A case study on behaviors of composite soil nailed wall with bored piles in a deep excavation

A complete case of a deep excavation was explored. According to the practical working conditions, a 3D non-linear finite element procedure is used to simulate a deep excavation supported by the composite soil nailed wall with bored piles in soft soil. The modified cam clay model is employed as the constitutive relationship of the soil in the numerical simulation. Results from the numerical analysis are fitted well with the field data, which indicate that the research approach used is reliable. Based on the field data and numerical results of the deep excavation supported by four different patterns of the composite soil nailed wall, the significant corner effect is founded in the 3D deep excavation. If bored piles or soil anchors are considered in the composite soil nailed wall, they are beneficial to decreasing deformations and internal forces of bored piles, cement mixing piles, soil anchors, soil nailings and soil around the deep excavation. Besides, the effects due to bored piles are more significant than those deduced from soil anchors. All mentioned above prove that the composite soil nailed wall with bored piles is feasible in the deep excavation.

软土中单侧边载作用下桩基负摩阻力研究

软土中因土体压缩性较高,在边载状况下易产生桩基负摩阻力,从而对工程产生安全隐患。本文通过有限元法对软土中受边载作用的桩基础所受到的桩基负摩阻力进行数值模拟,分析了不同边载等级、不同边载位距对软土中桩基负摩阻力、中性点位置和桩身轴力的影响。结果表明,在边载等级增加时,软土中桩身轴力有明显上升趋势,并随桩体埋深增加呈非线性趋势增长,而桩基负摩阻力随深度变化呈现非线性减小的趋势,桩体的下拉力增加,边载效应增强;同等级边载效应时,当边载与桩基之间的距离增加时,软土中桩基负摩阻力逐渐减小,中性点位置位于桩体靠近底部位置处,并随边载位置改变而受到一定影响。

岩土成层条件下抗滑桩计算的改进有限差分法

滑坡治理工程中抗滑桩可能布置于层状土层、层状岩层,或岩、土成层等各种地质条件下,现行规范对于该问题建议将成层地基按加权平均法换算成等效的当量地基系数,但对于地层差异性较大的岩土成层地基其适用性有待研究。为解决这一问题,基于Euler-Bernoulli梁理论建立抗滑桩受荷段、嵌固段整体受荷分析模型,采用改进有限差分法提出抗滑桩全桩内力求解的统一矩阵运算式,避免常规有限差分方法将桩身分为受荷段和嵌固段及利用滑面处连续性条件求解的复杂迭代过程;基于2个边坡工程抗滑桩治理案例,证明改进有限差分法对岩土成层条件下抗滑桩分析的可靠性,计算用时仅需1.2 s左右,相比已有方法进一步提高抗滑桩分析设计的计算效率。

桩网复合地基离心模型试验中桩顶轴力测试方法研究

桩网复合地基是常见的软土加固措施。在开展桩网复合地基离心模型试验时,为了分析桩土应力比,需要测量桩顶轴力和桩间土压力。微型土压力计在离心模型试验中已经得到广泛应用,但尚无成熟的微型桩顶轴力测试传感器。利用模型桩的桩帽,开发了一种离心模型试验专用桩顶轴力测试方法,标定结果显示该方法测试线性度好。通过某桩网复合地基离心模型试验和数值分析的桩土应力比结果对比分析,验证了该方法的测试效果。

板桩防波堤设计参数试验验证与规范对比研究

板桩防波堤是一种对深厚软土地基有较高适应性的防波堤结构,目前国内外应用较少。以某海外板桩防波堤工程为例,采用不规则波对不同水深处的防波堤断面开展设计波浪要素断面试验,判断护底块石、沙垫层稳定性,测量模型越浪量和防波堤迎浪侧所受波浪力分布,验证防波堤结构的安全性和合理性。最后将试验结果与国内外规范公式计算结果进行对比研究。结果表明,试验得到的波浪力及越浪结果偏于安全,防波堤设计高程合适;不同波浪状态下规范公式计算结果与试验值之间的差异不尽相同,进行具体工程设计时,需将规范公式计算与物理模型试验结合,力求设计参数合理,保证防波堤自身结构及掩护港区的安全性。

堆载引起岸坡土体与高桩码头相互作用机制试验研究

码头后方堆场堆载会导致倾斜岸坡场地的侧向位移,对码头基础设施安全构成挑战。以天津港典型高桩码头为背景,基于大型土工离心试验平台,探究了堆场荷载作用下岸坡场地的变形特性、码头位移和内力的分布规律。试验结果表明:堆场荷载会导致岸坡出现显著的水平位移,其主要位于后承台下方区域,且随着距堆场距离的增加而逐步趋近于零;码头后承台随堆场荷载的增加会产生显著的向海侧水平位移,由此导致码头前后承台间距缩小进而增加碰撞风险;后承台桩基在岸坡土体水平变形作用下其弯矩响应由桩顶至底部呈S型分布模式;前承台桩基弯矩响应要显著低于后承台,其峰值小于后承台桩基弯矩响应的50%。研究结论可为高桩码头的破坏机制提供借鉴。

中原文旅城欢乐世界一期雪世界高区基础设计

中原文旅城欢乐世界一期雪世界高区采用了巨型钢框架结构体系,基础形式为群桩基础,满足了基础内力大、沉降控制要求高的要求。介绍了巨型框架结构以及基础设计内力大、沉降控制要求高等特点。以中原文旅城欢乐世界一期雪世界项目滑道高区的基础设计为例,详细介绍了该工程地质概况、桩型选择、基础设计原则;进行了基桩承载力计算和验算,并分别采用YJK和ABAQUS对基础的沉降进行分析。其中ABAQUS模型考虑了桩、土、承台的相互作用,克服了传统计算方法不能细致分析桩身弹性压缩、实体深基础侧阻力和应力扩散等的不足。

微型桩组合抗滑结构在滑坡治理工程设计中的应用

由于滑坡地质灾害的突发性、复杂性和不确定性,在该类治理工程中,工程环境往往成为方案选型的首要限制因素;常会遇到施工场地狭窄,施工作业面受限,大型机械无法到达、常规施工工艺无法施工等特殊问题,需要因地制宜地选择最优治理方案。微型桩组合抗滑结构因其具有桩径小、施工快捷、施工人员安全保障高、经济性好等优点[1],可用于滑坡地质灾害治理工程中,尤其是快速抢险工程。结合数值模拟分析及工程设计实例,结果表明:连系梁对微型桩的变形起到一定的限制作用,对其受力则影响较大;变形最大值出现在临边坡侧后排桩的上部,且后排桩锚索对整体变形的限制作用明显;组合抗滑结构稳定性验算应重点包括剩余下滑力、结构整体抗力、微型桩沿滑面抗剪承载力、桩内力、桩嵌固长度等内容。

软土基坑强制搅拌斜向支撑桩的应用

文中以某基坑工程为例,对软土地区强制搅拌斜向支撑桩的设计及施工进行分析,并对施工效果进行评价。结果表明,上部放坡开挖、下部双排法组合钢管桩结合强制搅拌斜向支撑桩,随着深度的增加,土体水平位移不断降低,基坑最大水平位移11.4mm,各个环节的检测值均未超过预警值,表明强制搅拌斜向支撑桩施工效果良好,有效控制施工过程中的变形。强制搅拌斜向支撑桩经济成本低,施工周期短,具有良好的推广应用价值。

铁路桥梁桩板结构设计研究

为了满足铁路桥梁跨越既有地铁线路的需要,结合现有桩板结构的设计需求,基于Midas建立空间有限元模型,采用m法模拟桩土共同作用,计算了桩板结构在主力、主+附作用下的内力,检算了梁部的强度和挠度,计算了桩长和桩顶截面的强度和裂缝宽度,分析了桩基在施工阶段和运营阶段的裂缝变化和荷载作用的影响。结果表明,桩板结构梁部在主力、主+附作用下,梁部满足A类构件设计要求;桩基承载力、强度和裂缝宽度满足规范设计。顶推力可优化边墩桩基的受力,抵消收缩徐变、预应力次内力、制动力和温度变化对边墩桩基的不利影响。施工阶段合龙顶推施工可按顶推力和强迫位移双重控制。

深层搅拌桩砂土层钻进过程的受力分析

为研究深层搅拌桩砂土层钻进过程中钻具受力情况,对钻具叶片切削搅拌土层的运动轨迹以及钻具钻进砂土层过程中的轴向阻力及阻力矩进行分析,应用PFC3D软件构建钻具及地基砂土仿真模型,对不同钻进速度、旋转速度下颗粒位移、钻头承受的轴向阻力和阻力矩等进行监测与分析。最后将排涝泵站工程泵房基础防渗工程砂土层深层搅拌现场钻进过程实际观察结果与模拟结果进行比较,结果表明吻合度高,验证了模拟结果的准确性。本文分析结果可为深层搅拌桩在砂土层地质条件中的较好应用提供借鉴。

压重平台堆载对软土地区基桩承载力的影响

以广州南沙某工程为例,通过在软土地区进行超大吨位桩基静载试验,结合桩身内力测试,探讨分析了不同试验支墩处理方式下压重平台堆载对软土地区基桩承载力的影响。通过“换填垫层”处理支墩地基,压重平台堆载过程中桩侧出现负摩阻力,堆载完成后开始测试得到的桩身最大轴力明显大于千斤顶施加的荷载。而采用“支撑桩+桩帽”处理支墩地基,压重平台堆载过程中桩侧未出现负摩阻力,且堆载完成后开始测试得到的桩身轴力呈现自桩顶向下随着深度增加而逐渐变小的合理分布。结果表明,在超厚层软土地区中进行桩基静载试验,宜尽量采用“支撑桩+桩帽”处理支墩地基以减少压重平台堆载对基桩实受承载力的影响。

山区高速公路连续梁桥纵桥向桥墩水平力受力分析

文章介绍了预应力混凝土40 m连续T梁上部纵桥向水平力在下部桥墩上分配的计算方法,结合工程实际,并考虑桩-土效应,分析了在不同桥墩高差及不同桥墩尺寸下汽车制动力、温度影响力、结构收缩徐变影响力在桥墩纵桥向的分配情况及变化规律。

深厚高填方边坡抗滑桩支护体系变形及稳定性影响分析

为研究深厚高填方边坡抗滑桩支护体系变形及稳定性影响,基于福州某高压电塔边坡工程,采用极限平衡法、有限元分析方法等对边坡的整体稳定性、抗滑桩的内力及变形进行研究,并对不同降雨入渗深度及坡顶荷载条件影响下边坡的稳定性变化、抗滑桩内力及变形的变化规律进行分析。结果表明:随着降雨入渗深度的增加,抗滑桩水平变形、轴力、弯矩及剪力均随之增大,而边坡的整体稳定性随之减小,降雨条件对边坡稳定性以及抗滑桩的影响不可忽略,在设计中应当着重考虑;随着坡顶荷载的增加,抗滑桩水平变形、轴力、弯矩、剪力及边坡整体稳定性变化不大,但应考虑超载对坡顶局部稳定产生的不利影响。

某高层建筑物室内联合迫降纠偏加固方法的应用

依托粉土地区某已发生不均匀沉降且未有收敛趋势的高层建筑住宅楼,对其不均匀沉降进行了原因分析。提出采用锚杆静压钢管桩进行基础加固,并应用预应力封桩技术快速控制沉降。沉降较大区域基础加固铰支预应力封桩完成后,在室内采用掏土联合冲水振捣的迫降纠偏方法加速建筑物沉降较小一侧的沉降速率。施工过程中,科学合理地控制冲水振捣频率并通过加强沉降观测多次动态调整冲水振捣频率。实践证明,该联合迫降纠偏加固方法可快速解决建筑物的不均匀沉降,并精确有效地实现建筑物纠偏。最大迫降高度达到8.9cm,倾斜由0.284%纠至0.150%,施工完成后沉降速率稳定在0.02mm/d以内,满足稳定验收标准。积累了类似建筑物不均匀沉降的迫降纠偏加固经验,对具有地下室的既有建筑纠偏加固设计和施工具有指导性意义。

北京工人体育场密实砂卵石层水泥土复合管桩试验研究

以北京工人体育场改造复建项目作为工程背景,分析了水泥土复合管桩在密实砂卵石地层中的工作性态,并给出了水泥土复合管桩在砂卵石地层中的加载试验与数值模拟结果对比。采用FLAC3D软件模拟了水泥土复合管桩加载以及其与地层相互作用机理。结合试验与模拟结果,分析了水泥土复合管桩的破坏机理。结果表明,水泥土复合管桩在竖向荷载作用下的荷载-位移曲线模式是典型的摩擦桩工作模式,桩端阻力约占桩顶荷载的1/3;桩侧摩阻力荷载传递具有双层模式特点,即荷载由管桩先传递到管桩周围的水泥土桩,再由水泥土桩传递到桩间土中;水泥搅拌桩在砂卵石地层中可形成刚度大、强度高的水泥土外桩;管桩的压入有效提高了水泥土复合管桩的刚度,而水泥土外桩有效改善了桩土界面的摩擦接触效应,结合桩端砂卵石层,可有效提高水泥土复合管桩的承载力。

土岩组合深基坑围护结构受力与变形特性分析——以青岛海天中心深基坑为例

为了研究土岩组合二元地层超深基坑受力、变形和邻近建筑沉降随基坑开挖的演化规律,依托于青岛海天中心城市综合体桩锚支护结构体系超深基坑工程,对预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移以及周边建筑物沉降进行了实时监测。结果表明,基坑开挖期间内,预应力锚索轴力随时间的变化规律主要分快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段,锚索轴力平均损失率约为15.08%;基坑最大水平位移为12.30 mm,最大竖向位移为11.01 mm,基坑临近建筑物最大沉降量为1.2 mm,远小于设计和现行《建筑基坑工程监测技术标准》的容许变形值,说明桩锚支护结构体系可以有效控制基坑变形,确保毗邻建筑物安全;同时表明该基坑的支护设计方案有较大的优化空间,从而节约工程成本。研究成果对相似地质条件的超深基坑围护结构设计具有重要参考价值。

下穿隧道施工对高边坡抗滑桩内力影响研究

依托长沙市夏鹃路下穿智慧公园隧道工程深挖路堑段,基于现场情况设计了边坡段支护结构抗滑桩现场监测试验方案并开展了为期1年的现场监测,对其监测结果进行分析得出以下结论:高边坡下穿隧道施工会对坡脚抗滑桩的内力和围岩状态产生较大影响,尤其当隧道掌子面距桩2倍洞径到过桩2倍洞径时影响最大;高边坡下穿隧道施工时,桩侧土压力作用点产生上移再下移的变化,导致抗滑桩受弯先增大后减小;抗滑桩背坡侧进行明洞施工时,明洞施工产生的外力可使抗滑桩受弯程度减小,间接提高了抗滑桩的抗弯能力冗余度;桩侧土压力大小和分布会随着其上土体沉积和旁边隧道施工而产生较大变化,进而引起桩身内力变化;当抗滑桩两侧都有隧道施工时,应两侧都布置土压力监测点,以得到更完整的土压力分布数据,进行更准确分析。

大面积堆载作用下港口干煤棚结构设计与研究

为研究软弱场地土条件下柱面网壳支座荷载和大面积堆载作用下干煤棚桩基受力与变形特性,通过某工程实例,进行了软弱场地土条件下干煤棚上部结构的内力分析,并对网壳支座荷载和大面积堆载作用下桩身变形进行了理论计算和有限元分析,对结果进行了分析比较。结果表明,按角点法和等效土层厚度法计算的桩顶水平位移接近;软弱土地质情况下规范理论设计方法仅能较好地反映荷载作用下距离桩顶4/α范围内桩身位移的变化,桩承台有限元分析可反映大面积堆载作用下整个桩身变形和受力特性;根据计算得到的桩顶位移可近似换算出上部柱面网壳支座处的水平位移,可以此作为上部网壳支座荷载的设计依据。

锥形-有孔柱形组合管桩复合地基荷载传递特性分析

锥形-有孔柱形组合管桩复合地基属于一种新型的地基处理方法,相关计算理论仍处于探索性阶段。通过室内模型试验,分析竖向荷载作用下锥形-有孔柱形组合管桩复合地基荷载-沉降曲线、桩身轴力、桩土应力比的变化规律,揭示其荷载传递特性。研究结果表明:1)相同荷载作用下锥形-有孔柱形组合管桩复合地基沉降小于无锥有孔管桩,在一定锥度范围内,锥度越大复合地基总沉降越小,复合地基极限承载力越大;2)相较于无锥有孔管桩复合地基,锥形-有孔柱形组合管桩复合地基桩身侧摩阻力有更好的发挥;3)复合地基桩土荷载分担比随着桩身锥度的增大而减小。研究成果能为锥形-有孔管桩复合地基理论研究提供实践基础,并对其应用推广和优化设计起辅助作用。