软土地区轨道交通桥梁下方灌注桩小净距施工影响

[目的]我国沿海软土地区灌注桩与运营轨道交通桥梁、桥墩间小净距的施工影响正成为制约城市轨道交通规划与建设的又一瓶颈因素,因此有必要研究小净距钻孔灌注桩施工对周围地层和桥墩的变形影响。[方法]以浙江某城市道路桩板结构形式下穿轨道交通桥梁在建工程为例,通过设计土体侧向变形监测试验和搭建既有桥梁、桥墩的位移智能监测系统,分析了深厚软土区地层与测斜孔的协同变形特性,以及钻孔灌注桩施工对周围地层及桥墩变形的影响规律。[结果及结论]为使测斜孔与地层具有较好的协同变形,软土区测斜孔施工后应稳定停留6 d;淤泥层对施工加载、卸载过程的敏感性较高,由施工引发的软土地层变形量最大;在施工条件下,桥墩3个方向的变形幅值约为未施工的2~3倍;成孔开挖和混凝土浇筑工序对桥墩深度方向的扰动影响较显著,因此已运营轨道交通桥梁下部施工的监测重点应为竖向位移。

复杂地质条件下铁路桥梁桩基通用计算方法

为保障复杂地质环境中铁路桥梁桩基础的结构安全,进一步提升设计质量,提出一种通用的复杂特殊地质条件下桩基计算方法。选择静水、负摩阻力、膨胀土和地震液化土作为4种基本特殊地质,以桥梁桩基设计规范中的m法和单桩承载力计算式为基础,提出它们各自分别作用时的计算方法和综合作用时的耦合效应算法。结果表明:季节冻结深度线、多年冻土上限深度线、中性点深度线和急剧层深度线可作为冰、液态水、冻土、负摩阻力、膨胀土的分界线;该方法在规范基础上增加的计算步骤、计算参数和外载增量可以移植到桩基通用设计程序中,并适用于任意复杂特殊地质条件计算,可为实现该条件下铁路桥梁桩基安全、高效、精细化的计算提供支持。研究成果应用于铁路桥梁设计中,节省桩长约5%、桩身配筋约4%。

穿越溶洞桥梁桩基嵌岩深度计算方法研究

为准确计算岩溶区桥梁桩基嵌岩深度,依托莆炎高速公路岩溶区桥梁桩基工程,分别考虑桩基竖向极限承载力、桩身稳定性和桥梁全寿命周期内溶洞溶蚀量,提出3种穿越溶洞桥梁桩基嵌岩深度计算方法,并验证3种方法的可靠性。选取34根代表性桩基对比嵌岩深度设计值与所提方法计算值,并选取1根试桩对比规范值与所提方法计算值。结果表明:34根代表性桩基中,1根桩基的嵌岩深度设计值小于考虑全寿命周期内溶洞溶蚀量的嵌岩深度计算值,占比2.9%;10根桩基的嵌岩深度设计值同时满足竖向极限承载力、桩身稳定性和桥梁全寿命周期内溶洞溶蚀量要求,且安全储备合理,占比29.5%;23根桩基存在安全储备较高问题,占比67.6%,其中14.7%的桩基嵌岩深度设计安全储备高达5倍。各规范关于桩基嵌岩深度的取值差异较大,为确保桥梁桩基承载安全,同时降低施工难度和成本,建议设计穿越溶洞桥梁桩基的合理嵌岩深度时,充分考虑桥梁全寿命周期内溶洞溶蚀量。

冲击作用下钢护筒复合桩塑性区形成及迁移机制

为探究钢护筒复合桩在冲击作用下塑性区形成和迁移机制,基于经摆锤冲击试验验证的钢护筒复合桩船舶撞击数值模型,通过对比钢护筒复合桩(SCC桩)和普通钢筋混凝土桩(RC桩)塑性区产生和发展的异同,以及不同钢护筒尺度下基桩塑性区的形成和分布规律,深入分析了钢护筒复合桩在冲击荷载作用下塑性区域的产生和演化情况,探索了钢护筒长径比和厚径比对基桩塑性区域的影响规律。研究表明,钢护筒缩短了冲击作用下基桩的塑性区发展时间,使同种桩基中不同桩身位置的塑性区的产生部位趋于一致,增加了基桩参与受力的范围;钢护筒入土深度的增加和厚度的减小均导致基桩塑性区域向钢护筒包裹段转移,厚度偏小的钢护筒容易在冲击荷载作用下产生局部屈曲,导致基桩远离冲击侧也产生塑性区。

远景施工影响下的变电站地基承载力特征分析及综合施工方法——以北京市大兴变电站为例

现有的地基承载力特征分析模型没有建立地基承载力的边界条件,导致模型的数值模拟结果与实际测量情况误差较大。因此,在远景施工影响下,以北京市大兴变电站为例设计变电站地基承载力特征分析方法,为综合施工方法提供保障。计算岩土力学特征参数,分析岩土微粒与周边应力的关联,将其分为光滑面与粗糙面,分别计算地基两侧土体力学特性,经多点交叉建立地基承载力边界条件,构建变电站承载力数学模型,计算区域地基承载力上限,匹配综合施工方法。实验结果表明:实验组得到的数值模拟结果与实际数值的误差约为11.35%,准确性较高;实验组的总费用为73 646万元,施工方法的建设费用较少,远景施工影响下的变电站地基承载力特征分析及综合施工方法的实际应用效果较好。

复杂地形地质条件下桥梁桩基的动态设计

在山区桥梁桩基的实施过程中,因实际地形地质条件复杂,桩基常需动态调整设计。为了解决山区高速公路桥隧比高,需动态调整桩基多,逐桩逐项调整效率低,影响施工进度的问题,提出了一种新的桩基动态设计流程,并以巫镇路茶园子大桥1#桥墩为例,应用动态设计流程的思路,论证了在复杂地形地质条件下桥梁桩基动态设计流程的实用性。工程实践表明:该流程可确保结构安全及动态设计效率。

基于载荷试验振沉钢管桩承载力计算方法研究

振沉工艺是一种较为新颖的预制桩施工工艺,对于采用这种工艺施工的桩基的桩-土作用研究相对较少,尤其是钢管桩的桩-土作用。针对这一问题,采用慢速单桩竖向抗压静载试验方法获得了一组振沉压入钢管桩的单桩承载力变化规律。随后,根据可能存在的4种桩土作用模式,采用力学平衡法分别计算了桩的竖向极限承载力,并依据规范建议考虑振沉影响对计算结果进行了修正。通过试验结果与理论计算结果的对比,揭示了振沉工艺下钢管桩的桩-土作用特征,研究成果对振沉桩单桩极限承载力的计算具有一定的指导意义。

深基坑工程对现有桥梁桩基变形的影响分析

城市交通基础设施建设条件日趋复杂。由于道路快速化改造,新建明挖下穿隧道近距离穿越既有桥梁桩基时,造成桥梁桩基水平位移,影响桥梁结构的安全。通过计算分析华南地区典型软基地质条件修建下穿隧道进行基坑开挖引起桥梁桩基的位移,对比分析不同支护条件下的基坑开挖对桥梁桩基位移的影响。结果表明:不同基坑围护结构的刚度对桩基位移影响显著,采用ϕ0.8m、ϕ1.0m、ϕ1.2m钻孔灌注桩作为支护结构时,桥梁桩基的水平移位分别为9.4mm、6.3mm、4.5mm。同时,基坑的基底处理方式对桩基的位移、基坑的整体安全、桥梁的安全也具有重要的作用。结合监测成果,基坑采用ϕ1.2m钻孔灌注桩围护结构+高压旋喷桩基底处理方案时,基坑和桥梁桩基水平位移的控制效果较好。

复杂地质条件下桥梁桩基施工的质量控制探究

为解决复杂地质条件下桥梁桩基施工的质量控制问题,本文以某公路桥梁工程为例,对桩基施工的质量控制措施进行研究,提出了一系列有效的控制方法,以期为桥梁工程提供参考。

不同荷载作用下桥梁摩擦桩承载特性研究

研究桥梁钻孔灌注摩擦桩的承载特性及桩身力学性质的分布规律对桥梁的安全稳定运行具有重要意义。以重庆三店互通式1号桥梁桩基为研究对象,根据桥梁桩基特点设计室内试验,依次进行了灌注摩擦桩单桩承载力、桩身轴力以及侧摩阻力等桩基性能研究,并将试验结果与数值模拟结果以及理论公式计算结果进行对比验证。研究表明:持力层岩性对桥梁灌注摩擦桩桩顶沉降量存在影响,持力层岩土性能越高,则桩顶沉降量越小;桩身轴力及摩阻力的变化幅度均随着桩顶荷载的增加呈先增大后减小的规律,且桩身中部所受到的摩阻力最大;经理论公式和有限元分析的验证,本次试验结果整体上偏差率较小,3种分析计算方法均可较好地得出灌注摩擦桩桩身轴力变化规律。研究结果可为桥梁运营后期的病害防治提供重要的理论支撑。

溶洞上方桩基极限承载力计算

为计算岩溶区桩基的极限承载力,提出一个符合工程实际情况的简化分析模型,充分考虑了桩与溶洞之间距离对桩基承载力的影响。基于极限分析上限法,提出了相应的假定破坏模式,并采用三角形刚性块体对破坏模式进行离散,计算得到外力功率和内能耗散率。以桩端极限承载力作为目标函数,将该问题转化为数学优化模型,并利用MATLAB对数学优化模型求解。将本文计算结果与有限元极限分析法所得结果进行对比,验证了本文方法的正确性。最后,分析了材料参数和几何参数对桩基极限承载力的影响,参数分析表明:随着桩与溶洞距离不断增大,溶洞对桩端承载力的影响越来越小,当桩与溶洞距离超过某一定值时,桩端极限承载力将不受溶洞的影响。

冲刷条件下在役桥梁桩基础竖向承载特性研究

为了分析冲刷条件下桥梁桩基础的承载特性,文中分析了不同冲刷深度下承台以及各个位置桩的轴力及摩擦力分布情况。结果表明,当冲刷深度为1倍桩径时,桩体回弹量为6 mm,桩体位移的下降速率为0.005 mm/kN;当冲刷深度为6倍桩径时,桩体回弹量达到了23 mm,桩体位移的下降速率为0.0103 mm/kN;即冲刷深度越大,桩体的回弹量越高,桩体位移下降速率越大。轴力以及桩侧摩阻力均表现为角桩>边桩>中间桩,且随着桩体深度的增加,三者之间的轴力及桩侧摩阻力差距不断缩小。

预制管桩在近海公路桥梁桩基础中的应用——以福清G324新厝公路桩板梁桥为例

预制管桩因承载力高、施工速度快等优点,在房建等工程基础中得到广泛应用,然而在公路桥梁中应用较少,此阻碍其进一步发展。因此,结合福建省某近海公路桥梁预制管桩应用的工程实例,从桩基础选型、设计、承载力及施工要点分析等进行探讨。结果表明,预制管桩相对于灌注桩,在承载力、经济性及施工等方面更具有优越性;近海环境下可考虑加大保护层厚度、改进桩身材料、采用免蒸养工艺、优化桩间连接等措施改善管桩耐久性;提出的植桩工法单桩竖向承载力计算方法是可行的,且计算结果富余较大。

竖向载荷下桥梁桩基承载特性研究

为分析竖向荷载作用下桥梁桩基础的承载特性,文中以某桥梁工程为例,通过静载试验分析了单桩及群桩的荷载-位移曲线、单桩桩身轴力以及桩侧摩阻力随桩深的变化规律。结果表明,随着桩身深度的增加,桩身侧摩阻力呈现先增加后降低的趋势,曲线存在反弯点,发生在桩深为30cm的位置;随着加载水平的增加,桩身侧摩阻力不断增加。桩的数量越多,桩基的沉降量越小,承载力越好。九桩的最大桩顶沉降量为20mm,卸载后的恢复沉降量为8.5mm;六桩的最大桩顶沉降量为25mm,卸载后的恢复沉降量为12.1mm;四桩的最大桩顶沉降量为28mm,卸载后的恢复沉降量为18.5mm。

钻孔桩施工用聚合物制备技术优化与应用研究

本文设计合成出一种用于钻孔桩施工的高效护壁聚合物PZH-4,并采用正交实验优化出其合成的最优条件,以N,N-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯吡咯烷酮、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为聚合单体,聚合质量比为3∶1∶1∶1且总占比为30%,引发剂浓度为0.2wt%、碳酰胺浓度为0.2wt%,余量为去离子水,在60℃下反应8h,可得到分子量高于1200万的PZH-4聚合物分子,且聚合物粉末通过140目过筛后可在清水中12s内充分溶解。其配制的泥浆体系在稠化性、含砂率、胶体率、失水量等方面效果极佳,远优于膨润土泥浆体系。同时,废弃聚合物钻孔泥浆体系可使用5%NaClO溶液与3%H_(2)O_(2)溶液高效处理。

桩土相互作用对桥轨系统近场脉冲地震响应的影响分析

为研究桩土相互作用(PSI)对高速铁路桥梁-无砟轨道系统近场脉冲型地震响应的影响,采用ANSYS软件建立了该桥轨系统有限元模型,从系统自振特性、系统各层结构及层间关键构件震后残余位移和震时包络位移三个方面,分析PSI对系统地震响应的影响规律。研究结果表明:考虑PSI会使高速铁路桥梁-无砟轨道系统的自振周期延长;考虑与不考虑PSI,主梁、底座板、轨道板及钢轨各层结构震后残余变形和震时峰值包络变形均存在差异,沿着里程方向,简支梁、连续梁桥上轨道各层结构震后残余变形和震时峰值包络变形交错变化;PSI对扣件、砂浆层、滑动层及侧向挡块等关键构件的影响较为明显,其中对刚度较小的关键构件的影响尤为显著。抗震验算时,应重点关注PSI对桥梁-无砟轨道系统层间关键构件的影响。

超声波检测在公路桥梁混凝土桩基检测中的应用

公路建设工程随市场规模的扩大和国防交通网的建设迎来飞速发展,全国高速路网与城乡路网布设进度逐年增快。现今公路桥梁已成为国民经济和国家安全的重要命脉,在社会货运、国防运输以及国家实施抢险救灾工作中发挥极其重要的作用。桩基混凝土作为一种普遍且重要的基础加固形式,其施工工艺简单成熟、成本较低,被广泛应用于各种土工建设中。桩基混凝土基础的施工过程一般为:平整场地,定位测量放样并埋设护筒,随后进行钻进成孔、清孔作业、安置吊放钢筋笼,最终放置导管灌注混凝土从而顺利成桩,桩基础施工完成后,进行桩内钢筋与基础底板、承台等连接作业,最终形成稳固的地基基础结构。然而,由于桩基深埋于地下,其质量与安全难以直接观测与检测,导致桩基质量隐患往往难以及时发现。为了解决这一难题,超声波检测技术成为一种备受瞩目的新兴技术。本文旨在通过研究与应用超声波检测技术,实现对公路桥梁混凝土桩基质量的准确评估,为公路桥梁建设提供更加安全稳定的技术支持。

改进高应变法的桥梁基桩承载力检测研究

为实现对桥梁基桩承载力的检测,本研究引入高应变法,并对某桥梁建设项目中的基桩进行承载力检测。在明确了桥梁建设项目的基本概况后,选择重锤、荷载箱、基桩静载仪、基桩高应变承载力检测仪器等设备。利用高应变法,提出改进高应变法的桥梁基桩承载力检测方法。经过检测,发现该桥梁建设项目的承载力特征值均超过了设计承载力特征值。同时,通过检测得到的极限承载力数值结果将可作为该桥梁建设项目承载力验收的依据。

铁路桥梁钻孔灌注桩施工典型事故及应对措施

在铁路桥梁钻孔灌注桩施工中,常出现孔口高程和钻孔深度存在误差,开灌前孔内泥浆含砂量过大,水下混凝土灌注及桩身混凝土未达规范值,钢筋笼上浮,这些典型事故往往与工程地质条件、施工技术等多方面因素密切相关。处理这些事故的实践证明:施工中应严格遵守国家和行业相关规范,确保施工过程的规范化和标准化;应充分了解和掌握工程地质条件,选择合适的施工方法和设备;针对施工过程中出现的问题,应及时采取有效的治理措施。

单桩穿越岩溶发育地层力学特征与溶洞处置措施研究

针对单桩穿越岩溶发育地层工程地质背景,采用数值模拟手段,探讨了溶洞存在条件、尺寸、位置、充填特性等对桩体变形、地层变形与地层应力的影响规律,提出处置措施,主要结论有:(1)随桩顶荷载增大,桩顶沉降、桩体压缩与地层沉降均线性增大,溶洞存在下桩顶沉降较小,但桩体变形较大;(2)无溶洞下地层抵抗变形能力最大,大变形后,地层总体变形呈“漏斗”状,溶腔顶部围岩变形较大,桩体底部与溶洞底部局部受拉,桩底到溶洞附近地层压应力较大;(3)提出小型溶洞采用片石粘土筑壁、埋深大10 m的中型溶洞采用灌注水泥混合物及低标号混凝土和钢护筒跟进、岩溶发育强烈区采用全回转钻机施工的溶洞处置方法。研究结论可为类似工程提供参考。