静钻根植桩竖向承载性能现场试验研究

通过一组现场试验对同一场地内静钻根植桩的抗压和抗拔承载性能进行研究,试桩均加载至极限状态。通过抗压和抗拔静载试验对静钻根植桩的抗压和抗拔承载性能进行对比分析。试验结果表明:静钻根植桩的抗压承载性能相比传统钻孔灌注桩有显著提高,本次试验场地各土层中静钻根植桩的桩侧摩阻力是规范建议的钻孔灌注桩极限侧摩阻力的1.49~3.21倍;静钻根植桩抗拔承载性能也明显优于钻孔灌注桩,抗拔试桩的极限承载力是根据规范计算的钻孔灌注桩极限抗拔承载力的1.52~1.55倍;静钻根植桩抗拔状态下桩侧摩阻力明显小于抗压状态下的桩侧摩擦力,即静钻根植桩也存在侧阻抗拔系数。

静钻根植桩施工环境效应现场试验研究

静钻根植桩采用先钻孔注浆后植桩的施工技术,可以解决传统预制桩施工过程引起的挤土效应问题。然而,静钻根植桩施工过程中钻孔和注浆过程会对周围土体产生一定扰动,目前没有相关研究。文章通过一组现场试验对静钻根植桩施工过程中的钻孔、注浆搅拌和植桩阶段对周围土体的扰动规律进行研究。静钻根植桩施工前在钻孔周围土体中埋设土压力传感器,孔隙水压力传感器和测斜管,分别测试静钻根植桩施工过程中周围土体中水平土压力,超静孔隙水压力和深层土体水平位移的变化规律。研究结果表明:静钻根植桩施工过程会对周围土体造成一定扰动,而施工完成后周围土体中的水平土压力、超静孔隙水压力和深层土体水平位移迅速恢复;当水平距离达到4D(D为钻孔直径)时,静钻根植桩施工过程基本不会对土体产生影响;试验结果可以为静钻根植桩在地铁周围等施工位移控制敏感区域的应用提供理论依据。

饱和黏土中能源群桩热力特性模型试验研究

为研究饱和黏土地基中静钻根植能源群桩不同运行方式的热力特性,采用自行设计的模型试验系统,测试温度条件下模型单桩和群桩的热力响应。通过埋置传感测试元件,得到桩顶位移、桩身应力、桩和桩周土温度、桩周水平土压力及孔隙水压力。结果表明:由于桩间热扩散,加热桩会对周围非加热桩造成影响,导致非加热桩桩身温度增加、桩顶位移上升,能源群桩的平均换热性能较单桩低;制冷工况下群桩的桩顶位移变化绝对值大于加热工况,需要考虑以确保安全性;由于群桩效应,与单桩相比,能源群桩桩顶位移变化更大,桩身附加温度应力更小;能源群桩的热力特性受运行能源桩数量影响,运行数量越多,温度对能源群桩的热力特性影响越显著,桩周土压力、孔隙水压力变化值越大。

销钉式抗拔管桩接头抗弯性能试验研究

为提高预制混凝土桩的桩间连接质量,研发了一种销钉式机械连接接头。通过销钉式机械连接、销钉式机械连接与焊接连接组合的预制桩桩间接头的抗弯性能试验,对比分析了两种连接方式的受弯承载力、破坏特性与裂缝分布情况。结果表明:两种连接方式的管桩接头试件的开裂弯矩与极限弯矩试验值均大于理论值,满足设计要求;销钉式连接的管桩接头试件破坏形式为销钉受拉脱落,销钉式连接和焊接组合的管桩接头试件破坏形式为接头受压面混凝土破坏;两种连接方式的管桩接头试件在桩身裂缝出现前,各混凝土测点应变呈线性增长,试件跨中截面应变分布基本满足平截面假定。

植入式排水桩固结理论

植入式排水桩可消除临近土层中的超静孔压、提升桩侧土体强度,是一种适用于滨海深厚软土地基的新型桩基技术。为研究桩侧临近土层中孔压消散和固结度发展规律,将水泥土视为涂抹区,并基于椭圆柱排水体假设和坐标变换方法,推导了真空负压作用下植入式排水桩固结解析解。在模型试验检验理论可靠性的基础之上开展算例分析,发现真空负压传递主要集中在塑料排水板附近,土层中超静孔压平面分布呈“8”字型;真空负压作用时间和水泥土渗透性对排水桩加固效果影响显著;水泥土渗透性在排水固结和硬化作用下快速下降,真空抽排水时间应控制在5 d以内。研究成果为植入式排水桩技术进一步研发及推广应用奠定了基础。

水泥强度对蒸养混凝土掺合料活性指数影响的研究

研究了采用P·II 52.5和P·O 42.5两种对比水泥,测定了4个不同品种的蒸养混凝土掺合料在不同龄期的胶砂试件抗折强度、抗压强度,计算了4个不同品种掺合料不同龄期的活性指数。发现了掺合料活性指数测定值与选用的对比水泥强度等级有关,采用P·O 42.5对比水泥时测定的掺合料活性指数较采用P·II 52.5对比水泥时测定值高25.6%~29.9%。

助熔成分对工程渣土烧制轻质陶粒性能的影响

目前,利用固体废弃物烧制轻质陶粒的配料设计仍主要依赖于Riley三角形,但由于固体废弃物组成复杂,根据Riley三角形进行陶粒配料设计偶尔会表现出不适用性,而这种不适用性与Riley三角形对原料中复杂的助熔组分不加以区分有关,因此研究不同助熔成分对陶粒烧成过程与性能的影响有重要的意义。本工作设计原料组成在Riley三角形相似的位置,研究了四种常见助熔成分掺量对陶粒烧胀行为、物理性能及晶相组成的影响,并建立三者之间的联系。结果表明,不同助熔成分对陶粒烧胀性能、物理性能及晶相组成有着不同的影响。MgO、CaO及Na_(2)CO_(3)均可明显改善陶粒的烧胀效果,但最佳的掺量及改善效果存在差异:MgO、CaO、Na_(2)CO_(3)掺量(质量分数)分别为1%、1.5%、2%时,分别可制备表观密度为1.38 g/cm^(3)、1.06 g/cm^(3)、0.96 g/cm^(3),单颗粒强度为9.8 MPa、3.9 MPa、4.9 MPa的陶粒。进一步研究表明,这种差异来源于不同助熔成分对晶相组成和液相性质的影响。本工作可为当前工业固废烧制陶粒的配料设计提供一定的参考。

抽排水时间对静钻根植排水桩承载特性的影响

为了研究真空负压抽排水时间对静钻根植排水桩承载特性的影响,开展了多组不同抽排水时间情况下静钻根植排水桩和静钻根植桩模型试验,对比测试了孔压发展变化和不同阶段的桩基承载力。结果表明:抽真空过程中,排水桩桩周孔压在前8 h内消散速率较快,随后逐渐变缓;相较于静钻根植桩,真空负压抽排水3、8、72 h后28 d,静钻根植排水桩桩基的极限承载力分别提高了56%、61%、74%,抗变形能力分别提高了10.2%、89.8%、124.5%。抽排水能够显著加快水泥土固化时间,提高桩周土体强度特性,进而提高静钻根植排水桩的承载力和抗变形能力,因此具有较好的推广价值。

圆砾地层高承载力静钻根植桩设计与施工技术

以软土地层作为持力层的静钻根植桩施工通过钻孔、扩孔、注浆、植入桩基等工序,过程中控制好桩长及桩顶标高即可,施工比较容易。但软土地层的根植桩承载力特征值一般不超过4000kN。随着静钻根植桩应用范围的扩大,承载力要求的提高,以软土地层作为持力层已不满足高承载力的要求。以圆砾为持力层设计的高承载力静钻根植桩基础,通过钻孔、扩孔、注浆、植入桩基、施加配重进行抬机等施工工序,再通过试桩静载、抗拔试验等,结果表明依然可以满足较高的承载力要求,并且桩身完整性较好。即使桩端未达到设计持力层深度,桩顶超高的情况下,通过桩端注浆将桩端圆砾混合搅拌,形成高密度、高强度持力层,在施工过程中增加配重进行抬机工序并经过试验,结果依旧能满足承载力要求。

静钻根植排水桩承载特性数值分析

静钻根植排水桩是一种新型技术,其承载特性有必要开展深入研究.本文结合数值模拟,开展静钻根植排水桩有限元分析.首先对静钻根植排水桩模型进行模拟,并将试验模拟结果与实测结果进行比较,由此检验数值模型的可靠性.然后在此基础上,围绕工程实际进行建模,研究排水桩的承载特性,重点分析真空负压抽排水时间对桩基承载性能的影响.研究成果可为静钻根植排水桩的研发推广提供参考.

考虑桩-桩剪切作用的连锁墙时空变形分析

为合理分析连锁墙自身特性和时空因素对其受力变形的影响,需要对常规的基坑围护结构二维增量法进行改进。开展连锁墙界面剪切试验,获得不同注浆材料下的桩-桩界面特性,并基于此推导出连锁墙总刚度矩阵表达式。将考虑桩-桩相互作用的连锁墙刚度引入基坑围护结构三维增量法,同时在基于Sigmoid函数的墙体位移-土压力关系公式中引入时间变量,采用考虑位移与时间的非极限土压力取代极限土压力,并利用Merchant黏弹性模型模拟基坑暴露状态下m值随时间的变化特性,由此建立一种连锁墙时空变形分析方法。通过工程案例验证方法的合理性,并分析不同工况下的连锁墙变形与内力。试验与计算结果表明:采用M20和M30砂浆作为注浆体时,连锁墙中桩-桩界面的受力-变形可分为5个阶段,该切向行为可简化为理想弹-塑性模型;界面剪切刚度和峰值剪应力随着注浆砂浆等级的提高而增大,而临界相对位移则较为接近;增加界面剪切刚度和接触长度可提升连锁墙的整体刚度,从而扩大坑角效应的作用范围;采用常规等级砂浆注浆体对于减小连锁墙中部最大侧移的作用有限;连锁桩桩身弯矩随其时空变形的增加而增加。研究成果为连锁墙时空变形分析提供了一种较为合理的计算方法,可为连锁墙基坑的设计优化和变形控制提供参考。

连锁桩墙在软土地区深基坑工程中的应用

连锁混凝土预制桩墙是一种兼具挡土和止水功能的创新基坑支护结构。依托宁波软土地区某深基坑工程,总结了连锁混凝土预制桩墙在设计与施工方面的难点与关键技术,并在施工便利性与环保性方面将其与传统钻孔灌注桩进行了对比。结果表明:连锁混凝土预制桩墙具有安全、高效和环保等优点,适用于软土地区基坑工程,是一种值得推广的绿色基坑支护技术。

砂土中斜桩单桩水平承载与变形特性数值分析

为了研究砂土中各方向水平荷载作用下斜桩单桩的变形及承载特性,基于数值模拟探究正、负斜桩在水平荷载作用下桩周土的位移区范围、桩-土接触应力及桩身位移、剪力和弯矩分布,并进一步分析水平斜交荷载作用下斜桩单桩的承载力,给出不同倾斜角度、斜交角度时斜桩水平承载比预测经验公式。研究结果表明:在相同水平荷载作用下,负斜桩的桩周土塑性区范围最大,竖直桩次之,正斜桩最小;负斜桩的位移发展区沿桩身深度范围和竖直桩的基本一致,而反弯区沿桩身深度范围比竖直桩的小,正斜桩的位移发展区沿桩身深度范围比竖直桩的大,反弯区沿桩身深度范围和竖直桩的相当;由于优良的桩-土荷载传递性能,负斜桩桩身弯矩和剪力显著比竖直桩的小,正斜桩的桩身弯矩和剪力整体上最大;对于水平斜交荷载,随着加载角度增加,斜桩水平承载力呈指数函数形式上升。

矿物掺合料对混凝土内部碱度影响研究

通过掺加粉煤灰、矿粉、磨细石英砂等矿物掺合料制备了不同强度等级的混凝土,研究了矿物掺合料掺量、种类以及水灰比、混凝土内部不同深度对混凝土内部碱度的影响,并对比分析了不同矿物掺合料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。研究结果表明,适量的矿物掺合料不仅可节约水泥,优化混凝土结构,提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力,同时对混凝土内部碱度影响较小。混凝土内部碱度分布基本均匀,不同深度的孔溶液中pH值基本一致;且混凝土的水灰比对其碱度几乎没有影响。

静钻根植桩低应变动力响应的现场试验和数值模拟

针对静钻根植竹节桩的成桩特性,通过现场试验和有限元数值模拟,研究桩周水泥土随着龄期变化对竹节桩低应变测试曲线的影响.首先通过现场试验,得到现场试桩在水泥土不同龄期的低应变曲线,发现桩端反射信号的幅值和到达速度均受到水泥土硬化的影响;同时通过室内弯曲元试验,测得不同龄期下相同配合比水泥土的切变模量;然后通过多次反演拟合,建立三维有限元数值模型,结合室内试验结果,对竹节桩低应变测试特性进行研究;接着将模型曲线与实测曲线进行对比,重点研究了桩端低应变反射信号的幅值和综合波速,两者曲线特性符合良好;最后对三维有限元数值模型进行参数分析,分析桩周普通土和桩底土切变模量对桩身低应变曲线的影响.结果表明:桩周水泥土在随着龄期硬化期间,会导致桩端反射信号幅值逐渐变小,在5 d以后已较难分辨;同时,低应变测试的综合波速也会随之增大,但是均明显小于竹节桩在地表时的波速,该数值模型能较好的模拟静钻根植竹节桩的低应变动力特性;参数分析说明,桩身低应变测试的综合波速变化与桩周普通土和桩底土的切变模量变化无关,仅由桩周水泥土引起.

深排隧道钢纤维补强衬砌混凝土-伦敦Lee Tunnel

钢纤维补强能够极大提升混凝土结构物的耐久性能,非常适用于长寿命,高耐久性,并且供用环境腐蚀条件苛刻,磨耗严重的都市深层排水隧道衬砌混凝土。依据有关钢纤维补强混凝土结构的国际混凝土结构联合会制订的模型代码:fib model code 2010,以及欧洲的相关技术规范,结合伦敦的深层排水隧道:Lee Tunnel的具体工程实例,对如何应用钢纤维补强技术在盾构隧道衬砌混凝土管片,以及现场浇筑二次衬砌自密实混凝土进行了探讨。同时通过钢纤维补强混凝土缺口梁试件的抗折强度试验,大型梁试件的弯曲加载试验,以及试验结果的非线性有限元逆向解析,确认了钢纤维取代钢筋的结构补强性能,控制裂缝效果,以及应变硬化性能,能够满足Lee tunnel工程项目的砌筑混凝土性能要求,适用于深层排水隧道:Lee tunnel衬砌混凝土补强。

考虑软土超固结的静钻根植能源桩模型试验

为研究静钻根植能源桩在不同固结状态软土中的承载特性,基于能源桩模型试验系统,对比测试了模型桩在正常固结土和超固结土地基中的热力响应.结果表明,热量在桩周土层中的扩散程度随着与热交换管(热源)距离的增大而减小;土层的超固结状态影响土层中孔隙水压力的产生与消散,相比于正常固结土,超固结土层中孔压消散速率更慢;桩周软土在升温后的竖向变形首先表现为回弹,随后变成沉降,超固结土回弹明显,且随后的沉降量更小;桩身附加温度应力呈先增大后减小的趋势,超固结土下的桩身最大附加温度应力位置高于正常固结土,且升温产生的负摩阻力较小.静钻根植能源桩的承载特性与软土超固结状态密切相关,在工程设计中需要综合考虑以确保运行安全性.

基于桩侧虚土桩模型的桩-桩芯土竖向动力响应

考虑桩芯水泥土与桩身的较强黏结性,提出桩侧虚土桩模型来模拟桩与桩芯土塞的相互作用,建立含水泥土土塞的竹节桩纵向动力模型.通过阻抗函数递推方法得到简谐激振下桩顶动力响应频域解析解和时域半解析解,与三维有限元数值模型进行拟合对比,验证理论模型的合理性;通过参数分析研究水泥土相关参数对桩顶动力特性的影响;通过室内水泥土试验以及现场桩基试验,研究竹节桩桩芯水泥土对桩身低应变测试曲线的影响;根据实测曲线对模型中的关键参数进行拟合反演.结果表明:竹节桩桩芯土塞高度增加会引起桩底反射信号减弱以及桩身综合波速减小,土塞模量增加会引起桩底反射信号减弱和轻微提前;拟合得到的虚土桩尺寸系数较为稳定;桩芯水泥土的阻尼系数与经验公式计算结果差异较大;在参数拟合过程中,理论模型计算得到的结果与实测曲线较符合,本研究理论模型可以较好地模拟桩与水泥土的动力相互作用.

高强粉煤灰-渣土人造骨料的制备与微结构表征

研究了不同比例工程渣土与粉煤灰对高强、低吸水率人造骨料物理性能的影响规律,并利用X射线衍射仪、X射线显微成像系统(X-CT)、压汞仪及扫描电镜等手段研究导致人造骨料物理性能差异的原因。结果表明,人造骨料的密度和强度随着粉煤灰掺量的提高先上升后降低,吸水率先降低后上升,当粉煤灰掺量为50%(质量分数)时,可制备表观密度为2.17 g/cm^(3),抗压强度为22.88 MPa,吸水率为0.055%的高强、低吸水率人造骨料。人造骨料强度的降低和吸水率的提高主要是液相不足造成的孔隙率增加,原料中Al_(2)O_(3)含量过高会导致骨料难以形成液相,影响其物理性能。

机制砂在免蒸压管桩混凝土中的应用研究

通过使用机制砂替代天然砂进行免蒸压管桩混凝土配制试验,主要对比了不同品质机制砂取代天然砂对管桩混凝土拌和物工作性、力学性能、耐久性能以及桩身抗弯性能的影响,探讨了高品质机制砂在免蒸压管桩混凝土中应用的可行性。结果表明,采用高品质机制砂制备的混凝土拌和物具有较好的和易性,能够满足免蒸压管桩的生产工艺要求。同时,采用高品质机制砂生产的管桩桩身结构性能也满足相关标准要求。