串珠状溶洞数量影响灌注桩顶部水平受拉特性试验研究

采用室内模型试验,对比研究串珠状溶洞数量对灌注桩顶部水平受拉特性的影响,为岩溶强发育区嵌岩桩的水平承载力设计提供试验依据.结果表明:1)桩顶水平荷载相同时,上部土层段桩身水平位移、桩身弯矩(峰值)、桩侧土抗力随溶洞数量的增多而增大,单桩水平承载力随溶洞数量增多而明显减弱.2)上部土层段桩身水平位移随桩顶水平荷载增大而增大,桩顶水平位移最大,嵌岩段很小甚至为0;弯矩M-深度z曲线整体呈抛物线形,桩身弯矩在土岩界面和上层溶洞与底板界面呈现2个峰值,弯矩的变化仅仅影响到上层溶洞及其底板,第2层溶洞及其以下的弯矩几乎为0,土岩界面弯矩最大、截面最危险;土抗力p-深度z曲线呈“凸肚”形.3)溶洞数量增加,位置越高,p-y曲线越容易收敛,可以采用p/pub=α(y/y50)β拟合土层段的桩身p-y曲线.溶洞数量对α与β值变化幅度的影响较小,α与β值变化幅度体现p-y曲线随深度变化的敏感度,两者敏感度随溶洞数量增多而增大.4)工程桩刺穿串珠状溶洞时,为了提高单桩水平抗拉能力,建议采用注浆法改善上部岩土性质,加大土岩界面处桩身配筋率,并将桩身嵌入上层溶洞底板一定深度,防止基桩在土岩界面处发生弯曲破坏.

桩端岩溶三维超声成像方法及应用研究

研究目的:岩溶地区大直径桩基础受桩端岩溶的威胁大,探查不清或处理不当时可能会出现桩基承载力不足等严重工程质量问题,现有探测方法难以在桩底复杂泥水环境下实现桩端三维精细化探测。本文基于超声相控阵全聚焦成像原理,提出一种全新的桩端岩溶三维探测方法,以实现对桩端一定范围内地质结构进行三维高精度成像。研究结论:(1)本方法和装备在桩底采集超声数据并成像,可对桩端一定深度和冲切角范围内岩溶三维高精度成像;(2)足尺模型试验表明本装备可探测桩端10 m以内溶洞且探测精度优于0.1 m;(3)工程实践表明本装备可有效查明桩端岩溶、破碎裂隙,探测结果准确可靠;(4)本装备能适应桩底各种恶劣的环境,探测过程简单高效,时效性强,对保障岩溶区桩基施工安全与质量控制具有重要的意义。

不同溶洞处治措施对桩基承载特性的影响研究

为探究不同溶洞处治措施对岩溶发育区桩基承载特性的影响,通过有限元软件建立溶洞-桩-岩土体耦合作用模型,对比分析溶洞高度变化情况下,2种不同的溶洞处治措施(回填法和钢护筒跟进法)对桩基承载特性的影响。结果表明:随着溶洞高度增加,2种处治措施下桩基竖向承载力都呈降低趋势;溶洞高度小于10 m时,不同处治措施对桩基竖向承载力影响可忽略,溶洞高度大于10 m则需考虑处治措施对桩基竖向承载力的影响;在回填法处治的溶洞范围内,桩身轴力降幅较大,桩侧摩阻力增加显著,在钢护筒跟进法处治的溶洞中桩身轴力与桩侧摩阻力则基本不变;与钢护筒跟进法相比,回填法更有利于发挥桩侧摩阻力;溶洞高度增加时,2种处治措施下桩侧摩阻力比重均逐渐减小,桩端阻力比重逐渐增大,达到桩基极限承载力时,回填法处治后的溶洞较钢护筒跟进法桩端阻力占整体比例更小。

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。

基于岩溶三维地质模型的桩基承载力特性研究

本文依托中铁十九局集团有限公司岑大公路YTHJ4标桥梁桩基项目,通过Civil 3D软件建立了三维地质模型;并介绍了桩基作用下溶洞两种不同的破坏模式;然后采用基于FLAC 3D数值分析软件的单因子变量法分析了不同溶洞顶板厚度、顶板跨度、洞高、溶洞中心偏离桩轴线距离等对嵌岩桩承载力特性(极限承载力、极限侧摩阻力、桩土相对滑移距离等)的影响。研究结果表明:溶洞顶板是影响桩基极限承载力的主要因素;溶洞极限状态下的破坏模式强烈依赖于溶洞顶板厚度、顶板跨度和岩体力学性质;当溶洞顶板厚度达到三倍的桩径时,桩侧摩阻力可完全发挥;溶洞顶板跨度和偏心距离对桩基承载力特性的影响存在一个稳定点。这些研究结论为岩溶地区的嵌岩桩设计提供了一定的参考依据,进一步丰富了岩溶地区桩基设计理念。

穿越溶洞桥梁桩基嵌岩深度计算方法研究

为准确计算岩溶区桥梁桩基嵌岩深度,依托莆炎高速公路岩溶区桥梁桩基工程,分别考虑桩基竖向极限承载力、桩身稳定性和桥梁全寿命周期内溶洞溶蚀量,提出3种穿越溶洞桥梁桩基嵌岩深度计算方法,并验证3种方法的可靠性。选取34根代表性桩基对比嵌岩深度设计值与所提方法计算值,并选取1根试桩对比规范值与所提方法计算值。结果表明:34根代表性桩基中,1根桩基的嵌岩深度设计值小于考虑全寿命周期内溶洞溶蚀量的嵌岩深度计算值,占比2.9%;10根桩基的嵌岩深度设计值同时满足竖向极限承载力、桩身稳定性和桥梁全寿命周期内溶洞溶蚀量要求,且安全储备合理,占比29.5%;23根桩基存在安全储备较高问题,占比67.6%,其中14.7%的桩基嵌岩深度设计安全储备高达5倍。各规范关于桩基嵌岩深度的取值差异较大,为确保桥梁桩基承载安全,同时降低施工难度和成本,建议设计穿越溶洞桥梁桩基的合理嵌岩深度时,充分考虑桥梁全寿命周期内溶洞溶蚀量。

岩溶区桩基承载特性研究综述

在岩溶区进行桩基施工时,应尽可能地避开溶洞,但不可避开的情况也普遍存在,因此岩溶区桩基承载特性研究是桩基发展过程中必须要面对的问题。从理论研究、物理实验、数值模拟3个方面对岩溶区桩基承载特性研究现状进行了分析,得到如下结论:现有承载力计算公式存在影响因素考虑不全的情况,后续理论研究应考虑多因素协同影响下单桩极限承载力计算公式推导。物理模型试验的变量较为单一,试验过程中常常忽略水对桩基承载特性的影响,后续研究应当重点考虑地下水及多因素的协同作用。原位实验开展较少,检测获得数据准确性有待提高,后续应开展更多的原位实验、现场破坏实验以获得更全面的桩基承载特性实验数据。数值模拟研究中溶洞模型的建立大多采用长方体、正方体、椭球体、球体等标准尺寸,这与实际地层溶洞三维几何尺寸不符,真实的溶洞几何模型的建立是未来重点的发展方向。

岩溶强发育及超厚回填土地层钻孔灌注桩施工技术

针对复杂地层中钻孔灌注桩常见的施工问题,以某工程项目为例,基于岩溶强发育及超厚回填土地层钻孔灌注桩施工技术,对超厚回填土地层、岩溶强发育地层以及上覆超厚回填土与下伏岩溶强发育叠加地层3种不同工况进行了应用分析,结果表明:该技术有效解决了复杂地层中成孔难、易扩缩径、灌注难等诸多工程难题,相较于传统工艺,可大大节省施工材料、降低施工成本,为项目缩短工期15天,累计节约旋挖钻机30台班,将灌注桩充盈系数从1.5降至1.05~1.1,为项目桩基施工节约综合成本35%以上。根据低应变检测结果可知,灌注桩均为Ⅰ,Ⅱ类桩,其中Ⅰ类桩占所测桩数的96.5%,Ⅱ类桩仅占所测桩数的3.5%,充分证明了该技术的可靠性。

基于三维数值模拟对岩溶区桩基注浆效果的研究

为了研究改良膨胀性注浆材料的注浆效果,通过室内试验采集浆液结石体物理力学参数,应用有限元软件Midas GTS NX在CATIA所构筑的三维溶洞模型的基础上,结合修正莫尔-库仑模型及弹性本构关系,分析了桩基础下土层的应力与变形在空洞及改良前后不同浆液填充状态下的变化规律,以此为标准对注浆效果进行对比分析。研究表明:对桩基础下溶洞进行注浆充填加固可有效保障桩基础及桩基础下溶洞的稳定性,避免工程事故的发生,相比于普通水泥浆液,改良膨胀性注浆材料的整体强度明显改善,变形与应力均有所减小,结构更均匀,更密实。同时也表明,通过数值模拟分析确定溶洞的注浆效果具有一定的可行性和指导意义,可为工程的设计与施工提供参考。

岩溶强发育区桩基础问题处理分析

在岩溶地区桥梁建设过程中,常有因桩基承载力不足、顶板厚度不足导致的桥梁结构失稳、破坏等工程问题,论文通过分析岩溶发育规律及其影响因子来寻找有效防治手段,再以江西宜春某公路桥梁项目为依托,根据地勘资料选择合理的桩基础设计,分析岩溶区桩基础施工要点。

溶洞上方桩基极限承载力计算

为计算岩溶区桩基的极限承载力,提出一个符合工程实际情况的简化分析模型,充分考虑了桩与溶洞之间距离对桩基承载力的影响。基于极限分析上限法,提出了相应的假定破坏模式,并采用三角形刚性块体对破坏模式进行离散,计算得到外力功率和内能耗散率。以桩端极限承载力作为目标函数,将该问题转化为数学优化模型,并利用MATLAB对数学优化模型求解。将本文计算结果与有限元极限分析法所得结果进行对比,验证了本文方法的正确性。最后,分析了材料参数和几何参数对桩基极限承载力的影响,参数分析表明:随着桩与溶洞距离不断增大,溶洞对桩端承载力的影响越来越小,当桩与溶洞距离超过某一定值时,桩端极限承载力将不受溶洞的影响。

岩溶区地质特征调查研究进展

调查岩溶区的地质特征,总结岩溶发育机制,对岩溶区桩基施工具有一定的指导意义。本文通过研究岩溶区地形地貌、地层岩性、地下水概况、岩溶空间分布等特征,总结岩溶发育机制,得到如下结论:(1)岩石中可溶性矿物含量越高,晶粒越细,溶解度越大,原生孔隙度越高,越有利于岩溶发育。(2)地下水的径流方向和径流强度决定了岩溶管道的发育方向和发育规模;地形坡度和岩溶地下水水力坡度小时,岩溶发育以平面向延伸为主,反之以垂直延伸为主。(3)在断裂交汇部位,岩石破碎程度较高,岩溶发育程度较高;褶皱轴部和倾伏、扬起端,断层或裂隙较为富集,有利于岩溶发育;在褶皱区岩溶多具沿褶皱走向发育的特点,其轴部岩溶更发育;向斜核部较背斜核部岩溶发育,核部构造较两翼发育。

岩溶地质钻孔灌注桩成孔案例研究

钻孔灌注桩是一项隐蔽工程,施工过程中涉及多个成桩环节,合理选用钻机、施工工艺及成桩质量控制是关键。以某特大桥为例,分析了邻近营业线岩溶地质灌注桩施工控制要点,以提高施工质量及效率,创造良好的经济及社会效益,为技术人员提供参考。

嵌岩深度对下伏溶洞桥梁桩基承载特性影响分析

桥梁桩基下伏溶洞嵌入深度对桩身下沉量、承载力大小及桩基长期稳定性具有重要影响,依托某岩溶区桥梁工程,通过MIDAS GTS建立溶洞-桩基数值分析模型,获取桩顶沉降、桩基极限承载力及溶洞周边岩体应力分布规律,开展岩溶区桩基施工桩基的嵌岩深度与下伏溶洞桩基承载特性分析。研究表明,下伏溶洞桩基嵌岩深度越大,嵌岩段提供的摩阻力越大,下伏溶洞桩基承载力越大;随嵌岩深度增加下伏溶洞桩基承载力衰减度逐渐减小,短桩相较于长桩更易受溶洞影响,嵌岩深度超过临界值4d后(d为桩径),衰减度稳定在5%左右,可将下伏溶洞桩基视为普通嵌岩桩进行计算。因此,合理增加桩基嵌岩深度,能有效减小溶洞周边岩体所受应力,同时能避免溶洞周边出现受拉区。

特殊地质桩基施工关键技术研究

针对济南工业北路东延工程岩溶区大直径桩基施工,结合现场地质实际情况,进行了施工中关键技术研究,介绍了现场施工一步步摸索情况,从难点分析、应对措施、典型不良地质施工处理方案及相关注意事项进行总结,通过现场实践,为工程建设提供有力支持。

提高岩溶桥梁桩基质量的应用研究

广西区域喀斯特地貌的特殊地质,其中溶洞、地下河、暗湖、石钟乳、石笋对于桥梁桩基的影响尤为严重,溶洞良好的处理及桩基的完整性是整个线性工程中桥梁质量把控中关键的一环;桥梁桩基的质量决定了桥梁整体的稳定性及安全性。利用合理的施工工艺及溶洞处理方式方法来提高岩溶桥梁桩基的成桩质量合格率及施工效率,同时达到降本增效的目的。

广州亭岗某项目复杂岩溶地质基础设计分析与总结

广州亭岗某项目存在复杂岩溶地质,基础设计时,通过分析和论证,采用了合理的基础方案,获得良好的经济效益。通过对广州亭岗项目存在强岩溶地质的基础设计方法和流程进行探讨和总结,指出基础设计过程的各种难题,并提出相应的解决方法。本文所提出的强岩溶地质的基础设计过程中各种问题的解决对策是正确并有效的,可为后续的类似工程提供经验和借鉴。

单桩穿越岩溶发育地层力学特征与溶洞处置措施研究

针对单桩穿越岩溶发育地层工程地质背景,采用数值模拟手段,探讨了溶洞存在条件、尺寸、位置、充填特性等对桩体变形、地层变形与地层应力的影响规律,提出处置措施,主要结论有:(1)随桩顶荷载增大,桩顶沉降、桩体压缩与地层沉降均线性增大,溶洞存在下桩顶沉降较小,但桩体变形较大;(2)无溶洞下地层抵抗变形能力最大,大变形后,地层总体变形呈“漏斗”状,溶腔顶部围岩变形较大,桩体底部与溶洞底部局部受拉,桩底到溶洞附近地层压应力较大;(3)提出小型溶洞采用片石粘土筑壁、埋深大10 m的中型溶洞采用灌注水泥混合物及低标号混凝土和钢护筒跟进、岩溶发育强烈区采用全回转钻机施工的溶洞处置方法。研究结论可为类似工程提供参考。

PHC管桩在岩溶地区的设计及工程应用

岩溶地区以其独特的地质情况,对工程建设带来了巨大的挑战。为了提高岩溶地区基础工程建设的效果,本文结合大沥御府项目,分析和总结了该地区的岩溶特性,提出了PHC管桩在岩溶地区的设计及工程应用,文中提供了岩溶地质中PHC管桩应用的经验和试验结果,同时也取得了良好的工程及经济效果,为岩溶地区的基础工程建设提供了较好的借鉴意义。

基于BIM技术的岩溶地区复杂地质条件下旋挖灌注桩基础施工技术研究

岩溶地区地质情况复杂多样,直接影响到上部建筑安全性和工程经济性。结合某石灰岩岩溶区项目,介绍了一种基于BIM技术的旋挖灌注桩基础施工技术,通过运用BIM技术对场地内土层分布、溶洞走向等数据进行分析,得到岩溶地区旋挖桩灌注桩现场模型,结合BIM三维可视化效果和溶洞、土洞等施工技术,解决岩溶地区复杂地质条件下旋挖灌注桩基础施工中容易遇到的偏孔、斜孔、弯孔、漏浆、斜桩、弯桩等问题。该关键技术的成功实施,可为BIM技术在岩土工程的应用提供参考。