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.

不同嵌岩深度下抗拔桩承载特性研究

以广东省江门市某工程为例,通过有限元分析软件ABAQUS,结合地勘报告及现场对桩基进行抗拔静载试验得出的荷载–位移曲线图,建立抗拔桩三维有限元模型进行数值模拟计算分析,研究不同嵌岩深度增量下抗拔桩的承载特性。研究成果表明:增加嵌岩深度可在一定程度上提高桩基抗拔承载力,但二者之间并非呈线性增长关系。当嵌岩深度增量为3D时,相较于原试桩的桩顶位移量减小54.2%,抗拔承载力提高105.2%,对桩基抗拔承载力的提高效果尤为显著。

海上试桩不同桩型承载力特性研究

天津南港某高桩码头拟建场地有深厚密实砂层,通过试桩测定设计桩型对砂层的穿透及贯入能力,研究不同基桩承载力特性。试验结果表明:混凝土预制桩及钢管桩均有较好的穿透及贯入能力;基桩轴向极限承载力高应变检测结果小于静载试验,误差均在5%以内;混凝土预制桩桩端承载力占总承载力不小于44.6%,钢管桩桩端承载力占总承载力不小于21.9%;相同荷载作用下,混凝土预制方桩静载与动载沉降量之比为1.40,钢管桩为0.90,两者差异明显;基桩承载力达到极值时桩侧摩阻力要明显大于规范极限侧摩阻力,规范取值偏保守。

岩溶区PST管桩复合地基的工程应用

经对某场地高层建筑地基素填土厚度大、下伏基岩岩溶发育、以多层串珠状溶洞为主的地层条件研究,提出一种PST管桩刚性复合地基。采用试验和监测等方法来指导复合地基处理设计与施工,根据场地试桩数据来验证设计的合理性。施工完成后,采用静载荷试验对复合地基进行质量验收检测,并连续进行沉降监测。结果表明:岩溶区PST管桩复合地基是一种处理高层建筑地基很可行的方法,处理后可以满足高层建筑物对地基强度、变形及稳定性的要求。

不均匀卵石持力层桩端后注浆效果试验研究

我国东南沿海尤其是温州地区广泛存在上覆深厚软土下覆不均匀卵石的地层。该区域的钻孔灌注桩常采用后注浆技术改善其承载性能。为了评价后注浆技术对这类地层中灌注桩承载力改善效果,开展了相应的模型试验,对比了不同注浆量对桩承载力的影响程度;并结合扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验分析了浆液分布特点,探讨了浆液在卵石层中的扩散范围,研究了浆液扩散范围与桩承载力之间的关系。结果表明:浆液能够有效地填充桩端卵石层,注浆量的增加使得填充范围扩大,填充范围为3~4倍桩径时,桩的承载力改善最显著。在不均匀卵石持力层中存在一个最优注浆量,最优归一化注浆量约为2.8,若超过该最优注浆量归一化值,桩的承载力不再显著提高。单桩模型试验确定的最优注浆量与刘金砺公式[1]的预测结果接近。扫描电镜技术有助于评价桩的后注浆技术在上覆深厚软土下覆不均匀卵石的土层中的效果。

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%。

基于BOTDA的砂土地基预应力管桩抗拔静载试验研究

针对砂土地基抗拔桩受力性能与荷载传递机理研究不足问题,将布里渊光时域分析(BOTDA)光纤传感技术应用于长江下游地区厚层砂土地基预应力管桩原位抗拔静载试验研究,采用特殊设计的桩身刻槽钻孔、光纤粘贴保护、接桩过程连续植纤等技术工艺,实现了预应力管桩在拉拔过程中桩身受力变形状态的分布式测量与数据精确定位。研究结果表明:在上拔荷载作用下,试验桩桩身轴力沿桩身方向逐渐减小;桩侧摩阻力在下桩发挥效果较好,上桩侧摩阻力较小,全桩长侧摩阻力最大值在桩底;抗拔桩随上拔荷载的增加,轴力逐渐向下传递,向下传递的轴力主要由预制管桩侧摩阻力承担;分布式光纤应变传感技术能较好地监测预应力管桩桩身贯入施工因素对抗拔承载特性的影响。研究结果可在其他类型抗拔桩受力特性监测项目中推广应用。

自平衡法和高应变检测在码头灌注桩中的应用

海南某高桩码头工程地质条件特殊,表面覆盖硬岩层,下部为黏土层,码头基础采用灌注桩结构,以硬黏土层为持力层。施工后分别采用自平衡法静载试验和高应变法检测桩基承载力,将检测结果与规范理论计算结果进行比较。结果表明,通过自平衡检测的荷载-位移关系曲线判断,桩端依旧处于弹性阶段,并根据在加载过程中桩身轴力沿桩身轴向的分布情况,可分别判断各桩侧摩阻力、端承载力的发挥值,从而判断桩阻力并没有全部发挥,桩基的实际极限承载力大于试验值。高应变检测法检测桩侧摩阻力结果大于理论计算结果,桩端承载力小于理论计算结果,总桩基承载力二者比较接近,因此可以作为静载试桩的辅助验证。在港口码头工程中采用自平衡静载测试法,并用高应变检测法进行验证,可以解决水域条件下大质量桩基承载力的检测问题。

复杂地质条件下抗滑桩水平承载特性影响因素分析

抗滑桩是治理滑坡时经常采用的一种有效的边坡防护工程措施,其水平承载力是评价边坡加固效果的关键。为研究复杂地质条件下边坡抗滑桩的水平承载特性,以卡拉水电站上田镇滑坡体防护工程为例,采用现场试验和数值模拟相结合的方法研究边坡抗滑桩的水平承载特性。基于抗滑桩现场单桩水平静载试验,验证数值计算模型的准确性,在此基础上进行抗滑桩水平承载力影响因素分析。结果表明:前后排桩受水平承载力呈现不均匀性,在相同水平承载力作用下后排桩桩顶最大弯矩大于前排桩桩顶最大弯矩;不同桩布置对群桩水平承载特性影响较大,其中双排交错布置方式桩顶弯矩最小,单排交错次之,双排水平桩顶弯矩最大;相同水平荷载作用下,与1.2 m和1.3 m桩间距相比,1.4 m桩间距的群桩效应较为明显;桩入岩深度对群桩水平承载能力影响较小,只在土-岩体分层界面有明显差异。

某既有建筑加固基桩竖向抗压静载试验方案对比分析及优化

该文根据既有建筑加固工程新增基桩工程现场实际情况,通过对堆载法、锚桩法及自平衡法几种常规竖向抗压静载试验的对比分析、方案优化及其在本工程中应用可行性的探讨,针对该工程既有建筑结构布置的合理利用提出了结合了锚桩+类似堆载的静载试验方法、称为结构自重法,并制定了高效可行的检测方案,为工程质量提供可靠的保障,并为工程实践提供一定的建议和依据。

钻孔灌注桩竖向承载性能试验研究

为优化提升钻孔灌注桩的设计方案,文中对竖向受压载荷下钻孔灌注桩的荷载传递及受力特性进行了研究。结果表明,最大的桩身轴力均位于深度为3 m处,当加载荷载为1440 kN时,桩身的轴力最大值为1205 kN;随着桩顶荷载值的增加,桩身的最大桩侧阻力值也不断增大,最大的桩侧阻力值为140 kPa,最大负摩阻力达到-82 kPa。当桩顶荷载从160 kN增加至1600 kN时,桩端阻力增幅达到860.2%。桩端阻力占比与施加的桩顶荷载呈先负相关后正相关关系;当荷载达到1600 kN时,桩顶位移最大达到14.6 mm;卸载为0时,桩顶位移为8.8 mm。

后注浆技术在港口工程中的应用及桩基承载力研究

后注浆技术在国内土建领域应用广泛,但在港口工程尤其是海外港口工程中少有应用先例,对后注浆的适应条件和技术参数也缺乏经验参考。结合西非某码头工程,介绍泻湖水域复杂地质条件下的灌注桩后注浆技术的施工工艺和技术参数,探讨后注浆的适应条件和加固效果。结合静载试验,对注浆前后的桩侧、桩端承载力进行研究,并与理论计算值进行对比。结果表明,采用后注浆技术可有效提高桩基承载力但具有一定的适应条件,可为类似港口工程的桩基设计提供参考。

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。

非挤土嵌岩预应力高强度混凝土管桩的桩端承载性能研究

施工装备和工艺的不断创新使得非挤土嵌岩预应力高强度混凝土(prestressed high-strength concrete,简称PHC)管桩逐渐得到推广和应用。为揭示嵌入中微风化岩PHC管桩的桩端承载机制,以随钻跟管工法桩为背景,基于泥质粉砂岩地区5组桩径为500 mm的PHC管桩桩端现场静载破坏性试验,分析了不同条件下嵌岩PHC管桩的桩端承载性能及宏观破坏模式,并提出桩端承载力计算方法。试验表明:对于采用敞口桩靴的PHC管桩,未封底时,敞口桩靴削弱了PHC管桩桩端承载性能,呈现刺入岩基的破坏,极限荷载下桩端沉降为11~15 mm;混凝土封底后,显著提高了桩端承载性能,极限承载力较非封底时提升340%,封底混凝土和桩靴的桩端阻力分担比分别为78%和22%,桩端呈整体剪切破坏。基于Hoek-Brown强度准则,提出了嵌岩PHC管桩桩端承力简化计算方法,计算精度得到了试验验证,可供非挤土嵌岩PHC管桩的设计与施工参考。

南宁盆地特殊地层静压随钻跟管桩适应性及单桩承载力特性研究

为了研究静压随钻跟管桩在南宁盆地特殊地层的适应性及单桩承载特性,对现场4根直径800mm的静压随钻跟管桩进行静载及低应变反射波法试验。研究结果表明:各地层中的试验桩承载力均能满足设计要求且均属于Ⅰ类桩,桩身回弹率较高,说明各试验桩仍具有较大的承载潜力;未进行破坏性试验时各地层中单桩承载力综合增强系数均大于1.00,以经验公式确定静压随钻跟管桩的单桩竖向承载力时应乘以相应的增强系数。基于以上研究,将静压随钻跟管桩工艺应用于实际工程,经验收检测表明,各项目受检基桩的桩身质量完好,承载力均满足设计要求,且仍具有一定的承载力富余量,良好的实际工程应用效果表明该工艺具有良好的适用性以及较高的推广使用价值。

印尼软土地区后注浆钻孔灌注桩现场试验研究

后注浆钻孔灌注桩在软土地区工程中应用广泛,但对后注浆灌注桩承载特性的理论研究仍滞后于工程实践。依托印尼软土地区某工程,开展不同桩长普通钻孔灌注桩和后注浆钻孔灌注桩的现场试验。结果表明,后注浆钻孔灌注桩极限承载力是同条件下普通钻孔灌注桩的1.20~1.26倍,后注浆灌注桩的回弹率和弹性变形相应增加;研究区地质条件下后注浆水泥浆液上返高度约为12.4~13.8 m,桩端以下水泥浆下渗深度约为1.3~2.1 m(约为桩径的1.6~2.6倍);后注浆灌注桩水泥浆上返高度以下桩侧和桩端以下岩土层的标贯击数较压浆前均显著提高,后注浆导致的桩侧摩阻力和桩端阻力的提高是钻孔灌注桩承载性能提高的主要因素。研究成果对指导印尼软土地区后注浆设计和施工具有一定的借鉴意义。

软土地区桩端后注浆失效补救方法及效果验证

通过上海软土地区某项目桩端后注浆失效时补救的实践,提出了一种桩侧成孔埋设注浆管进行后注浆补救的施工方法,该方法包括如下步骤:(1)尽量贴近既有桩基于桩侧对称成两个补救孔,成孔时应采用下钢套管的方式控制垂直度;(2)埋设两根注浆管,一根伸入桩底、端部有带逆止功能的注浆器,称为“补救注浆管”,采用约1.0 m长度隔离材料对“补救注浆管”进行包裹,避免封孔时“补救注浆管”被堵塞;另一根底部位于隔离段以上,桩底以上1.0 m,用于封孔,称为“封孔注浆管”;(3)通过“封孔注浆管”进行水泥-水玻璃双液注浆封孔;(4)待封孔48 h后,水泥-水玻璃双液注浆加固体达到一定强度,通过“补救注浆管”进行注浆,考虑到注浆的有效性,建议补救注浆的注浆量按原设计注浆量的两倍考虑。桩基静载荷试验结果显示,通过桩侧成孔补救注浆后,桩基的单桩竖向抗压承载力不低于正常注浆桩基的单桩竖向抗压承载力。

基于尖点突变模型确定静载试验的基桩极限承载力

利用静载试验的荷载-沉降曲线确定基桩极限承载力的分析方法很多,但至今尚未找到合理、有理论依据的确定基桩极限承载力的评判方法。因此,尝试利用尖点突变模型分析基桩静载试验的荷载-沉降曲线来评判基桩极限承载力;利用Matlab软件直接拟合静载试验的荷载-沉降曲线,以突变特征值为评价标准,确定基桩极限承载力。研究表明:(1)对比分析目前常用的尖点突变模型求解方法与文章提出的直接拟合法,发现目前常用的一般求解法存在不稳定性、误判等不足,评判结果与静载试验实际情形不符;(2)直接拟合法求得的势函数具有唯一性、首位性、单调性等特征,计算结果与基桩静载试验的实际情况相符,解决了一般求解法存在不稳定性、误判等问题,且比现行基桩检测规范计算结果更为安全。研究结果为较大直径基桩在缓变形情形下,以0.05D桩顶沉降量为标准确定基桩极限承载力提供了理论依据。

水利工程单桩竖向抗压静载试验研究

以取水泵站为例研究水利工程基桩在竖向荷载作用下的受力特性和沉降特点,对典型基桩进行单桩抗压静载试验,明确了试验装置、加载方式、加载方法、判定方法,确定了单桩竖向抗压承载力特征值,判断了检测结果是否满足设计要求,为水利工程基桩设计及优化提供借鉴。结果表明:此场地单桩竖向抗压承载力特征值是十分合理和安全的,选取3根基桩竖向承载力桩端阻力所占比例不高,呈现为Q-s“缓变型”曲线,破坏特征点不明显。

冻土区桥梁桩基础抗震试验研究现状及展望

总结了现阶段冻土区桥梁桩基础抗震试验研究的主要任务,从试验的目的、优势、设计和不足等方面对冻土三轴压缩试验、桩-冻土体系拟静力试验和地震模拟振动台试验的研究现状进行了系统的总结与分析,提出了相应的改进措施和发展方向。考虑到室内试验中桥梁桩基础-冻土相互作用体系实施难度的问题,提出了采用子结构试验方法开展冻土区桥梁抗震试验的思路。