对剪切区域桩侧摩阻力弱化效应越大.当计算软岩嵌岩桩极限承载力时,桩-岩界面胶结作用的影响不可忽略.