Application of bi-directional static loading test to deep foundations

Bi-directional static loading test adopting load cells is widely used around the world at present, with increase in diameter and length of deep foundations. In this paper, a new simple conversion method to predict the equivalent pile head load-settlement curve considering elastic shortening of deep foundation was put forward according to the load transfer mechanism. The proposed conversion method was applied to root caisson foundation in a bridge and to large diameter pipe piles in a sea wind power plant. Some new load cells, test procedure, and construction technology were adopted based on the applications to different deep foundations, which could enlarge the application scopes of bi-directional loading test. A new type of bi-directional loading test for pipe pile was conducted, in which the load cell was installed and loaded after the pipe pile with special connector has been set up. Unlike the conventional bi-directional loading test, the load cell can be reused and shows an evident economic benefit.

统一硬化本构在海上风电大直径单桩桩-土分析中的应用

[目的]文章旨在推动海上风电基础的优化设计,将理论更加完善,模拟结果更加符合实际的高级岩土本构模型推广至实际工程应用。[方法]首先介绍了一种高级本构模型:UH模型(Unified Hardening model,统一硬化本构模型)的理论框架,随后对其进行了面向实际工程应用需求的修正,最后将修正后的模型应用在大直径单桩桩-土分析中,并对结果进行了宏观和单元层面的分析以验证其有效性与实用性。[结果]经过修正和验证,得到了适用于实际工程问题的UH_G0模型。该模型将原始UH模型中的参数“初始孔隙比”替换为“超固结比”;并引入Andersen经验公式,将剪切模量与本构参数κ解耦,显著提升了原始UH模型的初始剪切刚度,使得UH模型对变形(刚度)敏感的边值问题具有适用性。[结论]UH模型作为理论框架清晰,参数物理意义明确的高级本构模型具有较好的实际工程应用潜力。研究进行的面向工程设计需求的两项修正是必要的,二者分别提高了UH模型实际应用于边值问题的便捷性和初始刚度计算的准确性。修正后的UH_G0模型在有限元模拟过程中表现出对实际工程问题良好的有效性与实用性。

深厚软黏土地基中大直径单桩基础现场水平受荷试验及p-y曲线适用性研究

基于某海上风电场开展的单桩水平受荷特性现场试验,研究了深厚软黏土中2.4 m大直径钢管桩荷载-位移响应、桩身挠度及桩身弯矩规律;探讨了m法、API规范法和双曲线型p-y曲线在软黏土地基中的适用性,并建立数值模型对不同直径单桩基础的水平承载力贡献因素进行分析。结果表明:API规范法与双曲线型p-y曲线在浅层土中p-y曲线初始刚度与桩周土抗力偏大,双曲线型p-y曲线在一定深度下能够较好地预测土反力随位移的变化关系,m法与双曲线型p-y曲线计算得出的水平位移较实测值偏小,结果偏向不安全,API规范法计算结果相比实测值较大,计算结果较为保守;随着桩径增大,单桩基础的侧摩阻力和基底抗力对水平承载力贡献也会随之增大,双曲线型p-y曲线会严重低估单桩的水平承载力。

GYD-20型全液压动力头工程钻机的研制

针对传统工程钻机生产制造周期长、自动化程度低、劳动强度大、施工效率低等弊端,研制了GYD-20型全液压动力头工程钻机。介绍了该钻机的结构特点及其应用于大口径基础桩孔、煤矿通风孔钻进的情况和效果。

桥梁大直径桩基水平承载特性受桩-土摩阻效应的影响分析

文中以贵州省闵孝特大桥为研究对象,运用理论解析的方法求解桩基水平承载力。结果表明,桩顶水平承载力和桩身最大弯矩在考虑桩-土摩阻效应κ=0.6φ时,计算值与实测值对比效果良好;随着桩-土界面摩擦角的增加,桩侧摩阻力、桩身附加轴力和桩身附加弯矩也不断增加,随着桩直径的增加,桩顶位移折减比和桩身最大弯矩折减比均呈线性减小。

桩-墙水平组合围护结构施工关键技术

结合工程实际,对桩-墙水平组合围护结构施工工艺进行了介绍。对该工艺的施工关键技术进行了详细的阐述,并在工程中验证了新技术的可行性与经济性,为类似工程的施工和设计提供了借鉴。

液化土层厚度差异下大直径变截面单桩基础振动台试验

针对地震作用下不同液化土层厚度对大直径变截面单桩基础动力响应的影响,依托实体工程设计振动台模型试验,分别从土层孔压比、桩身加速度、桩顶水平位移及桩身弯矩等方面对大直径变截面单桩基础的动力响应进行了研究,结果表明:孔压比开始增长和趋于稳定的时间随液化土层厚度的增加均呈滞后趋势,液化土层厚度越薄,孔隙水上升越快,液化土层越容易发生液化。变截面位置位于液化土层时加速度增长较为明显,El-Centro波作用时大直径变截面单桩基础桩顶加速度放大系数最小,1004波作用时桩顶加速度放大系数最大;大直径变截面单桩基础桩顶水平位移最大值随液化土层厚度的增加逐渐增大,且地震波差异会影响其趋于最大值的时间;大直径变截面单桩基础最大弯矩在液化土层和非液化土层交界产生,且液化土层厚度越大地震波差异性对变截面位置处弯矩影响越大。在进行大直径变截面单桩基础的抗弯设计时,应着重考虑液化土层和非液化土层分界面处和变截面处抗弯能力。液化土层从30cm到50cm,大直径变截面单桩基础桩身加速度放大系数及桩顶位移分别增加了1.61倍和1.65倍。

双线大直径输水隧道建设对既有桥梁及桩基的影响分析

为准确分析双线大直径输水隧道下穿对既有桥梁结构的影响,构建桥梁-地层-桩基-盾构隧道高精度数值仿真模型,对桥梁桩基结构及盾构过程进行精细化模拟,结合基于智能算法的土层参数反演模型,获取更接近真实情况的土层参数,以提高数值模拟精度。结果表明:输水隧道盾构开挖引起的地表最大沉降量为15.01 mm,基于反演的地表变形计算结果与实际监测值的误差减少约70%;盾构隧道双线开挖会引起地表二次沉降变形,两条盾构隧道中间区域的地表二次沉降量最大,约占总沉降量的60%,最大二次沉降量为5.06 mm;隧道两侧的桩基受到影响较大,最大位移为10.03 mm,位于桩基顶部,而隧道开挖对桩基内应力分布影响较小,可以认为无影响。

大直径嵌岩灌注桩竖向承载特性试验研究

为了探讨泥岩地基大直径灌注桩竖向承载性能,依托青岛某机场桩基工程,对嵌入泥岩的9根大直径灌注桩进行了竖向抗压静载试验和桩身应力监测,分析大直径嵌岩灌注桩的竖向抗压性能,明确大直径灌注桩的荷载传递规律。结果表明,试桩桩身完整性较好,桩身质量可靠;试桩荷载沉降(Q-s)曲线均为缓变型,加载初期存在明显的压密段,桩顶沉降量为10.31 mm,最低回弹率大于50%;最大荷载作用下,各试桩的竖向抗压极限承载力特征值均不小于6480 kN,试桩竖向抗压承载能力仍有较大潜力;试桩均表现出端承摩擦桩的特性,轴力自桩顶到桩端逐渐衰减,桩侧摩阻力峰值发生在中风化泥岩段,桩端阻力占桩顶荷载的10.55%~34.48%。

层状地基中海洋大直径管桩水平动力响应分析

考虑桩−海水−层状土相互作用,研究了水平动荷载作用下层状地基中海洋大直径管桩的动力响应特性。将海水视为无黏性可压缩流体介质建立桩周、桩芯海水的运动方程,通过分离变量法并结合海水的边界条件求得桩周、桩芯海水作用在管桩上的动水压力。将海床土体视为黏弹性介质并考虑其成层非均质性,利用微分变化并结合土体振动边界条件解得桩周、桩芯土体作用在管桩上的水平抗力。进而根据各桩段上水平力的平衡建立管桩控制方程,利用传递矩阵法并结合桩身的连续条件以及桩顶、桩底的边界条件,得到层状海床土中海洋大直径管桩的水平动力响应解析解,给出了桩顶位移解析表达式。将所得解与有限元模拟结果以及退化解与已有文献解进行对比,验证了本研究计算方法的合理性。并基于所得解分析了管桩−海水−层状土系统水平动力响应对动水压力、水深、土体模量、土层厚度等关键参数的敏感性。

高应变动测技术在如东海域大直径钢管桩基工程中的应用研究

基于江苏如东海域三根大直径敞口钢管桩的初打和复打高应变动测试验数据,提出了适用于该海域的桩端折减系数η的推荐值和承载力恢复计算公式,为该海域大直径钢管桩基础的承载力评估提供了技术依据。敞口钢管桩高应变试验数据显示,试验桩侧阻力的恢复系数都远大于端阻力的,且桩侧阻力随时间增长显著,但端阻力的增长却很小。基于此,推荐如东海域大直径敞开钢管桩的桩端阻力折减系数η取0.05进行估算。此外,通过桩基土体恢复和增长机理探讨,提出桩基承载力恢复计算公式,且验证误差在10%以内。

市政桥梁灌注桩大直径桩基加固施工技术

城市化进程的加快,对城市基础设施建设提出了更高的要求。桥梁工程作为市政工程的重要组成部分,其建设质量直接影响到市政工程项目的建设质量。然而,在实际施工过程中,由于受到地质条件、施工环境、施工工艺等多种因素的影响,桩基施工难免会遇到一些问题和风险,影响工程项目的顺利开展。本文根据实际案例,通过分析高压注浆法、小管径钢管桩加固法以及扩底桩加固法三种方案的施工与效果,最终确定小管径钢管桩加固法具有较好的耐久性和可靠性。

复杂液化地基下大直径PHC管桩沉桩技术应用研究

随着大直径PHC管桩在地基基础建设中的不断应用,如何保障管桩在复杂地基条件下的成桩质量和承载能力,逐渐成为基础工程建设者越来越关心的问题。针对太原武宿国际机场T3航站楼工程复杂基础结构施工,通过合理布置挤密碎石桩,同时科学设计大直径PHC管桩参数及沉桩工艺,成功消除了桩间土的液化性质,保障了成桩质量,最终确保了复杂液化地基下大直径PHC管桩的承载能力。

土压平衡盾构斜切大直径主筋桩群施工技术

针对盾构直接切削大直径主筋桩群的工程难题,以广州地铁12号线官洲站—大学城北站区间工程为例,开展盾构直接切削桩径1 200mm、主筋直径25 mm和28 mm桩群的实践研究,分析盾构施工关键措施、切桩效果。实践表明:滚刀和撕裂刀搭配的刀具配置具备切削主筋直径25 mm和28 mm混凝土桩基的能力;镶齿滚刀难以直接切断钢筋,撕裂刀二次作用时对钢筋的剪切作用力可将滚刀切口位置切断;采用“低推速、高转速、稳扭矩”方式掘进可有效切断桩体及钢筋;采用分体式液压钢筋剪可较好处理盾构仓内缠绕钢筋。

大直径群桩基础承载特性现场试验及数值模拟分析

文中利用虚拟仿真方法对基桩、群桩的竖向及水平向的承载特性进行分析。结果表明,随着荷载的增加,桩顶水平位移不断增加,最大水平位移为34.6 mm;当加载量为800 kN时,荷载位移曲线开始出现弯曲趋势,该条件下的桩顶水平位移为10 mm;第一级荷载下的承台中心点竖向位移为5 mm,最大荷载下的承台中心点竖向位移为86 mm;第一级水平荷载下的承台中心点水平位移为3 mm,最大水平荷载下的承台中心点水平位移为38 mm;中心桩的桩顶竖向位移最大为86 mm,角桩的桩顶竖向位移最小为83.5 mm;中心桩的桩顶水平位移最大为38 mm,角桩的桩顶竖向位移最小为35.2 mm。

软土地区超高层建筑岩土工程关键问题及沉降控制研究

以上海中心大厦为例,对软土地区超高层建筑桩型选择、桩基承载力计算、沉降计算参数取值及沉降计算等岩土工程关键技术问题进行了总结和研究。超高层荷载大,对桩基承载力要求高,桩型选择需结合周边环境、桩基承载力要求、施工可行性等因素综合考虑后确定,软土地区超高层建筑采用后注浆大直径超长灌注桩是适宜的。超高层建筑基础沉降要求高,需结合地层条件、结构特点、荷载分布情况、周边环境等因素综合考虑,确定沉降计算参数及计算方法。经采用多种计算方法进行沉降预测,塔楼沉降量估算值为75~120 mm,最终实测总沉降量约100 mm,有限元法的预测结果与实测值更为吻合,其中结构封顶时沉降量占最终沉降量的90%左右,沉降变形主要发生在工程建设期间。

锚杆静压钢护筒挖孔桩工艺在超高层基础加固工程中的应用

依托某超高层建筑基础加固工程实例,阐述了原桩基状况,归纳总结该工程特点和难点,并针对工程难点进行方案选型探讨。通过现场试验和理论计算,验算了大直径锚杆静压钢护筒挖孔桩的单桩承载力。采用变刚度桩迭代法对桩基刚度进行迭代计算,使后补桩基与原桩基实现变形协调。研究结果表明:所提出的锚杆静压钢护筒与人工挖孔结合方法,解决了该工程基础加固施工风险难题;桩基检测和后期沉降观测数据说明,锚杆静压钢护筒挖孔桩工艺不仅施工质量可控,而且基础加固效果明显,为处理类似超高层建筑基础加固问题提供了新思路。

公路桥梁大直径桩基加固补强施工技术研究

以某高速桥梁大直径桩基加固工程为例,为提高桥梁桩基的稳定性,提出公路桥梁大直径桩基加固补强施工技术研究。对大直径桥梁桩基进行植筋加固,进行模板制安及混凝土浇筑,最后对桩基裂缝进行封闭,以完成公路桥梁大直径桩基加固补强施工。结果表明,与未采用桩基加固方法相比,加固后,总计算沉降均有减少,证明该研究加固效果显著。

加筋大直径搅拌桩重力式挡土墙技术在深基坑工程中的应用

为提升软土地区深基坑工程的工程质量,文中以某高层建筑项目为例,设计加筋大直径搅拌桩重力式挡土墙支护方案及对该方案的施工技术进行分析,并对工后的施工效果进行评价。结果表明,施工后的桩底标高为150mm,桩位偏差为15mm,桩的垂直度偏差为0.5%;桩身完整均匀,桩身混凝土强度达到1.2MPa;基坑围护结构最大变形位移值为20mm。所有的检测值未超过预警值,满足设计方案的要求。加筋大直径搅拌桩重力式挡土墙技术的工程总造价为8210.4万元,比钻孔灌注桩高了3.6%;施工周期为60d,比钻孔灌注桩的施工周期缩短了50%。加筋大直径搅拌桩重力式挡土墙技术具有优良的社会经济效益。

超长大直径钻孔桩基础现场压缩静载荷测试分析

文中以某桥梁工程为例,对静载作用下不同类型桩的沉降量时程响应曲线以及荷载随深度的传递机制进行分析。结果表明,相同荷载水平下,2号桩的沉降量与1号桩相比降低了55.3%~67.8%。所有荷载水平下,钻孔灌注桩的桩身轴力随着深度的增加呈现不断下降的趋势。相同荷载条件下,钻孔灌注桩的桩身轴力略高于1号桩的桩身轴力,最大荷载水平下,2号桩的桩端部支撑百分比高于1号桩的端部支撑百分比。随着施加荷载水平的增加,钻孔灌注桩的桩侧摩阻力呈现先快速增加后平稳的趋势。相同荷载水平下,2号桩的桩侧摩阻力大于1号桩的桩侧摩阻力。总之,桩越长,钻孔灌注桩的承载能力越强。