非挤土桩对于砂土地层地震液化的影响机制研究

如何通过工程措施实现地基抗液化能力的有效提升,是岩土工程领域近年来研究的热点问题之一。非挤土桩作为地基处理的常用措施,其加固后地层的抗液化能力能否得到提升,在学术界还存在着一定争议,主要原因是其对于砂层地震液化的影响机制尚未明确。针对该问题,本文开展了干砂及饱和砂土原状场地与非挤土桩加固场地的超重力模型试验,通过对比不同试验中地层的动力响应与超静孔隙水压力的发生发展规律,首次发现非挤土桩对于地层的作用机制并非仅有“刚度效应”,还有因振动过程中桩-土变形不协调而产生的附加作用力,该作用力将显著提升浅层土体的应力及应变水平,加大其液化的可能性,且随着埋深增加,该附加作用力逐渐变小,“刚度效应”将逐渐占据主导地位,相关研究成果可为进一步揭示非挤土桩抗震加固机理、评估其加固效果提供一定的基础和支撑。

带扩大桩靴桩基施工挤土效应解析研究

提出新型带扩大桩靴预应力管桩基础.不同于均匀截面管桩的施工挤土效应,由于桩靴尺寸大于预制管桩桩身,桩端扩张不宜视作理想球体而更接近于扁球体(旋转椭球体).基于扁球体扩张源对新型带扩大桩靴桩基施工挤土位移场进行解析求解,基于圆孔扩张理论考虑桩周土塑性区域的体积变形,对扁球体扩张应变路径法计算结果进行修正.通过提出的解析解,研究带扩大桩靴桩基施工挤土效应.结果表明,桩周场地可以根据位移场分布规律,大致分为近地表、近桩端以及桩身附近3个区域.扩张源形态越“扁”,桩身附近区域水平“排开”效应略有增强,近地表区域地面“隆起”位移及近桩端区域竖向位移显著减小,这对于挤土桩施工而言是非常有益的.

静压桩在成层地基中挤土效应的可视化研究

为探究静压桩在成层地基中的挤土效应及其与均质地基的差异,利用透明土结合粒子图像测速技术(PIV),对成层土和均质土地基进行静压桩贯入可视化模型试验。对土体位移矢量图、位移等值线图以及软硬土层交界面的位移特征进行分析,结果显示:桩侧土位移及地表隆起,静压桩在黏土地基中的影响范围大于砂土,但在桩侧3倍桩径范围内,砂土地基的挤土效应大于黏土地基;对比均质黏土地基,“上黏下砂”地基的桩端挤土效应减弱,而桩侧的水平位移增大,桩侧2倍桩径以内地表隆起值增大,桩侧2倍桩径以外地表隆起值减小;对比均质砂土地基,“上砂下黏”地基的桩端挤土效应增强,桩侧3倍桩径以内的水平位移、地表隆起值减小,但地表隆起影响范围扩大到4倍桩径以外;在成层地基的土层交界面,上下层土体的位移大小不同,尤其是桩侧附近的位移差值较大。

软弱地基预制桩挤土效应及其施工控制措施

大面积高精度厂房预制桩软基处理面临复杂的挤土效应,且对施工控制措施要求高。基于滨海精密厂房软基处理项目,对软弱地基预制桩挤土效应及其施工控制措施进行总结。通过现场监测对软弱地基预制桩挤土效应进行分析,且对其施工重难点问题进行梳理,并总结出一系列的施工控制措施,可为软弱地基预制桩施工提供借鉴。

大面积静压群桩挤土效应施工控制措施研究

预制管桩在施工过程中,极易引发挤土效应,大面积静压群桩尤为明显。论文依托昆明市某项目大面积群桩施工,通过设置AB两组条件一致试验区,探索更适用于大面积群桩施工过程中挤土效应控制措施。通过对A组试验数据进行分析,改进B组施工控制措施,发现针对大面积静压群桩,适当加大引孔深度、设置深层泄水井对于挤土效应控制更为有效。

高压旋喷桩单桩施工挤土效应数值模拟分析

为研究高压旋喷桩加固区域近接既有高速铁路时,高压旋喷桩施工造成周围土体变形的规律,依托杭甬高速铁路198号桥墩所在断面,结合现场试验,采用有限差分软件FLAC3D模拟高压旋喷桩施工,探究高压旋喷桩单桩注浆压力、桩长和土体模量变化对挤土效应范围的影响。结果表明:(1)现场试验中单桩挤土效应影响距离约16.5 m,占桩长的82.5%;(2)高压旋喷桩单桩施工挤土效应影响距离与注浆压力、桩长呈正相关;(3)单桩注浆压力增大,桩长增长,挤土效应影响距离增大;(4)桩周土体模量增大,高压旋喷桩的挤土效应影响距离减小;(5)高压旋喷桩近接既有高速铁路施工时,需确定正确施工参数并进行变形监测,必要时采取变形控制措施。

某工程预制管桩沉桩时挤土效应分析

预应力混凝土管桩因其性能、质量控制、施工便捷、节能环保等优势被广泛应用于各工程领域,但管桩沉桩时常会产生挤土效应,易引起桩体上浮、偏移等工程质量事故。文章以芜湖市某新建仓库和厂房工程为例,应用基于理想弹塑性假定的Vesic扩孔理论分析管桩沉桩时弹性区内和塑性区交界处的应力和位移,并现场测量沉桩时和沉桩后30d的桩周不同距离处土体位移,对比分析了管桩沉桩时和沉桩后桩周土体位移变化规律,为保证工程的顺利实施和确保沉桩质量提供支持。

钢管压入土体施工挤土机制与案例分析

对钢管压入土体过程中钢管内土塞的受力状态、产生挤土效应条件及挤土机制进行分析,结果表明:产生挤土效应的条件为土塞底部应力超过钢管端部地基承载力;根据土塞底部应力与钢管端部地基承载力的关系,不同情况下可认为钢管压入土体为非排土桩、排土桩及不完全排土桩;当为不完全排土桩时,挤土率可作为钢管压入过程中的挤土程度评价指标。对钢管内土塞底部应力与钢管端部地基承载力理论计算方法进行分析与总结。最后,通过钻孔灌注桩护壁钢管旋压施工工程案例的实测结果与实施效果,对钢管压入土体施工挤土机制理论分析的合理性与实用性进行论证。

水泥搅拌桩施工挤土效应分析

水泥搅拌桩施工过程中叶片的切削作用和水泥浆的注入对桩周土体产生挤土效应,基于受剪圆孔扩张模型,采用摩尔-库仑屈服准则,对塑性区半径公式进行修正,得出施工影响因数和成桩扰动位移,更加准确地模拟水泥土搅拌桩的挤土问题,对水泥搅拌桩施工的挤土效应有定量化的描述。通过水泥搅拌桩施工引起桩周超孔隙水压力实测数据和有限元计算结果对比,验证结果的可靠性。

劲性复合桩挤土效应及承载力作用机制研究

劲性复合桩施工工艺复杂,为了明晰其成桩过程中的挤土效应及荷载传递机制,开展了劲性复合桩挤土效应试验、静力触探试验研究,描述了劲性复合桩成桩过程中桩周土体孔隙水压力、总应力、有效应力的变化情况,探讨了劲性复合桩承载力形成机制。试验结果表明:劲性复合桩挤土效应沿桩径方向逐渐减小,沿桩长方向逐渐增大;在劲性复合桩成桩过程中,周围土层的有效应力增长了12%~63%,桩侧摩阻力也因此显著提升;锥尖阻力、侧壁阻力则分别提高了13%~84%、8%~97%。同时,劲性复合桩通过多种不同强度材料的组合,沿桩径方向依次形成了承载力递减的4个受力构件,实现了比常规桩基均质材料更好的承载效能,本质上是契合了桩顶荷载沿桩径方向、桩长方向引起的桩身剪切应力、压缩应力均会逐渐衰减的特性,这也是劲性复合桩显著经济优势的来源。

PHC管桩在螺纹挤土桩基础的补强应用

在实际工程中,桩基础常因设计荷载变更或施工控制不佳而出现承载力不足的问题,因此研究承载力不足桩基础补强问题具有重要工程意义。本文以南宁泥岩地区某螺纹挤土桩基础工程为例,在现有螺纹挤土桩承载力仅为设计值的29.41%~47.06%的情况下,分析螺纹挤土桩承载力不足的原因,并结合多桩型组合复合地基理论,采用PHC管桩对螺纹挤土桩基础进行补强,形成管桩与螺纹挤土桩两种桩型的组合复合地基。结果表明:1)螺纹挤土桩成桩过程中存在扫螺现象是其单桩承载力不足的主要原因;2)螺纹挤土桩螺纹挤土桩基础经管桩加固补强后,复合地基承载力特征值达到520 kPa,满足建筑的设计承载力要求;3)作为地基处理的竖向增强体,管桩与螺纹挤土桩两种刚性挤土桩型具有良好的适用性。本文结果可为相关工程分析和应用提供参考。

预制桩挤土效应对周边土层的影响分析

徐州丰县地层在15m深度普遍存在一层密实状砂土,预制桩进入或穿透该层时难度较大,通过桩基施工前的标贯试验和桩基施工后的静力触探试验,结合相关规范原理,对预制桩施工过程中的挤密效应进行分析,发现预制桩在粉土、粉砂中沉桩时,超孔隙水压力消散较快,土体有效应力增大,再加上群桩的挤密作用,导致土的强度得到大幅提高,增加沉桩难度;提出相应沉桩对策,以减少对工程的不利影响,为该地区的桩基施工提供参考。

预钻孔孔径对部分挤土桩挤土效应的影响研究

推导了具有一定初始半径的圆柱形孔扩张的弹塑性解,据此讨论了预钻孔取土打桩时,预钻孔孔径大小对挤土效应的影响。

新型螺旋挤土灌注桩现场试验研究

螺旋挤土灌注桩(SDS桩)是一种新型的完全挤土型桩,该桩以其承载力高、施工速度快、对施工场地无污染等特征,已在多个国家得到应用,但国内还没有应用该桩型的工程实例。为此,在北京一工地进行2次SDS桩现场试验,研究SDS桩成桩时的挤土效应、承载特性和桩侧摩阻力分布规律及SDS桩与长螺旋灌注桩(CFG桩)承载性状的异同。试验结果表明:SDS桩施工过程中的地表隆起主要发生在成孔开始到螺旋挤扩钻头的挤扩部分全部进入土体阶段,之后地表隆起逐渐趋于稳定;其挤土效应主要在距桩位中心4倍桩径范围内完成,且土体的压缩性越高,挤土范围越大;在相同桩顶沉降量条件下,SDS桩的极限承载力比CFG桩提高30%～50%。

螺旋锥体挤土压灌桩技术研究与应用

螺旋锥体挤土压灌桩技术是一种新型的建筑桩基础灌注桩技术,一套施工设备可完成多种不同的桩型,根据不同地质条件和承载力要求设计工程项目的桩型结构,在确保桩身强度的基础上,通过改变桩土间的作用方式,充分发挥桩周土对桩的作用力,实现螺旋锥体挤土压灌桩的高承载、低成本、高安全性的特点,并通过工程实例作进一步说明。

上覆硬壳层软土地基预制桩挤土效应分析

上覆硬壳层软土地基沉桩过程产生的挤土效应造成工程事故频发,基于此对上覆硬壳层软土地基预制桩挤土效应展开分析。采用有限元CEL方法对上覆硬壳层软土地基沉桩的全过程进行模拟,得到沉桩完成后桩周土体应力场和位移场分布,分析了硬壳层厚度对应力场和位移场的影响。结果表明:在软硬土层交界处,桩周土体的应力和位移会突然增加,是工程病害发生的主要区域;桩周土体的水平位移在硬壳层下方约1 m处达到最大值,竖向位移在软硬土层交界处达到最大值;随着硬壳层厚度逐渐增加,软硬土层交界处桩周土体应力和位移的突变值会逐渐增大,地表扰动范围逐渐增加。

螺旋挤土灌注桩与长螺旋灌注桩承载力足尺试验研究

为了深入研究新型螺旋挤土灌注桩(SDS桩)和长螺旋灌注桩(CFA桩)在承载变形性状方面的差异性,以在澳大利亚、德国和中国进行的三组承载力足尺对比试验研究成果为依据,对SDS桩相对于CFA桩承载力的提高幅值及其技术优势的内在机理进行了分析与探讨。研究结果表明这种SDS桩新技术适用于各类可压缩土层,而短螺旋挤扩钻头在成桩过程中所产生的挤土正效应,促进了桩周土体物理性能的改进与应力水平的提高,改善了桩周土体的承载变形性能,从而通过提高桩侧摩阻力,达到了大幅度提高螺旋挤土灌注桩极限承载力的目的。

排水刚性桩沉桩挤土效应的现场试验研究

排水刚性桩是一种将刚性桩与竖向排水体相结合的新桩型。基于江阴一中新建教学楼桩基工程,开展了排水刚性桩与不含排水体的普通刚性桩的沉桩对比现场试验,实时动态监测排水桩与普通桩桩周土体中不同距离及深度处的水平位移、侧向土压力及孔隙水压力的变化情况,研究排水刚性桩的沉桩挤土效应。试验结果表明:排水桩能够减小沉桩过程中桩周土体因桩身挤土而发生的侧向水平位移,在距桩心3倍桩径处,排水桩桩周土体的最大水平位移为普通桩的1/6,在距桩心6倍桩径处,排水桩为普通桩的2/5;排水桩能够大幅降低桩周土体因沉桩挤土而产生的超孔隙水压力,深度15m,距离桩中心2倍桩径处,排水桩的超孔压峰值仅为普通桩的1/4;排水桩能够减少沉桩过程中桩周土体的挤土压力,降低沉桩挤土对桩周原有土压力的影响,在深度15m距桩心2倍桩径处,排水桩的土压力变化的峰值仅为普通桩的1/4。现场试验数据为排水刚性桩的工程应用提供了设计参考依据。

考虑挤土效应的筒型基础沉放阻力数值分析及试验验证

鉴于传统的筒型基础沉放阻力计算公式或数值分析方法均没有考虑筒壁内外侧挤土效应的差异,对于窄深型或是带分舱板的宽浅型筒型基础,由于筒壁或者分舱板的约束作用,基础内侧挤土效应有时远大于外侧,用传统方式计算沉放阻力可能存在较大误差。为揭示筒壁内外侧挤土效应的差异情况,采用显式的任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法,针对土体大变形和接触非线性等问题,建立了能够实现筒型基础动态、连续沉放过程的有限元模型,模拟出了筒壁内外侧挤土效应。数值分析结果表明,当入土深度与筒径比达1.6时,筒壁内侧压力可达外侧的10倍左右。通过分析下沉过程中筒壁内外侧土体位移及应力分布,阐述了筒壁内外侧挤土效应差异的机制。最后,提出了考虑挤土效应的筒型基础沉放阻力计算公式,计算与试验结果吻合良好,大大提高了筒型基础沉放阻力的计算可靠性。

PHC桩挤土效应对饱和粉砂层液化消除的研究

针对我国滨海、临河等地区施工场地中常存在的可液化饱和粉砂层,预应力高强混凝土管桩(Prestressed High-intensity Concrete,PHC)设计、施工要求较高的问题,以沧州津水名苑小区项目3号楼为例,研究PHC桩挤土作用对粉砂层液化消除的效果,并通过是否考虑PHC桩对粉砂层液化消除作用的两种桩基方案对比,为总承包项目桩基方案选择提供参考。得出结论:PHC桩不仅能解决地基承载力的问题,同时还能够改变土体的密实状态,消除饱和粉砂层的液化程度。考虑PHC桩挤土效应消除饱和粉砂层液化后,可给工程项目桩基方案提供更多选择,节省投资,并可有效降低施工难度,提高施工效率。