深厚回填土中嵌岩灌注桩承载性状现场试验研究

以青岛某重点工程为依托,对6根冲孔嵌岩灌注桩进行大吨位竖向静载荷试验与桩身内力测试(其中3根试桩加载至极限状态),探讨深厚回填土中(厚度为10 m)嵌岩灌注桩的荷载传递机理与竖向承载特性,分析强夯预处理技术对深厚回填土承载力的影响,总结现存嵌岩段极限侧摩阻力估算方法并评估其在本场地条件下的适用性。研究结果表明:6根试桩荷载-沉降曲线均为缓慢型,沉降与桩顶荷载呈非线性关系;桩顶沉降介于23~60 mm,且卸载回弹率较大,多数超过50%,嵌岩灌注桩的弹性工作性状较明显;在极限荷载状态下,桩端分担的桩顶荷载高达50%,嵌岩段侧摩阻力高达750 k Pa。强夯后回填土层的桩侧摩阻力由30 k Pa上升至120 k Pa,桩顶沉降平均值约为21 mm,约为未强夯处理回填土层中基桩沉降的50%;与采用Hoek-Brown破坏准则的理论估算法相比,基于岩石单轴抗压强度(UCS)的经验法较简单且能提供较为合理的估算值,且当折减系数取0.200~0.225时,误差率小于10%。     

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。     

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。     

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。     

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.     

广东地区超长旋挖灌注桩桩端注浆试验

目的分析常规桩和注浆桩的荷载传递特性,对比常规桩和注浆桩在不同桩顶位移下承载力的提高幅度,提出了设计大直径超长单桩极限承载力的建议方法,并验证其适用性.方法通过广东某大桥大直径超长旋挖灌注桩桩端注浆现场试验得出荷载-沉降曲线,根据预埋的应力计测出桩身侧摩阻力值,通过计算得到桩身轴力、桩土相对位移以及桩端位移.结果注浆桩S2的桩端阻力比常规桩S1发挥较早,浆液技术更有利于侧阻和端阻的同步发挥;注浆桩总承载力、侧摩阻力和端阻力提高系数随桩顶位移呈先增大后减小趋势,总承载力和侧摩阻力的提高系数变化平稳,增加速率远远小于端阻力.结论桩端注浆不仅有利于端阻的发挥,还有效减小了桩顶沉降,从而提高单桩极限承载力;常规桩下部土层侧摩阻力和端阻力未达到极限,建议计算时乘以折减系数;桩端注浆桩桩端附近土层的侧摩阻力和桩端阻力均乘一定的增大系数.     

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.     

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.     

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.     

大直径超长钻孔灌注桩荷载传递分析

以苏通大桥一期试桩资料为背景，分别考虑三个不同土层以及注浆影响，对大直径超长桩的侧摩阻力及桩端阻力的荷载传递规律进行了拟合分析．分析结果表明，各土层荷载传递特性可通过不同的数学函数进行表达，砂性土极限侧摩阻力可通过直线方程与相应的标贯击数建立联系，注浆对于改善钻孔灌注桩的承载能力有很好的效果．     

海上淤泥区斜拉桥主塔超长桩基础竖向承载特性分析

以浙江228国道旗门港特大斜拉桥工程的主塔桩基础为研究对象,运用有限元软件MIDAS-GTS NX对超长桩基础的承载性能进行了分析,并将荷载-位移曲线实测值与理论值进行了对比,验证了数值模拟的正确性。研究结果表明:桩基础以侧摩阻力承载为主,占桩承载的97%左右,但淤泥区桩侧摩阻力基本不发挥承载作用,仅占侧摩阻力承载的2.08%,超长桩主要依靠较好土层的桩侧摩阻力承载。在相同荷载下,桩径与桩长的增大均会减少桩的沉降量,但桩径的改变对沉降的控制效果更明显。在极限荷载下,不同桩径和桩长的超长桩端阻比均小于5%。     

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.     

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。     

挤扩支盘桩承载性状与沉降特征的试验

通过对支盘桩的静载荷试验和对桩身轴力的测试,分析了桩在竖向荷载作用下的荷载传递机理和沉降特性,测试了桩身侧摩阻力和承力盘的端承力分担荷载的比例.指出工作荷载下支盘分担的荷载比例高于60%;桩侧摩阻力充分发挥时桩顶的沉降约为0.6%d;支盘间距3.57d没有明显影响承载力的发挥.     

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%。     

大口径超深孔桩基轴向静荷载试验研究

针对某桥梁为主跨480 m的双塔组合梁斜拉桥,主桥桥址地质条件复杂,试桩是直径为2.5～2.8 m的变截面钻孔灌注桩,对这种大直径超深钻孔桩基进行轴向静荷载试验.其方法为:采用自平衡法测试方案,荷载箱设置在距桩端最佳位置3.5 m处,试验中在荷载12～56 MN内共设置9个级别;根据试验结果,对桩侧、桩端阻力与桩土相对位移进行拟合分析,同时,对各级荷载下岩层侧摩阻发挥系数c2进行反算,对桩侧各土层试验过程中各类参数进行分析.研究结果表明:荷载为25 MN时对该类桩犁的桩顶位移几乎没有影响,桩身侧摩阻力足以抵抗上部荷载;桩侧各土层实测时间-位移曲线与拟合曲线在加载后期均趋缓,表明桩侧摩阻力基本达到极限.     

超长桩桩端与桩侧阻力相互作用试验研究

为研究超长桩在桩端与桩侧阻力之间的相互作用关系,设计实施了超长桩室内模型试验,分析了模型桩在不同桩顶载荷下载荷与沉降的关系、桩身轴力随深度的变化、桩侧摩阻力随深度的变化以及桩顶载荷与桩端土压力的关系.研究结果表明:超长桩桩侧摩阻力发挥作用的主要部位在桩身上部以及桩底以上10 d范围内,桩身中部侧摩阻力相对较小;当桩顶载荷达到1 039 N时,桩端阻力和桩侧阻力在桩端附近均出现增强现象.     

刚度对超长桩承载性能影响的模型试验研究

对不同刚度超长桩模型静荷载试验结果进行分析,发现桩身承载力不仅与土体性质有关,而且桩身刚度对桩身承载性能具有明显的影响.增大桩身刚度对桩端阻力弹性和塑性极限影响较小,但对桩侧摩阻力影响较大.刚度较大的桩,其下部摩阻力明显增大,能够将荷载传递到较深的土层,增大了有效桩长,从而提高了桩身承载力,减小了桩顶沉降.因此,在超长桩基础设计时,选用刚度较大的桩身可提高桩的有效利用率.     

大直径超长混凝土灌注桩受力特性试验研究

选取郑州市某32层高218.5 m建筑物的3根大直径超长灌注桩进行静载荷试验,并对桩的荷载与沉降的关系及桩身应力测试结果进行了分析.结果表明,大直径超长灌注桩为纯摩擦桩,桩侧摩阻力大小取决于桩土相对位移大小和桩周土的种类、密实程度等因素,桩顶沉降主要来自于桩身压缩和压屈变形,无刚体位移,采取无限制增加桩长的方法很难达到提高桩基承载力的目的.