冻土区公路CFG桩-筏复合地基承载力与沉降变形研究

对伊绥高速公路K44+400~K44+575段冻土区实际问题进行CFG桩—筏复合地基承载力与沉降变形研究。通过桩—筏承载力试验得出结论桩低轴力值减小量高达桩顶轴力值的45%左右;由于桩间冻土在CFG桩影响范围内且筏板放热作用导致上部冻土融化冻土侧摩擦阻力降低,使得筏板下的CFG桩桩身轴力向下传递较快,实验用A筏板最大沉降量为1.19 mm。通过有限元模拟得到的桩底反力数据与实验数据对比分析可知二者符合情况良好,证明了有限元计算的合理性;荷载级别到达12级时柱底反力约为65 kN。

京沪高速铁路CFG桩-筏复合地基现场试验研究

结合京沪高速铁路凤阳试验段工程,开展CFG桩+垫层+筏板处理地基试验。实测桩-筏复合地基沉降变形、桩顶应力、桩间土应力、筏板顶面土应力、钢筋应力及桩身应变;分析路基沉降变形、桩土应力比随填筑高度和固结时间的变化规律;获得地基面桩土应力分布、筏板顶面土应力分布、钢筋应力分布、桩身轴力和侧摩阻力分布;研究路堤荷载作用下CFG桩-筏复合地基的工作性状。研究成果有助于高速铁路桩-筏复合地基沉降控制、承载特性和应力传递机理的研究,并为京沪高速铁路及其它相关工程的桩-筏复合地基设计方法提供数据支持。

高速铁路CFG桩-筏复合地基沉降试验研究

为了解路堤荷载作用下CFG桩-筏复合地基沉降变形特性,在京沪高速铁路凤阳试验段进行了沉降变形现场试验.设置沉降板、观测桩和测斜管,分别监测地基面桩土沉降、路基顶面沉降和地基侧向水平位移,分析了沉降变形随路堤填筑高度和时间的变化规律,探讨了双曲线沉降预测方法.研究结果表明:CFG桩-筏复合地基沉降随路堤填筑高度和时间的增加而增大;路基经过6个多月的静置后,沉降已趋于稳定;复合地基总沉降量小于15mm,桩土沉降差小于2mm;路堤坡脚线外1m处的地基侧向最大水平位移小于4mm;采用双曲线法进行路基沉降预测是可行的,且预测精度较高.采用CFG桩-筏复合处理后的地基总沉降、沉降差和水平位移均较小,路基沉降稳定较快,能够提高路基的稳定性并缩短工期.

高速铁路CFG桩-筏复合地基桩侧负摩阻力及其受力特点的试验研*究

通过京沪高速铁路CFG桩-筏复合地基的现场试验研究,获得了桩身弹性模量及路堤填筑过程及路基静置期间的桩身应变,分析了CFG桩身轴力和负摩阻力的变形规律。结果表明,在路堤填筑期间,负摩阻力就已经存在,桩身轴力随着深度的增加先增大后减小;静置期间,桩身负摩阻力和轴力仍有明显增长。桩身负摩阻力与路基填筑高度和固结时间密切有关。

高速铁路PHC/CFG桩-筏复合地基变形特性研究

桩-筏复合地基在高速铁路软土地基处理中所占比例较大,研究其变形特性对工程设计及运营期维修具有重要意义。基于沪宁(上海-南京)城际铁路PHC桩-筏复合地基和CFG桩-筏复合地基工程实例,采用室内模型试验和现场测试相结合的方法,对PHC和CFG桩-筏复合地基建设期及运营期变形特性进行研究。研究结果表明:若桩长和面积置换率相同,桩刚度对桩顶沉降影响较小;若桩刚度相同,桩顶沉降随面积置换率增加而减小;PHC桩-筏复合地基整体变形小于CFG桩-筏复合地基,且在限制侧向位移方面表现出较大的优越性;桩-筏复合地基在建造期(铺轨前)堆载预压3个月完成的沉降量约占堆载预压6个月沉降量的90%以上,约占铺轨后沉降量的80%,建造期沉降量约为运营后3年半沉降量的65.4%~78.6%。

高铁CFG桩-筏复合地基固结解析解及特性

考虑桩—土在刚度、渗透性等方面的差异,建立端承型CFG桩—筏复合地基轴对称固结模型,推导桩间土的固结方程,并给出“单级等速加载”情况下固结方程的解析解;应用该解析解结合工程实例进一步研究置换率、桩—土压缩模量比、加荷速率地基设计参数对固结特性的影响。结果表明:桩的作用增大复合地基等价固结系数,固结速率随置换率、桩—土压缩模量比、加荷速率的增大而提升,该工程软土地基的置换率和桩—土压缩模量比适宜范围分别为0.03~0.06和100~150。

CFG桩-筏复合地基桩土应力比解析式研究

对荷载作用下CFG桩复合地基的变形特性进行了分析,在此基础上探讨了桩侧摩阻力与桩土相对变形的关系,引入"等沉面"概念,假定桩与桩间土均是理想线弹性体,桩侧摩阻力沿桩长直线分布,进而根据桩-土-垫层变形协调条件,推导得到CFG桩—筏复合地基桩土应力比计算新公式。应用所得公式对复合地基现场试验条件下的桩土应力比进行了计算,计算结果与试验结果和有限元计算结果较为接近。

路堤荷载下CFG桩-筏复合地基数值模拟研究

桩-筏复合地基具有承载力高、稳定性好、可有效控制地基沉降和不均匀沉降等优点,近年来在高速公路工程中得到了广泛应用。以某高速公路CFG桩-筏复合地基试验段为背景,采用有限元软件PLAXIS建立二维平面模型,对CFG桩-筏复合地基的地基沉降、筏板下桩、土应力分布和桩身位移进行了分析。结果表明：采用CFG桩-筏复合地基可有效控制地基沉降、均化筏板下桩、土应力分布和减小边桩水平位移。

路堤下CFG桩-筏复合地基桩土应力分析及地基反力模型探讨

本文通过某路堤试验段CFG桩-筏复合地基现场试验研究,深入分析了桩-筏复合地基桩顶、桩间土的应力及桩土应力比随荷载、固结时间及沉降的变化规律和桩土应力空间的分布规律,探讨了筏板下地基反力模型,为路堤荷载下CFG桩-筏复合地基的基理研究提供思路,以期供同行参考。

路堤下CFG桩复合地基稳定性分析方法及试验验证

路堤下CFG桩复合地基稳定性分析方法尚不完善。基于桩体抗滑段受力平衡条件,开展考虑桩承水平净推力、桩承轴力和桩顶筋带约束作用的桩体抗滑效应分析。由CFG桩弯曲强度确定桩承极限水平净推力,通过引入桩体破坏不同步性的桩承水平净推力系数,提出能良好反映CFG桩弯曲破坏模式下复合地基稳定性分析的桩承综合力矩法,并结合土工离心模型试验进行验证。案例研究表明:路基工程CFG桩复合地基的抗滑力矩中,土体抗滑力矩占比54.8%~79.8%,桩体抗滑力矩占20.2%~35.5%,筋带抗滑力矩约9.7%;对于桩体抗滑力矩,由桩承轴力提供的抗滑力矩占比达86.9%~91.9%,由桩体弯曲强度和桩顶筋带约束作用引起的抗滑力矩占比约8.1%~13.1%;针对离心模型试验的极限和临界状态,采用桩承综合力矩法计算的地基稳定系数在0.98~1.06之间,适用性较好。

CFG桩复合地基附加应力场研究

CFG桩复合地基具有提高承载力、减小变形和成本低等优势,在地基处理中得到广泛应用。然而,实际工程案例表明,现行规范中常用的沉降计算方法与实测值存在较大差距,其中一个主要原因是对附加应力场分布规律了解不足。结合北京海淀某住宅项目案例,现场进行单桩复合地基静载荷试验,进一步使用Midas GTS/NX有限元软件对CFG桩复合地基进行建模分析,得到了复合地基整体附加应力场的分布规律,并研究了桩径、褥垫层厚度与附加应力场的变化规律。这些结果对于理解CFG桩复合地基受力机理并指导设计具有重要意义。

重载码头堆场CFG桩网复合地基离心模型试验研究

CFG桩网复合地基广泛应用于处理软土地基。采用土工离心模型试验研究某码头堆场超大荷载下CFG桩网复合地基的变形和桩土应力特性,试验模拟了地基、CFG桩、树根桩、加筋垫层、防尘网和轨道梁基础、矿石堆载等,分析了超大荷载作用下复合地基表面变形、桩顶轴力、桩间土压力、桩土应力比的变化规律。试验结果表明,复合地基的沉降速率在稳定控制标准之内,沉降量满足堆场使用要求,防尘网基础和轨道梁基础水平位移和沉降均很小,桩土应力比为25.2~43.8,CFG桩网复合地基在350 kPa荷载作用下是稳定安全的,达到了预期加固效果。

基于现场试验的CFG桩复合地基桩帽与垫层效应分析

【目的】柔性垫层和桩帽对CFG桩复合地基的桩土应力比、荷载分担比和沉降均有较大影响,但目前柔性垫层与桩帽在现场试验中如何共同影响复合地基特性仍有待进一步的研究。【方法】以CFG桩复合地基软基处理的某路段作为工程背景,在土工格栅层数不变的情况下,对垫层厚度为100 mm、200 mm、300 mm,桩帽尺寸为0.8 m、1.0 m、1.2 m组合下的形式进行了现场原位试验,研究了CFG桩复合地基的桩土应力比、荷载分担比和沉降特性。【结果】现场试验表明:随着垫层厚度由100 mm增大到300 mm,桩土荷载比减小了51.5%,桩土应力比减小了52.5%,总沉降量增大了7.9%;随着桩帽直径由0.8 m增大到1.2 m,桩土荷载比增大了29.0%,桩土应力比减小了29.2%,总沉降量10.4%.本文区域地质条件,宜选用垫层厚度100 mm、桩帽直径为1.2 m的CFG桩复合地基形式。

排水桩-网复合地基处置可液化路堤地基的振动台试验研究

排水刚性桩融合了刚性桩基础承载力高和具有排水性能的双重优点。为研究排水刚性桩处置可液化路堤地基的抗液化作用效果,采用7#硅砂作为路堤地基模型材料,3×5群桩布置形式,在水平向和竖直向施加双向动力荷载,对排水桩-网复合地基和普通桩-网复合地基处理可液化路堤地基开展了振动台模型试验研究。从超孔隙水压力、加速度、沉降等动力响应对排水桩-网复合地基的抗液化作用效果进行了分析。试验结果表明:排水桩-网复合地基的处置效果明显优于普通桩-网复合地基的加固效果。排水桩工况超孔压比峰值最大值为0.79,最小值为0.61,普通桩工况超孔压比峰值均达到1.0,处于完全液化状态。排水桩工况水平向峰值加速度放大系数沿路堤模型底部至顶部呈现明显的放大效应,峰值加速度放大系数最大值为1.60。普通桩工况峰值加速度放大系数呈现一定的液化地基减震效应,峰值加速度放大系数最大值为1.07。排水桩工况沉降平均值为11.4 mm。普通桩工况沉降平均值为25.7 mm,排水桩工况最终沉降量平均值较普通桩工况减小55.6%。排水桩能够有效加快超孔隙水压力的消散,减小路堤沉降量,是一种处置可液化地基的有效措施。

软岩地基斜锚-短桩复合基础水平承载性能研究

针对山区输电线路岩石地基斜锚-短桩复合基础这一新型基础型式,采用有限元方法构建并验证计算模型,并进一步以短桩的桩径及其嵌岩深度、斜锚长度、斜锚连接节点距地表深度为参数,开展嵌岩短桩及斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能对比研究。基于斜锚-短桩复合基础水平荷载-位移曲线初始弹性段、弹塑性过渡段和直线破坏段的三阶段变化特征,确定了各基础相应阶段的水平承载力。研究岩体及桩身截面混凝土应力分布特征、斜锚与短桩连接节点位置对斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能的影响规律,结果表明:斜锚与岩体间的黏结锚固作用可将基顶水平力转化为斜锚拉力,使水平荷载传递至斜锚周围及短桩桩端以下的岩体,进而有效提高斜锚-短桩复合基础水平承载性能。通过优化斜锚连接节点距地表深度,可减小桩径及其嵌岩深度同时满足相应基础抗水平承载力设计要求,从而有效降低基础施工难度,提高基础安全性。

高速铁路CFG桩-土复合地基减振性能研究

为系统研究高铁运行引起的CFG桩-土复合地基环境振动特性及其自身减振性能,首先基于2.5维有限元计算理论,利用等代桩墙对CFG桩-土复合地基进行等效,建立轨道-路堤-CFG桩-土复合地基系统的2.5维有限元模型;其次,与高速铁路环境振动既有实测研究成果进行对比,验证所建模型的正确性;最后,考虑高速列车的不同运行速度,以竖向振动加速度为评价指标,分析桩径、桩间距和桩体刚度对CFG桩-土复合地基减振性能的影响。研究结果表明:相较于无桩地基,CFG桩-土复合地基对高速列车运行引起的地面环境振动具有良好的减振效果,距轨道较远处减振效果优于轨道近处减振效果;距轨道较近处,CFG桩-土复合地基的减振效果由列车运行速度和共振条件共同主导;增大桩径d、增大桩体刚度或减小桩间距s均能提高CFG桩-土复合地基的减振效果。然而,当桩径d≥1/4s或桩间距s≤4d或桩土刚度比R_(PS)≥138.9时,继续改变CFG桩设计参数将难以进一步显著提高减振效果。CFG桩-土复合地基可提高地基的临界速度,当车速接近该临界速度时减振效果较差。

CFG桩复合地基设计与施工工艺

以CFG桩复合地基为研究对象,介绍了CFG桩的概念和基本原理,并结合具体工程,从土层参数、桩径、桩间距、面积置换率等方面进行了CFG桩复合地基设计,对CFG桩复合地基施工技术要点展开了研究,开展CFG桩复合地基的现场载荷试验,并对试验结果进行分析。

机场改扩建工程中CFG桩复合地基施工技术研究

本文以机场改扩建工程中CFG桩复合地基施工技术为对象进行了研究,旨在了解客观基础地质条件对地基荷载状态下的稳定性产生的影响。首先,在考虑地质条件和荷载对CFG桩复合地基性能影响的基础上,设计了CFG桩的布置和参数范围,在具体施工阶段,从施工设备选择、施工材料控制、施工操作执行等部分进行细化。然后,通过实验法验证了CFG桩复合地基施工技术设计的应用效果,结果表明:在作用荷载相同的前提下,不仅沉降位移实现了快速收敛,且最大沉降位移也仅为8.20mm,具有较好的应用效果。由此可知,CFG复合地基施工技术具有强度高、承载能力强等优势,符合建筑基础的稳定性要求。考虑土层的厚度、性质、力学性能等因素,合理布置CFG桩,可以保证地基的稳定性和承载力。

后植筋技术在CFG桩复合地基静载试验中的应用

为了克服传统堆载法静载试验的局限性,提出在试验桩周围工程桩上后植钢筋的方式组成反力系统的新型静载试验。以某高层建筑CFG桩复合地基为例,详细介绍了后植筋锚桩反力系统的设计。该新型反力系统成功应用于最大加载量为4498.2kN的CFG桩复合地基静载试验,相比传统堆载法可减小使用配重91.7%,节约费用78.8%。该新型反力系统中各后植筋轴力表现为靠近主梁的较大,远离主梁的较小,最远端后植筋轴力发挥不充分。后植筋锚桩反力法对于静载试验具有较重要的工程实用价值。

CFG桩复合地基设计要点

结合已有研究成果及工程实践,从CFG桩复合地基设计角度出发,对设计过程中的附加压力、变形计算深度、压缩模量、压缩模量提高系数、地下水等设计要点进行了分析,并探讨了桩长、桩径、桩间距等参数的选取原则,得出桩径越小,经济性越好,但同时相邻桩相互影响问题更加突出等结论。