自平衡法静压荷载试验应用实践

通过分析传统桩基础荷载试验的缺点，引出一种可测得桩端阻力、桩侧土摩阻力及单桩极限承载力的静荷载试验新方法——自平衡法。介绍了自平衡法的测试原理、加载设备、测试数据分析等关键点。结合工程实例叙述了利用自平衡法结合其它测试元件确定桩侧土体摩阻力、桩端阻力及单桩极限承载力的全过程。     

黄泛区大直径超长钻孔灌注桩承载性状试验研究

为研究黄泛区大直径超长桩的承载性状、桩身轴力、侧摩阻力及端阻力的发挥性能,对黄泛区桥梁超长钻孔灌注桩进行单桩静载试验。试桩结果表明:黄泛区大直径超长钻孔灌注桩的Q-s曲线呈缓变型,在极限荷载作用时仍未达到破坏状态,试桩极限承载力远大于地质报告计算值;在设计荷载下,桩顶荷载完全由桩侧摩阻力承担,桩顶沉降完全来自于桩身压缩。在进行超长桩设计时,需考虑桩身质量的影响。黄泛区试桩桩身轴力的传递规律及桩侧摩阻力的发挥与软土地区有所不同,其与桩周土层特性及埋深等密切相关。桩侧摩阻力对摩擦桩承载力影响较大,测试极限侧摩阻力与残余侧摩阻力均处于规范推荐范围的高值区间或大于规范推荐值,反映出黄泛区超长钻孔灌注桩具有较高的承载能力。同时,桩侧摩阻力与桩端阻力非同步发挥,建议在设计时适当考虑桩端阻力。     

根键式基桩竖向承载力自平衡法试验研究

根键式桩基础是一种新型的基础形式,其通过固结的根键来增加结构与土体的共同作用,以提高基础的承载力.为检验自平衡法在根键式基桩承载力测试中的适用性,以及进一步了解根键式基桩承载能力的性能,以某长江大桥试桩为背景,对1根根键式试桩和1根普通试桩竖向承载能力进行自平衡试验.试验结果显示:自平衡试桩法可用于检验根键式桩基础的施工工艺和成桩后的承载力;根键能提高基桩承载力和减小桩顶沉降.结合计算结果对根键式桩基础的设计和施工提出了建议.     

塑料套管混凝土桩单桩承载特性研究

为研究塑料套管混凝土桩（TC桩）的承载特性,采用室内试验研究外设塑料套管对桩体竖向抗压强度的影响;结合现场试验,对不同桩尖类型的桩体进行了静载和荷载传递试验,分析不同桩尖类型的TC桩单桩承载能力和桩身轴力、侧摩阻力及端阻力的变化规律。建立了TC桩单桩沉降和侧摩阻力的简化计算方法,并与现场实测数据进行了对比。试验结果和理论分析结果表明：外设的塑料套管可提高桩身混凝土的竖向抗压强度约23%～38%;桩尖直径为26cm圆形桩尖的单桩静载试验的极限承载力最大,其次是30cm圆形桩尖、方形桩尖、十字形桩尖;侧摩阻力沿桩深呈两头小中间大的态势,最大侧摩阻力发生在2/5～4/5桩深范围内;所得的理论值与实测值相吻合。     

结合消阻护筒的试验桩桩侧摩阻力和桩端阻力试验研究

石家庄地铁人民广场站试桩采用静载试验方案加载测试,设计要求除进行承载力测试外,还需确定桩侧各土层的分层极限侧摩阻力和桩端土的端阻力,以及桩侧摩阻力和桩端阻力占单桩极限承载力和承载力特征值的比例。利用消阻双护筒消除无效土层的侧摩阻力,通过桩身应力观测,利用弹性力学公式推算桩身轴力、桩侧摩阻力及端阻力的分布及变化规律,为设计提供依据。结果表明:1)双护筒消阻装置可直接消除无效土层段的侧摩阻力,使试验桩真实反映工程桩的实际承载力、侧摩阻力、端阻力及沉降值;2)达到极限承载力时,桩侧总阻力占比65%~66%,桩端总阻力占比34%~35%;达到承载力特征值时,桩侧总阻力占比76%~80%,桩端总阻力占比20%~24%;试桩承载力类型均为端承摩擦桩;3)局部范围内土层桩侧摩阻力表现为应力和位移的软化特征;4)桩端持力层主要为卵石层,对承载力的贡献平均占比约30%。     

根式基础在密实砂土地区的应用研究

某连续梁桥位于密实砂土地区,基础形式为4根1.5m摩擦桩,上部设置承台。若用2根根桩组成的根式基础替代原基础结构,取消承台,则可有效缩短工期,节约造价。该文结合密实砂土的力学特性,通过理论分析结合Ansys、FLAC~(3D)数值模拟计算表明:(1)在保持桩长不变的前提下,基础采用2根Ф2.5m根桩,取消承台,竖向承载力满足设计要求,且安全系数为原设计的2.28倍;(2)根式基础根键可以增大桩基侧摩阻面积,从而提高桩基承载力,但增加幅度较小;(3)根式基础根键可以大幅度提高桩基底面承载面积(桩身底面与根键底面之和),且密实砂土层底面承载力容许值较高,根式基础底面承载力大幅度提升,占整桩竖向容许承载力的比值达到69.8%。     

根式沉井基础竖向承载力自平衡试验研究

根式沉井基础是通过在普通沉井井壁增加根键,利用根键带动基础周围大范围土体承担基础顶部荷载,使其承载力得以提高.为研究其竖向承载特性,并与普通沉井基础进行承载力对比,考察根键对于竖向承载力提高程度,对根式沉井基础及顶入根键前的普通沉井基础进行竖向承载力自平衡试验研究.试验结果表明,根键对提高沉井基础竖向承载力效果明显.     

自平衡法在桩身竖向抗压承载力检测中的应用探讨

结合某钻孔灌注桩工程自平衡法检测桩身竖向抗压承载力应用实例,介绍自平衡法单桩静载荷检测试验原理,对依据规范进行检测和数据分析中遇到的问题进行探讨。自平衡点位置的确定是影响试验结果的关键,实际工程中可增加试桩数量,根据前桩试验情况对后桩平衡点位置进行及时调整,保证能够采用等效转换方式确定桩身极限承载力;依据规范进行等效转换计算时,在上段桩总位移小于下段桩总位移时,会存在某级荷载之后无法进行等效计算的情形;抗压摩阻力转换系数的选取对桩身抗压承载力计算结果影响较大,应结合勘察报告和当地经验合理取值,工程实际中可分别对不同抗压摩阻力转换系数给出不同极限承载力检值。     

现浇X形桩复合地基桩土应力比及负摩阻力现场试验

结合南京市桥北污水处理厂软基处理工程,开展了现浇X形桩(简称X形桩)单桩及单桩复合地基竖向承载力特性现场试验,测得了荷载-沉降曲线、桩土应力比、桩身轴力以及桩侧负摩阻力等分布规律,分析了不同桩间距与荷载等级下复合地基中桩土协调相互作用和荷载分担比;并进行了同等条件下等混凝土用量圆形桩竖向承载力特性试验和分析。结果表明:复合地基中X形桩桩侧负摩阻力主要发生在0.27倍桩长以上;同等条件下,桩侧负摩阻力最大值约为其正摩阻力最大值的60%;X形桩复合地基桩土荷载分担比较普通圆形桩复合地基桩土荷载分担比更合理,承载力也更高。     

锚桩法与自平衡法静载荷试验结果对比分析

本文以郑州黄河公铁两用桥为背景,根据传统锚桩法和自平衡法静载荷试验结果,对桩侧摩阻力、桩端阻力、单桩极限承载力、荷载-沉降(Q-S)拟合曲线进行了分析、对比,探讨了两种测试手段对测试结果产生差异的原因。自平衡试验测试方法,由于作用机理及自平衡点选取的不确定性等原因,使桩侧摩阻力、单桩极限承载力大于传统锚桩法测试结果,试验测试参数指导桩基设计时应慎重考虑。     

宁江松花江特大桥桩基承载力模拟试验研究

在宁江松花江特大桥试桩中采用模拟试验法和自平衡试验法两种方法测试桩基承载力，其中模拟试验法是通过室内中型剪切试验确定桩身与各地层间的c，φ值，从而得出桩侧摩阻力，由桩端弱风化泥岩三轴试验确定桩端承载力，两者之和为桩基承载力。通过模拟试验法与自平衡法对桩基承载力的对比研究，可以得出计算更简单、效果更好的方法。     

不同地质后注浆钻孔灌注桩承载力试验研究

为了研究不同地质土层对后注浆钻孔灌注桩的桩端承载力和桩侧摩阻力的影响和作用机理,通过3根桩端后注浆钻孔灌注桩的静载荷试验和内力测试,取得了注浆前后单桩承载力、桩身轴力和桩顶的沉降数据,推算出桩端承载力和各土层的桩侧摩阻力。通过分析荷载-沉降曲线、桩身轴力分布图,探讨了不同桩端土层强度的桩端后注浆对桩端承载力和桩侧摩阻力影响的作用机制,进一步研究不同地质条件钻孔灌注桩后注浆技术的承载力改善性状,分析承载力提高的机理和效果各不相同的原因。对比不同地质条件桩端后注浆对桩端承载力和桩侧摩阻力的影响程度,验证了桩端承载力和桩侧摩阻力在不同桩端土层强度条件下会产生不同的相互作用和影响。试验结果表明:钻孔灌注桩后注浆技术的应用可以有效地提高钻孔灌注桩的单桩承载力,明显地减少桩顶的沉降。不同地质土层的桩端后注浆可以不同程度地提高桩端承载力和桩侧摩阻力,桩端承载力和桩侧摩阻力的提高幅度均与桩端土的力学性质密切相关,粗粒土提高幅度大于细粒土。实际工程中,为充分利用注浆后单桩承载力所能提高的潜力储备,可根据桩端地质条件不同,合理调整端阻力、侧阻力增强系数取值。     

自平衡静载试验在软岩地区桩基设计验证中的应用

为验证软岩地层的嵌岩桩设计承载力、实测桩周各土层发挥的侧摩阻力值和桩端阻力,采用自平衡静载试验技术进行现场试验。评估基桩的实际承载能力,取得嵌岩钻孔灌注桩随着荷载加大桩侧阻力和桩端阻力的发挥特性。     

龙门黄河大桥超长桩静载试验研究

为了研究黄河地区大直径超长桩的承载特性,采用自平衡测试法进行2根试桩静载试验,并采用钢筋计测试元件进行了桩身轴向应力测试。基于实测数据,对桩总承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力以及承载性能进行了分析,并将桩端阻力实测值和《公路桥涵地基基础规范》计算值进行了对比。研究表明,SZ9桩桩侧摩阻力地勘报告值基本大于实测值,SZ10桩桩侧摩阻力地勘报告值与实测值基本接近,公路桥涵地基基础规范对砂土类的桩端阻力深度修正系数取值偏大,导致桩端阻力计算值远大于实测值。研究成果对黄河特殊地质条件下超长大吨位桩基础设计具有参考价值。     

超长钻孔灌注桩竖向承载特征试验研究

通过对钻孔灌注桩现场静载试验和桩身应力实测资料的分析,讨论了持力层为卵石、强风化层灌注桩的承载特性和荷载传递机理,研究了桩端阻力、桩侧摩阻力和单桩压缩变形与桩-土的关系。结果表明:桩侧摩阻力和桩端阻力的作用时机存在先后顺序,桩周土摩阻力在极限承载力中占比很大。     

黄土地区桥梁灌注桩承载力试验

依托吴定高速公路建设,对试验区土体开展物理力学性质试验,得出了试验区土样界限含水率、压缩系数及抗剪强度指标。通过桩基静载试验,得到了桩基的Q~s曲线、桩身轴力曲线和桩侧摩阻力分布曲线。试验结果表明,试验区旋挖桩孔灌注桩表现为比较典型的摩擦桩,且单桩的Q~s曲线表现为陡降型,最终确定单桩极限承载力为9000kN。研究结果可为依托工程桥梁桩基设计提供依据。     

摩擦桩底渣过厚对基桩承载力的影响分析及处治

当摩擦桩底渣过厚,超过了规范允许值时,其对基桩的承载力影响如何,能否满足设计要求是工程设计中经常遇到的问题。通过一个工程实例,采用三维模拟分析,对摩擦桩的传力机理进行分析和验证,摩擦桩总是桩侧摩阻力先充分发挥,然后桩端阻力才逐渐发挥,直至达到极限状态。计算结果表明,当桩侧摩阻力足够大时,桩端阻力占比较小,摩擦桩底渣过厚虽然对桩的承载能力有一定影响,在桩侧摩阻力未达到极限状态的前提下,若不计桩端阻力,通过验算分析,桩的承载能力和沉降量能满足设计要求;而且桩底以上桩身完整性好,就不要废桩,可以通过对桩底进行高压注浆处治,从而满足施工规范对桩身质量的验收要求。     

大直径深嵌岩桩两种原位试验方法对比分析

自平衡试桩法和锚桩法都是桩基测试中的静载试验方法,但是二者在加载位置处有着明显的区别.以青岛海湾大桥试桩的自平衡试验和锚桩法静载荷试验结果,对两种测试方法的荷载-位移曲线、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩端阻力进行了比较.研究表明:自平衡试桩法与常用的锚桩法相比,具有设备简单、节省费用、节约工期等特点.从测试结果来看,两者的荷载-位移曲线比较接近,但是由于加载位置的不同桩身轴力分布图则完全不同;从桩侧摩阻力来看,荷载箱上部的极限侧摩阻力偏小,而荷载箱下部的极限侧摩阻力偏大;从桩端阻力分担比例来看,自平衡试桩法中桩端阻力所占比例高于传统的锚桩法,在桩基设计时应予以考虑.     

红层软岩钢管微型桩抗压承载特性试验

为揭示红层软岩钢管微型桩抗压承载特性,为红层软岩地基加固设计提供参考,选取湖南衡阳强风化粉砂质红层软岩地基,开展了不同长度注浆钢管微型桩原位抗压静载试验,分析了桩体沉降、桩身轴力和桩侧摩阻力的分布规律,并与规范计算值进行了比较。在修正微型桩荷载传递函数的基础上,提出了考虑桩顶位移的微型桩抗压承载力预测方法,并通过原位试验结果进行了验证。研究结果表明：钢管微型桩轴力主要分布在桩身中上部,桩侧摩阻力沿桩身呈“三角形”分布;随桩长的增加,抗压承载力非线性增加,桩顶沉降量非线性减小;桩长越短,极限侧摩阻力峰值越大;相较于规范计算值,实测桩端阻力、全桩长范围极限摩阻力均值以及抗压承载力均偏小。采用该方法得到的抗压承载力预测值与原位实测值之间相关性较好,相对误差为0.6%~11.6%。对红层软岩地基进行钢管微型桩加固设计时,建议桩端阻力不计入抗压承载力,按纯摩擦桩进行设计,并对规范中的极限侧摩阻力推荐值折减。     

永寿至咸阳高速公路咸阳机场立交静载试验

结合永寿至咸阳高速公路咸阳机场立交试验区静载试验,研究了现场3根试桩浸水前后竖向受压的荷载传递性状,包括桩身轴力分布特征、桩侧摩阻力分布特征、桩侧摩阻力与桩端阻力的发挥性状以及极限承载力的确定,并对其进行了浸水前后对比分析。结果表明:试桩桩周分布的黄土湿陷性小,浸水后的轴力分布规律与浸水前大体一致。在同级荷载作用下,浸水后的桩侧最大摩阻力普遍比浸水前小。浸水后桩侧摩阻力的发挥比浸水前小,相应的浸水后桩端阻力发挥比浸水前大。另外,从桩端荷载所占总荷载的百分比看,试桩显示出摩擦桩的特性。从竖向极限承载力的确定分析出,浸水后单桩竖向极限承载力比浸水前均降低2级,并提出了相应的处理措施。