珠海洪鹤大桥8号主墩基础施工关键技术

珠海洪鹤大桥主桥由2座主跨均为500 m的双塔双索面结合梁斜拉桥串联而成,其中8号主墩位于海岸浅滩区,墩位处淤泥层厚8.8～37 m,覆盖层平均厚48 m,岩层埋深较深,且呈斜面发育,岩石强度高达100 MPa。8号主墩承台尺寸为42.1 m×22.6 m×6.5 m,采用?2.8 m钻孔灌注桩群桩基础,采用先平台后围堰工序施工。钻孔平台采用土工布砂袋围堰筑岛施工技术,解决了深淤泥地质中筑岛施工容易出现的滑移和沉降;钻孔桩采用“旋挖钻+回旋钻”组合成孔技术进行钻孔深度超100 m的超深大直径嵌岩桩施工,充分发挥2种钻机在不同地质和钻孔深度的优势,极大提高了成孔效率;承台深基坑围堰采用“大型钢板桩围堰+干挖法”施工技术,有效减少了深基坑围堰施工中围堰的变形失稳和沉降。     

嵌岩深度和加固范围对深厚软土桩基托梁结构的性能影响

以某新建铁路工程为例,基于有限元软件,以钻孔灌注桩桩基嵌入基岩深度（5种嵌岩深度）和桩前旋喷桩加固区范围大小（6种不同排数旋喷桩加固范围）作为控制变量,研究桩基的力学特性和路基面沉降。结果表明：灌注桩桩基的最大水平应力出现在土石界面附近,增加桩基的嵌岩深度和增加桩前旋喷桩排数都可有效降低桩基的水平变形和路基面沉降,桩基嵌岩深度为1D(D为灌注桩直径)或桩前旋喷桩为3排时,变化速率出现由快到慢的拐点。选择桩基长度为16 m、桩前旋喷桩为3排的加固方式,具有较好的经济性。     

嵌岩低桩承台锁口钢管桩围堰设计与施工技术

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥为(48+144+320+144+48) m无砟轨道钢箱桁组合梁斜拉桥。桥塔墩位于通航河道内,桥位处河床覆盖层浅,基岩强度高,基础由大直径钻孔桩和矩形嵌岩低桩承台组成,承台采用锁口钢管桩围堰施工方案。G33号主墩围堰平面设计尺寸54.56 m×28.52 m,锁口钢管桩采用Q345B材质■1 020 mm螺旋钢管,长28 m,钢管桩之间采用C-T形锁扣连接;围堰设置4层内支撑,单层内支撑设3道对撑,内支撑四角设型钢斜撑;基底设置混凝土垫层参与围堰结构受力。围堰采用XR360旋挖钻机在岩层中引孔,孔内换填细砂后插打钢管桩,钢管桩壁内、外两侧换填砂采用高压旋喷注浆加固。围堰设置智能化监测系统,对围堰受力、变形等进行实时动态监控。实践证明,该桥围堰结构安全可靠、止水效果良好、施工快捷高效。     

桩底嵌岩锚杆锚固段应力分布研究

针对基桩竖向承载力自锚法测试体系中桩底嵌岩压力型锚杆的受力特点,基于Kelvin问题的弹性位移解,并结合锚固体-岩石作用的剪胀机理,推导了压力型锚杆应力分布的弹性解.基于所获得的解答,分析了桩底嵌岩锚杆锚固段应力沿锚固长度的分布规律,并分析了各种岩土参数变化对锚固段剪应力分布的影响.结果表明:桩底嵌岩锚杆锚固段上的正应...     

大直径深嵌岩桩侧阻力试验研究

随着大跨度桥梁工程的建设和上部结构荷载的增大,在一些地区已出现嵌岩深度超过5倍桩径的深长嵌岩桩基.基于自平衡测试技术,根据青岛海湾大桥两根桩基的静载荷测试报告,对大直径深长嵌岩桩的桩侧阻力进行了研究分析,主要内容包括桩顶等效荷载位移曲线分析,桩周岩层侧阻力大小、桩周岩层侧阻力与位移关系、桩侧与桩端阻力分担比等.研究结果表明,该地区大直径深长嵌岩桩的桩顶的Q-S曲线主要是缓变型为主;从桩侧岩层摩阻力来看,勘探报告所提供的岩层极限侧阻力数值偏小;从桩侧、桩端阻力分布来看,在软岩地区嵌岩深度大小对承载力影响较大,嵌岩比越大,桩端分担的阻力越小.     

深水基础超长钢板桩围堰设计与施工关键技术

芒稻河特大桥主桥为(77+3×130+82)m预应力混凝土刚构-连续梁组合体系桥,主墩基础位于深水区,承台施工时抽水最大水头达18.7m。采用钢板桩围堰施工承台,围堰最大平面尺寸为45.6m×16.8m,采用拉森Ⅳw型钢板桩,单根桩长36m,围堰内设置5道内支撑。采用有限元软件,计算围堰3个主要施工工况下钢板桩和内支撑的变形、应力,以及围堰封底抽水完成工况下封底混凝土的抗浮安全系数和应力,计算结果均满足要求。施工时,采用定位导向架和平面定位框限位插打钢板桩,内支撑采用工厂拼装现场分层整体吊装、水下抄垫等工艺,应用水下分阶段吸泥、水下二次封底等施工技术,实现了深水钢板桩围堰快速安全施工。     

横向承载嵌岩桩的数值分析及设计探讨

嵌岩桩的横向承载性状一直受到工程界的关注,嵌固深度是影响嵌岩桩横向承载能力的主要因素之一。本文在建立数值模型并取得与模型试验结果有较好吻合的前提下,分析并拟合了最小嵌固深度与水平荷载和模量系数之间的关系式,得出了利用数值分析得到的位移比率曲线可判断桩的极限荷载的结论,同时对最小嵌固深度及其计算式的作用进行了讨论。     

安九铁路鳊鱼洲长江大桥建成通车

2021年12月30日,安九铁路鳊鱼洲长江大桥正式建成通车(见图1)。鳊鱼洲长江大桥结构复杂,建设条件差,施工难度大,施工中采用了多项工艺工法,并进行了大量关键技术创新。在深水基础施工中,研究应用了摩擦桩旋挖钻快速成孔、厚覆盖层下嵌岩桩旋挖钻与旋转钻组合接力成孔、复杂岩溶地质超长嵌岩桩基于桩周预注浆稳固后大功率旋转钻成孔、3.0 m大直径嵌岩桩大功率旋挖钻分次扩挖成孔等桩基快速施工关键技术,深水大水头条件下钢板桩围堰、双壁钢围堰结构设计与施工关键技术,以及大体积混凝土智能温控技术。     

嵌岩桩覆盖层增厚时的终孔分析

以广东西部沿海高速公路磨刀门大桥为例,针对微风化花岗岩或角岩的地质情况,对钻孔桩基岩覆盖层增厚时嵌岩桩单桩轴向承载力、嵌岩深度进行了计算对比,说明了桩基础入岩深度、终孔的控制方法。     

枝江尾矿库排水工程圆形顶管工作井后背墙及土体的应力与位移特征分析

为分析Ⅴ级围岩中圆形顶管工作井后背墙及土体的应力、位移空间分布特征,依托枝江尾矿库排水工程,对圆形顶管工作井的稳定性进行监测,并建立三维数值模型,研究井体结构尺寸参数和顶力值对后背墙土体水平位移的影响。实测和模拟结果表明:1)后背墙土体水平位移和应力竖向分布最大值均出现在顶力范围内,距后靠背钢板左右边外侧2.5 m范围内的后背墙处出现拉应力集中区域,且沿井深集中在后靠背钢板高度范围内。2)井壁厚度对限制土体水平位移影响最大,后靠背中部厚度影响次之,底板厚度影响最小;当以优化结构尺寸提高土体稳定性时,应优先考虑增大后靠背中部厚度。3)对于在中风化泥质粉砂岩层中的顶管施工,工作井井壁嵌岩深度的改变对后背墙土体水平位移影响不大,井壁可不进行嵌岩处理。4)后背墙土体水平位移与油缸顶力呈近似线性关系。     

大型墙式嵌岩桩基础的简化计算方法

墙式嵌岩桩基础指的是横桥向很宽的扁矩形桩，依据其承载机理，可简化为平面应变问题。通过大量数值计算，得到此类桩基础在承受水平推力和纯弯矩时的桩内应力和变形分布规律，通过数据拟合，总结出适用于不同岩石特性、不同尺寸的桩基础各截面上的等效内力及岩面处特效变形的通用无量纲简化公式。     

广佛肇高速公路北江大桥基础施工关键技术

北江大桥33#墩采用钻孔灌注桩和分离式承台，承台位于风化泥岩范围内，且墩位处水位较深，流速较大，基础施工技术难度大。经研究，确定采用了“钻孔平台+钢板桩围堰”的施工方法。钢板桩围堰施工采用了旋挖钻机引孔及水下高压注浆的施工关键技术，并且承台范围内基岩开挖采用预开挖及围堰干挖法取土的施工方式，解决了无覆盖层且嵌岩的低桩承台施工难题。     

陡坡段桥梁基桩嵌岩深度问题研究

利用数值流形元在处理桩位移及应力不连续问题方面的优越性,重点解决了桩岩接触面分析的数值实现。然后,在合理模拟边坡基桩开挖及选取材料本构模型与参数的基础上,对陡坡路段桥梁基桩的嵌岩深度问题进行了深入探讨。计算表明:边坡桥梁基桩同样存在嵌岩深度问题,当嵌岩达到一定深度后,盲目增加嵌岩深度对承载力的提高已不明显,工程设计建议取2~3倍桩径。     

软硬相接岩层分布对隧道围岩稳定性的影响

为了分析软硬相接岩层分布对隧道围岩稳定性的影响,在卸荷岩体力学理论基础上,考虑0°, 30°,45°,60°, 75°, 90°共6种结构面倾角情况,进行了数值模拟计算分析。结果表明:在开挖卸荷作用下,软硬相接围岩的不协调变形非常明显,其中,在结构面倾角为0°时,软硬相接处上盘软岩比下盘硬岩水平方向变形大23.84 mm,在倾角为75°时,上盘软岩比下盘硬岩竖直方向变形大21.84 mm;围岩塑性区分布主要集中在软岩中和软硬相接结构面上,随结构面倾角的增加,围岩塑性区逐渐向左偏转,并且塑性区沿结构面呈贯通趋势发展;隧道围岩软硬相接结构面上的应力集中现象明显,并且随着结构面倾角的增大,结构面与围岩相交处应力集中区范围也逐渐增大;当结构面倾角为0°时,结构面与上盘围岩相交处应力水平较高,为0.91;当结构面倾角为75°时,拱顶和左边墙中部应力水平较高,分别为0.82和0.83。总体而言,软硬相接岩层分布对隧道围岩的不协调变形、应力集中和塑性区分布影响明显,在结构面倾角为0°和75°时尤为显著,在围岩支护和监测方面应该给予重视,重点加强围岩软弱岩层和结构面相交处的支护。     

考虑嵌岩段侧摩阻力的溶洞顶板稳定性研究

为进一步完善岩溶区桩基荷载作用下的溶洞顶板稳定性评价方法,根据嵌岩桩荷载传递机理及溶洞顶板承载特点,建立了考虑嵌岩段侧摩阻力及溶洞顶板自重的简化计算模型。从抗冲切、抗剪切和抗弯拉3方面对溶洞顶板稳定性进行了分析。假定溶洞顶板发生冲切破坏时,会产生一个冲切圆锥台,取该圆锥台作为分析对象,并考虑冲切体自重的影响,对冲切破坏面上的最大、最小主应力进行了求解,同时引入格里菲斯准则,对溶洞顶板的抗冲切进行了验算。基于莫尔判据,对两种剪切破坏模式进行了验算:(1)桩端岩层发生剪切破坏,其破坏面由桩侧截面延伸至顶板底端;(2)溶洞顶板边缘岩层发生剪切破坏,其破坏面由岩层表面贯穿顶板边缘。根据弹性力学的变分法对溶洞顶板底面应力进行了求解。考虑到溶洞顶板底面中心处拉应力最大,则在抗弯拉验算中将该点作为验算点。将本研究所提方法用到某公路大桥的溶洞顶板稳定性验算中,并将验算结果与未考虑嵌岩段侧摩阻力的计算方法进行了对比。分析表明:嵌岩段岩层侧阻力占嵌岩桩设计荷载比值可达11.5%,这说明嵌岩段侧摩阻力占承载力比例较大,且随着嵌岩深度的增长,该比例将继续增大。因此,当嵌岩深度较长,岩石质量较好时,在实际工程中应适当考虑嵌岩段侧摩阻力的发挥。     

椒江二桥主墩大直径超长嵌岩桩成孔技术

椒江二桥为(70+140+480+140+70)m双塔双索面组合梁斜拉桥。主墩基础采用2.5～2.8m变直径超长嵌岩桩,桩长120～139m,最大钻孔深度达149m,地质情况复杂,施工难度大。针对椒江二桥主墩超长嵌岩桩钻孔施工过程中易出现的斜孔、渗漏浆、堵塞钻杆等难题,采取加大钻机功率、提前更换滚刀钻头、斜岩面处减压扫孔、配备优质泥浆、改进钻头等措施,确保所有桩基顺利成孔,超声波检测均满足设计和规范要求。     

土岩复合地层吊脚桩支护结构力学分析与优化设计

为了更加安全经济地进行土岩复合地层中基坑工程设计,针对上土下岩复合地层中吊脚桩基坑支护结构的受力及变形特性进行研究。采用二维数值分析方法,建立土岩复合地层条件下吊脚桩支护基坑开挖模型,分别分析基坑开挖过程中吊脚桩支护结构内力、变形的发展过程,以及土岩弹性模量比RE、吊脚桩嵌岩深度t、岩肩宽度b与桩体受力、变形之间的相关关系。结果表明： 1）随着基坑开挖深度逐渐增大,桩身侧移增大且桩身最大侧移发生位置逐渐下移,最大下移幅度为土层厚度的17.5%; 2）当基坑开挖至土岩交界面时,吊脚桩桩身内力达到最大值,下部岩层的开挖使得桩身最大负弯矩减小27.5%; 3）当岩层弹性模量介于600 MPa和4 800 MPa之间时,最优设计嵌岩深度为1.5 m,最优设计岩肩宽度为1.5~2.0 m。     

桥梁嵌岩桩基桩水平静载试验有限元分析

嵌岩桩充分利用岩石作为持力层,是桥梁工程的重要基础结构型式之一。考虑到地基岩石土质与实际差异性,论文依据某桥梁嵌岩桩设计,提出了基桩静载试验以掌握和验证桩基础施工工艺和力学性能的方法。首先设计了基桩水平静载试验方案,明确了试验装置、测点布设和荷载确定等方法,并通过数值有限元模型分析了试验荷载下桩体变形、受力及桩身土压力分布等特性。分析表明:80%极限荷载下,桩体转角仅1/2500,侧向土压力在100KPa以内,整体应力满足要求,说明基岩的嵌固效果良好,试验桩整体安全性良好。有限元分析结果可以为现场试验提供直接参考,基桩试验方案可为类似工程提供借鉴。     

Research progress of Bearing Characteristics of Pile Column at Steep Slope in Mountain Areas

针对中国西部山区复杂工程地质条件下施工与运营过程中,陡坡桥梁桩柱承受复杂荷载作用的受力特点,首先阐述了陡坡地段常用嵌岩桩的抗滑性能及影响桩侧摩阻力与桩端阻力发挥的多种因素,着重从室内模型试验和现场试验研究及计算机数值模拟分析等方面讨论了其水平承载性状的理论计算方法与在复杂荷载条件下的应力分布与变形性状,并研究了嵌固深度的计算方法;其次对多数学者认可的陡坡双桩柱的门式框架计算模型进行了探讨,该模型争议较多问题是岩(土)体的压力分布问题;再者对长桩屈曲、桩柱高墩的稳定性与桩基陡坡的稳定性等已有的研究成果进行了分析;最后指出了山区陡坡地段桩柱需要进行深入研究的一些问题,为其工程设计与理论计算的研究及试验发展提供参考.     

土岩组合地层盖挖法车站“吊脚桩”基坑设计优化研究

以青岛地铁3号线五四广场站为研究对象,对土岩组合地层地区的吊脚桩设计要点进行研究。通过数模模拟,对土岩组合地层中"吊脚桩"基坑的支护体系变形及内力、"吊脚桩"嵌岩深度与预留岩肩宽度的关系进行了分析,并对有竖向荷载的"吊脚桩"进行了研究。研究表明:1)随着开挖深度的增加及锚杆的施工,预应力锁脚锚杆对吊脚桩桩底水平位移的控制作用明显。2)随着嵌岩深度和肩岩宽度的增加,吊脚桩桩身最大水平位移呈减小趋势,嵌岩深度取2.0 m,岩肩宽度取1.5 m较为合理。3)由于桩脚嵌入中风化花岗岩,桩顶位移不受竖向荷载控制,仅随开挖深度增加而明显增加;桩身弯矩稍有增大,但变化值极小。