软土地区超高层建筑岩土工程关键问题及沉降控制研究

以上海中心大厦为例,对软土地区超高层建筑桩型选择、桩基承载力计算、沉降计算参数取值及沉降计算等岩土工程关键技术问题进行了总结和研究。超高层荷载大,对桩基承载力要求高,桩型选择需结合周边环境、桩基承载力要求、施工可行性等因素综合考虑后确定,软土地区超高层建筑采用后注浆大直径超长灌注桩是适宜的。超高层建筑基础沉降要求高,需结合地层条件、结构特点、荷载分布情况、周边环境等因素综合考虑,确定沉降计算参数及计算方法。经采用多种计算方法进行沉降预测,塔楼沉降量估算值为75~120 mm,最终实测总沉降量约100 mm,有限元法的预测结果与实测值更为吻合,其中结构封顶时沉降量占最终沉降量的90%左右,沉降变形主要发生在工程建设期间。

C-O型锁扣钢管桩在围堰工程中的实用设计方法

随着国家对水利投资大幅增长,投融资政策接连落地见效,引水涉水工程逐渐增加,围堰作为涉水工程中重要的阻水结构,其工程应用也日益广泛。锁扣钢管桩通过施加焊锁扣与相邻节点连接,形成排桩围护结构,具有施工快捷、安装效率高、截面强度刚度大、可循环利用等优点,在深基坑支护中经常被采用。目前的研究中对锁扣桩挡土结构的力学和技术优势的讨论较少,且缺乏优化设计的方法研究。本文系统总结了不同围堰类型的适用场景和构造施工方法,并以实际围堰工程为例,详细介绍了索塔超大深基坑围堰中的设计方法,旨在优化深水基础钢围堰结构设计,为今后C-O型围堰锁扣钢管桩的设计提供参考。

基于沉降控制的深厚粘土层超长桩基的优化设计

基于某正在建设的工程,提出了合适的打桩控制标准,在保证结构安全使用的前提下,利用桩、土共同作用的原理,从控制沉降的方向去设计桩基,优化桩长,通过规范公式的计算、高应变检测和施工后沉降监测,表明满足竖向设计承载力要求,同时满足上部结构及设备对沉降的要求,达到了优化设计的目的并节省了造价。对于这种桩端持力层为深厚粘土层的超长桩基,基于沉降控制的桩基设计方法,是科学且经济有效的。

深埋串珠状溶洞的超高层基础设计案例分析

超高层建筑对地基稳定性、地基承载力和地基变形的要求非常高。2007年某市拟建超高层建筑,详勘揭露地表80 m以下地层中分布深埋串珠状溶洞,溶洞顶板厚度薄,串珠状溶洞在水平方向和垂直方向的分布情况及连通性等方面的不确定性较多,若建筑基础浅埋,则地基承载力无法满足设计要求;若建筑基础深埋,则因套管回收及溶洞处理等问题施工的可行性差。设计原则最终确定为基础浅埋方案,首先初步确定满足地基稳定性的前提条件,随后工程设计及施工各专业围绕单桩承载力问题进行讨论并修改专业方案,最终决定应用当时的创新工艺-灌注桩后注浆工艺解决单桩承载力问题。该工程终于在2010年得以推进。工程一期建成后平均沉降与不均匀沉降均很好地满足了规范要求。此次多专业技术联动是勘察设计施工技术一体化的一次成功尝试,相比目前质量进度管理一体化更具前瞻性,也是今后技术优化一体化的发展方向。

深厚软土地层超长超大直径扩底桩承载力性状及机理研究

深厚软土地区超长超大直径扩底桩荷载传递机理复杂,且国内相关工程数量少,可供施工人员参考资料有限,传统桩基理论已无法合理的分析其工作机理和受力特性。文章依托深圳大运枢纽超长超大直径扩底桩工程,通过现场静载试验与数值仿真分析,研究了在深厚软土地层中超长超大直径扩底桩在静载作用下的荷载传递机理及沉降规律。基于荷载传递法,针对深厚软土地基的特殊性质,考虑了桩侧土初始剪应力、软化特性以及桩端土加工硬化特性,进行了沉降公式的推导。并基于MATLAB,开发了高性能的迭代算法以研究单桩的承载力性状。结果表明:现场试验、数值模拟与理论算法得到的荷载-沉降曲线线型吻合较好。当传递深度达到约0.4倍桩长时,下部桩身基本不产生压缩变形;桩基极限承载力大于设计值,存在较大的承载潜力,桩基设计较合理,满足承载力要求,可以为同类地区桩基工程设计与施工提供参考。

深厚软土地层含超长灌注桩的地下车站施工技术

深厚软土地层由于具有承载力低、含水量高、压缩系数大等特点,容易产生较大的工后沉降。对建于深厚软土地层的市域铁路地下车站,采用了超长钻孔灌注桩将车站结构荷载传递到基岩持力层,减小了车站的沉降,解决了深厚软土地层强度不够的技术问题。利用超声波法进行检测,现场检测结果表明:采用跳挖法施工上部含空桩的超长钻孔灌注桩,保证了上部空桩孔壁稳定性;采用三轴搅拌桩加固超深软土地层地下连续墙,保证了超深地下连续墙槽壁稳定性。

基坑开挖对超深软土复合地基桩体的影响研究

复合地基中素混凝土桩是一种易脆性折断的桩体。为研究场地真空预压及基坑开挖作用下超软超深软土区域桩体的受力特征,本文采用数值计算分析了真空预压及基坑开挖作用下素混凝土桩的轴力、弯矩和剪力变化规律。结果表明:越靠近基坑开挖侧,桩体位移越大,近基坑侧桩身上部至下部轴力逐渐减小,而弯矩主要分布在群桩的两侧并随开挖的进行逐渐增大;轴力和弯矩最大值出现在桩身1/3处,分别达到了85kN和13.5kN·m/m,剪力最大值处在开挖面标高位置为5.5kN/m,桩体的承载能力验算表明受拉侧会出现断裂。最后基于超软超深软土区域素混凝土桩的成桩特点,提出了防止桩体断裂的施工措施。

超深基坑一柱一桩中钢管柱与工程桩径取值研究与分析

基于某项目超深基坑一柱一桩施工过程中钢管柱与工程桩成孔直径间相对关系问题,分析钢管柱与工程桩成孔关系,研究钢管柱、工程桩径,进行工程精度分析,充分论证桩径与钢管柱匹配问题,结合钢管柱调垂实际要求,总结相关经验,解决超深基坑一桩一柱桩径取值问题,为今后类似工程施工提供经验借鉴。

地裂隙地质条件下水中大直径桩基施工技术

自19世纪初叶至今,国内外桥梁建造高速发展,施工技术水平不断革新和提高,目前,国内外公路、铁路跨越河流进行基础深水施工的桥梁工程极为普遍,但同时具有深水、大流速、裸岩、河床倾斜等条件下进行基础施工的桥梁还不多见。本文以某特大桥为例,介绍了相关地质情况的桩基施工技术。

全套管全回转钻机在断裂带软硬交互岩层大直径超深成桩中的应用

云南省昭通市镇雄县鱼洞乡特大桥5号主墩部分桩基位于断裂带软硬交互岩层,桩基直径达2.8 m,最大深度达94 m,冲击钻成孔和旋挖钻成孔技术难以满足成桩质量和工期要求,本文提出利用DTR3205H型全套管全回转钻机进行成桩施工,介绍了全套管全回转钻机施工工艺,分析了施工流程和关键技术。全套管全回转钻机依靠冲击锤和冲抓斗反复冲击和抓取破碎岩体,可避免出现塌孔、卡钻、埋钻现象,有效阻隔地下承压水的影响,可满足大直径超深桩基施工;双套管分级钻进部分套管取出钻进技术工法成熟,成桩质量高,成桩速度较快,同时节约了工程投入。相关工程经验可为类似桩基工程施工提供借鉴。

深厚软土区超长桩基压缩变形测试及分析

提出了一种联合运用沉降计和应变计观测超长桩基桩身压缩变形及桩底土压缩变形的新方法,详细介绍了所涉及元器件的安装方法和施工工艺;实践表明该方法的监测深度可达地表以下100 m,有效完善了深厚软土区超长桩基沉降变形测试技术.基于实测数据和数值仿真,系统研究了上海地区超长桩基的压缩变形规律及特性.主要结论如下:1)桥梁施工过程中,桩基竖向压缩变形随其受载历史呈“阶梯”式增长变化;群桩基础工后沉降约为5.0 mm,小于相关规范规定的20 mm限值;桩基承台的微小变形易导致不同位置基桩的桩顶沉降和桩身轴力存在一定差异.2)桩底以下20~30 m范围内土体的总压缩变形量和单位厚度土层压缩量已很小,可初步判定上海地区高速铁路桥梁超长桩基的桩底土层压缩影响范围约为20 m.3)沉降计法测试所得桩身压缩变形的精度通常高于应变计法;对于超长桩基,桩身压缩变形占桩基总沉降的比例可达30%~40%,在计算桩基沉降时应予以考虑.4)桩身浅层范围内存在负摩阻力,距桩顶向下11 m处出现中性点,且中性点位置随桩基荷载增加有逐步上移的趋势.

特深基坑排桩冻土墙围护结构的冻胀力模型试验研究

润扬长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基坑深29 m,平面尺寸为69 m×51 m,采用排桩冻土墙围护结构,为解决该结构设计中冻胀力取值难题,进行深基坑排桩冻土墙围护结构冻胀力物模试验研究。首先根据相似理论,推导模拟试验的相似准则;然后,进行模型设计和制作;最后,通过模拟试验,首次得到没有卸压孔时,排桩所受水平冻胀力为0.238 MPa,当在冻土墙外侧施工卸压孔时,排桩所受的水平冻胀力平均值为0.133 MPa。并给出了随着基坑开挖的卸压作用,桩上受到的水平冻胀力呈现减小趋势,最大衰减率达40%。从而为这种新型围护结构的工程应用提供设计依据。

超深基坑中直径9.5m巨型桩群施工对紧邻地铁线路的影响

深圳市某新建工程的超深基坑开挖深度达33.8m,并在坑底里需施工直径为9.5m、桩长为32.0m的巨型桩群。该基坑距离运营地铁车站出入口仅5.65m。为确保运营地铁线路的安全,在工程原施工方案的基础上,提出增设第5道支撑和加长止水帷幕的优化施工方案。采用三维有限差分软件FLAC3D对原施工方案和优化施工方案进行数值模拟。数值计算结果表明:采用优化施工方案,可以有效地减小地铁线路沉降、隧道相对变曲、两轨道横向高差、轨道竖向变形和轨道三角坑变形。在采用优化施工方案施工的过程中,进行地铁线路位移和沉降以及车站所在处地下水位的监测。监测结果表明:地铁线路沉降的实测值与模拟计算值基本吻合;其沉降基本控制在《城市轨道交通安全保护区施工管理办法》的规定范围内。表明优化施工方案对控制地铁线路沉降是积极有效的,能够确保地铁的运营安全。

高速铁路路基工程PHC桩沉桩挤土效应研究

研究目的:通过对上海虹桥综合交通枢纽虹桥高速铁路站区路基先张法预应力管桩沉桩施工过程中孔隙水压力变化、深层土体位移及桩顶标高的的监测,掌握沉桩过程对预应力管桩桩周土体的挤土效应,研究和采取有效降低挤土效应的具体措施,控制和降低沉桩过程对周围土体结构的影响程度。研究结论:监测发现,距打桩施工区的水平距离越近,受挤土效应的影响越大,超孔隙水压力累计增长量越大;深度越深,超孔隙水压力累计增长量越大。通过对超孔隙水压力及深层土体位移的监测,合理调整了桩基施工的速率和施工工序。管桩的挤土效应比较明显,位移主方向是打桩前进的相反方向。采取提前偏移措施投放桩位,可以减少打桩施工对已完成桩位的影响。在需要控制土体位移量的区域,严格控制打桩速度和打桩方向,同时采取跳打工艺,可以有效降低打桩的挤土效应。

长江低漫滩地区紧邻地铁深基坑既有建筑物加固技术

结合南京市河西地区紧邻地铁深基坑工程既有建筑物不同程度沉降开裂问题,提出超长钢管静压桩加固技术.为了提高房屋安全性,进一步提出工程静压桩和储备桩两道防线消险加固措施,在施工中分批次压入两道防线静压桩.通过监测加固前和加固后建筑物沉降变形,发现加固后建筑物受临近基坑施工影响显著变小,并且距离12 m处基坑施工的影响程度远小于距离220 m处基坑施工的影响程度.说明该加固方案有效降低了房屋的进一步沉降开裂问题,从而验证了长江低漫滩地区采用超长钢管静压桩提高建筑物抵抗变形能力的可靠性.

软土地区超高层建筑新型桩基与深基础沉降控制关键技术及应用

项目组针对我国软土地区超高层建筑新型桩基与深基础沉降控制的建设需求,通过系统的技术研发与创新,创建了超长灌注桩设计施工与检测关键技术,研发了扩底抗拔桩和桩侧后注浆抗拔桩新技术,首次系统地开展了软土地区十余项高度200~600m超高层建筑基础沉降全过程实测研究,系统地建立了超高层建筑深基础沉降分析方法与沉降控制关键技术。该成果已在国内十余个地区逾五十项超高层建筑中得到成功应用,代表性项目包括天津117大厦(597m)、上海中心大厦(632m)、武汉中心大厦(438m)、武汉绿地中心(475m)、天津津塔(336.9m)、上海白玉兰广场(320m)等,为我国超高层建筑的建造提供了有力的技术支撑。

地铁车站超宽深基坑内既有高架桥梁桩基托换关键技术研究

佛山地铁2号线换乘车站张槎站基坑宽50.3 m,深16.9 m,局部位于既有禅西大道桥下(净高仅7 m)。为解决低矮空间下超宽深基坑支护、既有高架桥桩基托换等难题,提出如下技术措施:1)采用高桩承台桩基托换技术对位于车站中央桥桩进行托换,托换承台高于车站基坑面,基坑内支撑穿过新旧桩基形成对撑,内支撑与新旧桩相对独立;2)地下连续墙幅宽调整为4 m,采用小型钻机成槽,以改善桥下施工工艺;3)地下连续墙与两侧既有桩之间增加防塌孔措施;4)基坑内支撑均采用混凝土支撑并加临时立柱以增加内支撑稳定性。以上措施解决了托换体系与车站基坑相互影响的问题,确保了低矮空间下超宽深基坑施工安全及既有桩基的安全。经数值计算论证、现场施工验证,提出的超宽深基坑内既有高架桥梁桩基托换关键技术是合理、安全、可行的。

深水超长钢板桩围堰受力特性分析

以芒稻河特大桥主墩深水超长钢板桩围堰为例,考虑钢板桩与地基土、内撑、回填物的相互作用,利用ABAQUS软件建立平面有限元接触模型,通过单元"生死"和位移追踪技术,进行施工全过程仿真模拟,分析围堰受力变形特性。研究表明:基坑开挖完成后,桩后土压力呈R形分布,入土段下部弹性嵌固作用明显。封底砼顶部在抽水后、冠梁在拆撑过程中有显著的支承作用。钢板桩弯矩在第二道内撑拆除后最大,底撑在抽水后反力最大,其他各道内撑分别在下一道内撑拆除后反力最大。各道围檩最大挠度接近,内撑竖向布置和构件设计合理。

天津高银117大厦塔楼基础沉降实测与分析

天津高银117大厦塔楼建筑高度597m,塔楼结构体系复杂且竖向荷载大,基础底板埋深约25 m,场地以黏性土、粉土为主,中间夹有多层厚度变化较大的砂层,采用超长钻孔灌注桩,桩端埋深约102 m,以⑩_(5)粉砂层为桩端持力层。基于塔楼基础底板施工完成至结构封顶后4.5年的基础沉降实测数据,分析了塔楼基础沉降发展特性、沉降分布特征、底板沉降弯曲变形及弯矩值的发展与分布,探讨了塔楼基础沉降与施工进度、上部结构层数的关系,以及上部结构刚度、荷载及群桩刚度对基础沉降的影响机制。实测基础最大沉降、基础倾斜、相邻柱(墙)基的差异沉降皆小于规范控制值,底板弯矩也小于设计取值,表明深基础处于安全状态。天津高银117大厦塔楼基础沉降实测成果为天津地区类似工程安全施工积累了宝贵经验,也为国内软土地区600 m级超高层建筑基础工程设计提供了参考。

深厚软土区超长桩合理桩长的计算

工程实践证明,软土地基超长桩在轴向荷载作用下的荷载传递机理与常规桩基有较大区别。通过深厚软土区超长桩静载试验和桩身轴力测试,依据载荷-沉降变形关系推导的超长桩合理桩长估算公式,利用静载试验Q-S曲线数据对超长桩合理桩长进行计算,为确定深厚软土地区合理桩长避免盲目增加桩长提供参考。