Static load test and load transfer mechanism study of squeezed branch and plate pile in collapsible loess foundation

As a special geological phenomenon, the character of collapsible loess foundation is collapsible when penetrated by water. This character leads to the soil losing load bearing capacity largely and may lead to foundation failure. Pile is a popular foundation used in collapsible loess. The squeezed branch and plate pile is a new type of pile developed in recent years and has not be used in a project before. In this paper three squeezed branch and plate piles are tested in collapsible loess after immersion processing. The results may be used for reference in similar construction project, and to provide theoretical references for de- signing of the squeezed branch and plate piles in engineering practice.

湿陷性黄土地基大跨度桩基承载特性模型试验

城市车辆段上盖开发工程中的大跨度桩基具有单桩竖向承载较大、桩间大跨度范围内土体受荷较小的特点。以西安地铁某车辆段大跨度桩基为研究对象,制备人工湿陷性黄土作为相似材料,开展了湿陷性黄土地层大跨度桩基的室内模型试验,研究大跨度桩基在湿陷性黄土地层中的荷载传递机制与变形规律。结果表明:制备的人工湿陷性黄土与现场原状黄土性质接近,将其应用于模型试验时可以得到良好的效果;大跨度桩基在未浸水时,荷载沉降曲线为陡降型,桩身轴力在桩顶附近显著下降,未达到极限承载力时,桩顶沉降、桩端阻力线性增大;在黄土浸水湿陷后,桩身轴力沿埋深方向呈“D”字型分布,随着浸水时间的增加,桩顶沉降、桩端阻力先缓慢增加后显著增加,中性点位置不断向桩身下部移动。

湿陷性黄土地区百米超长桩施工关键技术研究

依托陕西省铜川市玉皇阁二号桥及引线工程百米超长桩项目,比选了各类成孔方法和钻机,选定旋挖成孔法施工工艺和徐工XR800E旋挖钻机,完成该百米超长桩施工。介绍了百米超长桩的关键技术要点和质量控制措施,并从钻孔前的预处理、钻孔过程中的综合处理、钢筋笼施工控制措施等方面保证该超长桩施工的可靠性。通过试桩试验,确定了百米超长桩在湿陷性黄土场地的承载力和沉降特性。施工过程中,严格把控土层钻进参数、泥浆循环系统、沉渣厚度、钢筋笼安全稳定性验算、水下混凝土灌注等关键环节,为类似湿陷性黄土地区百米超长桩施工提供解决方案。

湿陷性黄土场地某建筑应急抢险加固工程质量检测与评估

处于湿陷性黄土场地某住宅楼出现持续不均匀沉降,沉降速率大于规范限值,导致该住宅楼顶点水平位移超过规范限值,建筑存在严重的安全隐患。鉴于此,对该住宅楼采用静压钢管桩对地基基础进行了应急抢险加固,通过地基基础加固首先制止建筑不均匀沉降,再进行整体顶升纠偏处理,使之恢复到安全与正常使用功能。加固与纠偏后,该建筑顶点水平位移恢复到规范要求范围,沉降速率达到规范要求的稳定状态以内。既有建筑应急抢险加固施工质量的检测与评估贯穿于整个施工的全过程,在整个施工阶段需对各类原材料和施工过程进行试验检测,工程完工后再根据试验检测数据结合抢险加固设计对加固后的建筑整体进行评估,评估其加固工程施工质量与加固后整体建筑的安全性。

黄土地基微型桩基础上拔及下压承载性能研究

在软土地基中,微型桩常用作输电线路杆塔基础,而在黄土地区的应用相对较少。为了研究黄土地基微型桩基础的上拔及下压承载性能,本研究基于微型桩原位静载荷试验,分析了桩长、桩径及黄土湿陷性等不同参数对微型桩承载性能的影响;同时创建了三维桩土相互作用的有限元模型,对比其数值模拟结果与试验数据,验证了有限元模型的正确性,进一步分析了桩长、桩径及桩身弹性模量对其抗拔及抗压承载性能的影响。结果表明:相比其抗拔承载力而言,黄土湿陷性对微型桩抗压承载力的影响更大,且浸水后微型桩基础的破坏曲线斜率更大。黄土地基微型桩的竖向承载特性主要取决于桩侧摩阻力,桩长对抗拔、抗压极限承载力影响较桩径显著。上述研究对微型桩基础在黄土地区的应用具有较好的参考价值。

基于桩土相对位移特征的深厚湿陷性黄土地区桩基承载力计算方法

湿陷性黄土地层桩基中性点不易准确把握,会导致部分工程实测负摩阻力高于规范参考值。针对这一问题,本文基于现场浸水试验,提出一种依据湿陷性土层厚度确定桩基负摩阻力分布新方法——相对位移法,并进行了验证。结果表明:浸水试验场地累计沉降随着深度的增大而减小,深度为0~15 m时土体湿陷较为充分,15 m处接近饱和自重应力界限,15 m以下土层湿陷不充分,土中竖向应力增长幅度较小,22 m以下土层基本不发生湿陷;经验参数法与相对位移法计算得到的桩基承载力分别为2 926.5、3 251.6 kN,相对位移法得到的桩基承载力更能反映桩基承实际载能力,用于深厚湿陷性黄土地区桩基设计能兼顾安全性与经济性。

水泥土搅拌桩加固湿陷性黄土地基效果分析

为研究湿陷性黄土地基水泥土搅拌桩加固效果,分别采用ABAQUS软件数值模拟计算和现场静载试验开展研究。根据设计参数采用ABAQUS软件建立模型进行数值模拟计算,在试验段采用静载试验测定复合地基承载力,得出复合地基承载力数值模拟计算结果和实测结果均高于150 kPa,满足设计要求。虽然计算值略小于实测值,但二者相差不大,仍具有较高的参考价值。

湿陷性黄土地区桥梁桩基工后沉降计算方法研究

针对高速铁路工后沉降要求严格,湿陷性黄土地区桩基由于浸水引起的附加沉降计算研究不充分的现状,以现场大型桩基浸水试验结果为基础,分析了桩基浸水附加沉降的产生机理,提炼出湿陷性黄土地区高速铁路桥梁桩基工后沉降计算模型,提出了工后沉降计算方法。研究表明,浸水附加下沉是湿陷性黄土地区桥梁桩基需主要考虑的工后沉降,工后沉降可能比工前沉降大得多,桩身压缩沉降是沉降的主体,混凝土蠕变在沉降计算中不可忽略;通过荷载传递理论计算浸水前桩身轴力分布,假定浸水后桩侧阻力和桩端阻力同步发挥获得浸水后的桩身轴力分布,据此可分别计算构成工后沉降的桩身弹性压缩、桩身蠕变和桩端沉降。

湿陷性黄土桩网复合地基沉降控制离心模型试验

为研究和分析高速铁路荷载作用下刚性桩桩网复合地基控制湿陷性黄土地基沉降的效应,采用离心模型试验的方法对不同桩间距设置条件下的刚性桩桩网复合地基进行了模拟试验。试验研究表明:湿陷性黄土地基无法满足高速铁路有砟轨道对路基工后沉降的要求,需要加固处理;随着桩间距由2倍桩径增至6倍桩径,地基工后沉降量增大,差异沉降量增大,桩土荷载应力分担比增大,桩间土对桩体的负摩阻力增大;桩帽的设置可以有效地控制地基工后沉降量和沉降速率,减小差异沉降;桩间土与桩体相对位移中性点位置随着桩间距的增大而显著降低;桩体刺入垫层量值会随桩间距增大在施工阶段显著增加,而在工后阶段呈减少趋势。

灰土挤密桩法和强夯法处理湿陷性黄土地基的效果对比

为研究不同方法对湿陷性黄土地基的处理效果,结合平阳高速公路建设实例,介绍了灰土挤密桩法和强夯法在湿陷性黄土地基处理中的应用,并且通过室内试验分析比较地基加固前后的物理力学指标变化值,对单击夯击能为1 000,2 000kN.m的强夯法和灰土挤密桩法处理湿陷性黄土路基的效果进行了对比。结果显示,这两种不同能级的强夯处理和灰土挤密桩法都可以提高土体的物理力学性能、消除湿陷性,且2 000kN.m单击夯击能的强夯处理效果最佳,灰土挤密桩法效果次之,1 000kN.m单击夯击能的强夯处理效果最不显著。

湿陷性黄土场地湿陷下限深度与桩基中性点位置关系研究

湿陷性黄土场地的湿陷下限深度与桩基中性点位置密切相关,为了解决桩基设计方案不当问题,如何准确判定湿陷下限深度显得十分重要。在系统分析并总结宁夏固原桩基系列浸水试验、兰州和平镇黄土浸水试验及其他地区桩基浸水试验研究成果的基础上,揭示了黄土湿陷下限深度与桩基中性点位置确定的相互关系,得出了以下研究成果:(1)指出了均质黄土现场浸水试验水的竖向渗透深度是有限的(一般为20~25 m),现场黄土湿陷发生的下限深度也是有限的,不宜按室内试验的湿陷系数确定的下限深度来直接评判;(2)给出了室内湿陷性评价试验中湿陷系数sδ或自重湿陷系数zsδ随地区和深度变化的取值建议,同时,建议在湿陷量计算时引入深度修正系数和地基土浸水机率系数,初步给出大厚度湿陷性黄土场地不同地区湿陷下限深度评价系数?,可以有效减小湿陷性评价的室内外差异;(3)由室内试验计算确定的湿陷下限深度偏于保守,导致桩基设计过分夸大了负摩阻力的不利作用,造成桩基设计承载力偏低;(4)大厚度湿陷性黄土场地桩的中性点最深位置不宜大于20~25 m,湿陷性评价下限深度小于20 m的场地,宜按评价深度确定中性点位置;给出了桩侧负摩阻力估算方法,并建议桩基负摩阻力平均值取20~35 k Pa为宜。

湿陷性黄土场地PHC桩竖向承载性状试验研究

研发了一种PHC管桩内力测试方法,应用该方法对湿陷性黄土场地中PHC管桩分天然和浸水工况进行了载荷试验过程中的内力测试,研究了湿陷性黄土地基中PHC管桩的承载力性状和侧阻力分布规律。结果表明:干黄土中的多节PHC桩,浅部桩体的侧阻力存在发挥不佳的可能,该情况下土体浸水也不能有效提高侧摩阻力,同时桩周土自重湿陷沉降在桩侧产生的负摩阻力也较小;下部桩体侧阻力随深度的分布曲线呈"单峰状",峰值深度随荷载增大逐渐向下移动;黄土与古土壤互层地层结构中的PHC管桩,在极限荷载作用下桩身压缩量是构成总沉降量的主要部分。

浸水条件下湿陷性黄土地基群桩基础承载特性模型试验研究

采用人工制备湿陷性黄土作为模型试验相似材料,进行2×2群桩基础浸水模型试验,对桩周土体湿陷变形规律和桩基础荷载传递特征进行分析。结果表明:土层浸水后,随浸水时间的持续,湿陷变形量-浸水时间关系曲线可划分为:初期平缓段、浸水陡降段、中期平缓段和停水后平缓段。随湿陷深度的增大,桩侧负摩阻力自上而下发展,中性点深度逐渐下移。停水稳定后,中性点深度比为0.7。在大厚度湿陷性黄土地基中,当湿陷性黄土层下限深度采用室内试验确定时,同时考虑桩顶承受工作荷载,浸水后负摩阻力的中性点深度比可参考建筑桩基技术规范取值。当土层湿陷变形处于浸水陡降期时,桩侧负摩阻力迅速发展,下拉荷载和桩端荷载增大,导致群桩基础沉降也逐渐增大,土层的湿陷与桩侧负摩阻力、群桩基础沉降的发展呈现出同步趋势。

侧向约束防渗路基新结构防渗效果试验研究

在湿陷黄土地区修建客运专线如何满足修建过程中以及工后沉降的要求,同时提高路基结构的抗渗性能,是该地区客运专线路基工程的关键技术。提出侧向约束防渗的路基结构新形式,研究了湿陷性黄土地基侧向约束防渗路基结构的防渗效果。采用灰土挤密桩和水泥土挤密桩作为侧向约束防渗结构,通过室内模型试验,针对不同桩体填料及桩间距,测试地基中不同位置及深度处地基土含水率的变化,对比分析后得出,与天然地基相比,设置挤密桩显著提高了地基的侧向防渗能力,且随着桩间距的减小,地基土含水率增长速率逐渐减小,即渗流速度减缓,防渗效果越好。对比试验中两种挤密桩复合地基,水泥土挤密桩侧向防渗效果优于灰土挤密桩,研究成果可供同类工程参考。

湿陷性黄土铁路路基原位浸水试验研究

在湿陷性黄土铁路路基试验段,运用大型原位浸水试验,研究路基浸水后柱锤冲扩桩和挤密桩地基的浸水规律以及地基土湿陷对路基沉降的影响。研究结果表明：柱锤冲扩桩和挤密桩地基分别在浸水60和50d时,浸水附加沉降发生突变;浸水约19 d浸润角达到最大,因此路基坡脚附近因降雨或其他原因形成的积水滞留时间不应超过19 d;浸水87 d柱锤冲扩桩路堤的沉降量为1.7-5.1 mm,挤密桩为26.2-51.3 mm;长时间持续浸水后柱锤冲扩桩路堤的总沉降量仅为3.8-7.4 mm,而挤密桩路堤的总沉降量则高达62.3-103.1mm,因此在实际工程中,一定要加强挤密桩路段的防排水措施,避免局部积水,以保证行车安全;未处理湿陷性黄土地基的浸润角为38°-42°,故建议在湿陷性黄土地区修建铁路时,距路基坡脚一定范围内不能有鱼塘、水池等长期积水设施。

湿陷性黄土地区自平衡测试结果转换方法研究

为了保证自平衡测试法在湿陷性黄土地区的应用,提出了在桩侧负摩阻力影响下桩承载力的自平衡测试结果转换方法.根据自平衡测试法的基本原理,在传统简化转换法的基础上,通过等效受压桩和自平衡试桩上下桩段受力情况的对比分析,研究了负摩阻力对自平衡测试原理的影响,推得了桩承载力和位移的转换公式.研究结果表明,该法所得的自平衡试桩的转换结果与相同尺寸条件下钢梁锚桩反力法的测试结果较吻合,该转换方法对于湿陷性黄土地区负摩阻力作用下自平衡测试结果的转换具有较高的准确性.

大厚度自重湿陷性黄土中灌注桩承载性状与负摩阻力的试验研究

结合国家重点工程建设项目宁夏扶贫扬黄灌溉工程,在自重湿陷性黄土厚度大于35 m的场地上进行了挖孔灌注桩(桩径为0.8 m,桩长为40 m,浸水坑直径为30 m)的大型现场载荷–浸水试验。设置了4种类型的试桩(无摩擦桩、空底桩、摩擦端承桩和悬吊桩),采用了多种测试方法(钢筋应力计、滑动测微计等)。研究结果表明:空底桩和悬吊桩在长度比湿陷性黄土层厚度小许多时,所测得的正、负摩阻力数值偏小,穿透整个湿陷性黄土层的摩擦端承试桩所得结果比较符和实际;实测负摩阻力远高于黄土规范建议的负摩阻力值,且负摩阻力的数值与场地的湿陷类型、湿陷量的大小无明确对应关系;桩土相互作用能减小场地的湿陷变形量。对黄土中几个大型工程的现场灌注桩试验资料分析发现,中性点位置超出了建筑桩基技术规范提供的参考值范围。本文的研究成果可供今后类似场地的灌注桩的设计及修订黄土规范参考。

湿陷性黄土地区桩侧负摩阻力问题的试验研究

负摩阻力问题广泛存在于桩基工程中,在我国西北部自重湿陷性黄土地区尤为普遍,若处理不当,将导致严重的桩基功能失效。由于湿陷性黄土地区基桩负摩阻力受各种因素的影响,目前大面积现场浸水载荷试验仍是确定负摩阻力大小和发展规律最有效的方法。结合山西某电厂地基处理试验中大直径桩的大面积浸水静载荷试验,对自重湿陷性黄上浸水过程中桩侧负摩阻力的变化规律及湿陷变形对基桩竖向承载力性能的影响进行了分析,得到了桩侧负摩阻力的分布规律及对承载性状的影响,具有重要的工程指导意义。

自重湿陷性黄土场地的桩基浸水载荷试验

在自重湿陷性黄土场地上进行了钻孔灌注桩(桩径为0.8 m,桩长为18 m,浸水坑边长为20 m)大型原位浸水载荷试验,设置了天然状态下和浸水状态下的2种工况,对试验结果进行了对比分析。研究结果表明:在模拟历史上月最大降水量3倍的试验浸水量条件下,浸水主要影响区域在地表下8.5 m以内;浸水试桩侧摩阻力分布呈"单峰"形态,负摩阻力分布在桩身3～9 m的区域,其强度为-0.5～-2.2 kPa,较土体饱和条件下的数值明显偏小;天然状态和浸水状态下桩基承载能力差异较小,未浸水试桩的极限荷载是浸水条件下的1.06倍;但变形差异显著,浸水试桩在极限荷载下的变形是未浸水条件下的7.76倍。因此,建议在对应条件下可采用按沉降量控制的桩基设计方法。

挤密桩处理湿陷性黄土地基的现场试验研究

湿陷性黄土地区的多层建筑大多数都会遇到地基处理的问题,用素土桩、灰土桩、碎石桩等各种桩处理地基的湿陷性是常用的方法。为检验挤密桩处理湿陷性黄土地基的效果,设计了现场试验,试验方案中考虑了桩心距、处理深度、处理范围及桩孔填料等不同影响因素,设置了8个试验点。各点处理后测得了两桩间和3桩间等距离的5个点上的土体密度变化数值。之后对各点加载200 kPa,做小面积(小坑)浸水测试和大面积(整个场地,28 m×16 m)浸水测试,测量两种浸水条件下各试验点的湿陷量。由此总结了该种工程方法处理地基湿陷性的效果和规律性。结果表明:桩心距应控制在2.5倍桩径以内,可保证消除挤密桩间所有面积的湿陷性,超出挤密桩长以下地层的湿陷性仍然存在;小面积浸水发生的湿陷为外荷湿陷,大面积浸水才能释放试验场地地基的全部湿陷量,而与处理深度无关;灰土填料显然优于素土填料,在地基主要持力层内须用灰土填料,但对于其下地层或自重湿陷不严重的部位强调使用灰土填料是不必要的。