基于自平衡法的软岩嵌岩桩承载特性试验研究

依托瓮开高速开州湖特大桥4号主塔墩桩基工程,开展两根软岩嵌岩试桩的承载性能试验,测试技术均采用自平衡法,成桩工艺分别是机械钻孔和人工挖孔。试验表明,人工挖孔桩承载性能略高于机械成孔桩;软岩嵌岩桩承载力主要由桩侧摩阻力提供,属于摩擦桩;给出了泥岩、页岩等软弱岩层与桩基界面摩阻力推荐值,可供工程设计参考。     

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.     

虎门二桥不同风化程度泥质岩与基桩侧摩阻性能分析

本文结合虎门二桥桥梁试桩工程,对4组不同风化程度泥质岩与基桩侧摩阻性能进行了较为详细的分析。试桩分别在珠江口大沙水道、坭洲水道两岸。大沙水道东岸、坭洲水道两岸试桩采用自平衡法,大沙水道西岸试桩采用堆载法进行。大沙水道两岸试桩的基桩在中风化泥质岩内的工作性能表现不一。大沙水道东岸试桩多数中风化岩层反算得到的岩石参数小于规范取值,认为试桩单桩轴向受压承载力计算不宜按嵌入基岩内的桩基进行。大沙水道西岸试桩的中风化岩层反算得到的岩石参数有大于规范取值的桩段,也有小于规范取值的桩段,说明西岸试桩的中风化岩层工作性质介于嵌岩桩和摩擦桩之间。坭洲水道两岸微风化泥质岩内试桩的承载形状均表现为嵌岩桩的承载特性。但坭洲水道桥东塔岩石芯样强度稍大于西塔。从试验结果来看,西塔试桩荷载箱附近桩段实测摩阻力远小于东塔试桩,说明岩石性质的差异对于基桩实际承载性能影响很大。这也说明珠江口区域岩层工程性质复杂。综合本项目的各项认识,认为对于泥质岩层内的桩基,加强现场试桩工作从而确定其工作模式是非常必要的。     

嵌岩灌注桩抗拔承载特性现场试验研究

依据国家电网路平—富乐500千伏双回线路新建工程中嵌岩灌注桩单桩竖向抗拔静载试验数据,分析了嵌岩灌注桩荷载传递性状和嵌岩段摩阻力发挥程度。研究结果表明:静载试验测得的强风化砂岩层中桩侧极限阻力是《建筑桩基技术规范》推荐值的2.4～2.6倍,同时测得极限状态下中风化砂岩层中桩侧阻力为635～770 kPa;嵌岩段桩身与岩层的相互作用应是摩擦力、黏结力、嵌固力的综合作用;试桩在达到极限抗拔荷载时,桩侧阻力有效发挥的嵌岩深径比为3.75,并不是嵌岩深度越大对提高抗拔承载力越有效。     

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。     

某大桥泥岩地质条件桩基静载试验分析

贵州地区泥岩分布较广,相当一部分公路桥梁桩基以泥岩作为持力层。为了保证桩基的安全,采用自平衡试桩法对某大桥泥岩桩基的承载特性及设计参数进行实测。结果表明:泥岩平均侧阻力实测值达398.7kPa,大于地勘提供取值150kPa,地勘提供取值偏于保守,建议后续工程适当提高侧摩阻力对桩长进行优化设计。通过有限元模拟整个桩基试验过程,桩身的位移、轴力分布曲线与实测值规律一致,验证了该次试验结果的可靠性。     

浅谈桥梁钻孔桩施工工艺

桩基穿越黏土层、粉砂层、圆砾层、强风化钙质泥岩以及中风化钙质泥岩等硬度差异较大的岩层时,钻机的选型和钻进工艺尤为重要。钻机选型、钻进工艺等不仅影响到桩基施工质量还会影响到施工工期、施工成本等,对钻孔桩施工进行了详细分析。     

之江大桥钻孔桩施工工艺研究

桩基穿越黏土层、粉砂层、圆砾层、强风化钙质泥岩以及中风化钙质泥岩等硬度差异较大的岩层时,钻机的选型和钻进工艺就显得尤为重要。钻机选型、钻进工艺等不仅影响到桩基施工的质量,而且还会影响到施工工期、施工成本等。通过之江大桥钻孔桩施工,探讨了旋挖钻与冲击钻配合对软硬质相间岩层钻孔桩的施工工艺。     

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。     

青岛海湾大桥大直径深嵌岩桩承载特性试验分析

对青岛海湾大桥4根大直径嵌岩桩,利用自平衡测试技术进行静载荷测试,分析了大直径深嵌岩桩(嵌岩比大于3)的承载特性-—荷载位移曲线、侧摩阻力与位移的关系、以及侧阻力与端阻力的分担比等,并与三种规范对比,分析了不同规范的取值大小及存在问题。对比分析了自平衡测试与锚桩法测试结果,为该地区大直径深嵌岩桩基承载力的确定提供依据。     

持力层为中风化泥岩单桩竖向承载力计算探讨

当基桩的持力层为中风化泥岩时,单桩竖向承载力究竟应该按嵌岩桩计算还是按摩擦桩计算比较合理,有一定的困扰。现通过一个工程实例,经过对比计算分析,得出如下结论:(1)当桩端持力层单轴饱和抗压强度frk≥5 MPa时,来自桩端的阻力要比桩侧阻力显著一些,基桩按嵌岩桩计算合理些。(2)当桩端持力层单轴饱和抗压强度frk≤4 MPa时,来自桩侧的阻力有时要比桩端阻力显著一些,基桩按摩擦桩计算更合理些。(3)上覆土层的性质和厚度,决定了桩周土侧阻力发挥作用的程度:若桩侧阻力占全部桩的总抗力的占比较大,宜按摩擦桩进行计算;若桩侧阻力占全部桩的总抗力的占比较小,宜按嵌岩桩进行计算。     

特殊条件下的嵌岩桩设计

现行的《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)在弱风化岩层及岩溶地段条件下的嵌岩桩设计规定不尽全面或欠合理,在通过对桩基承载性状的分析后,对规范有关嵌岩桩设计提出了一些不同意见和建议。     

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。     

钻孔灌注桩侧摩阻力静载试验与有限元分析

进行钻孔灌注桩静载试验,获得桩的Q-S曲线,计算得到桩侧摩阻力值;用有限元法对加载试验进行了模拟,得到不同荷载下桩壁侧摩阻力在深度上的分布规律。结果表明:在一定深度覆盖层以下的红砂岩中,桩侧摩阻力大小随深度加深而减小;红砂岩层中桩基极限侧摩阻力值为800~900 kPa,建议设计取500 kPa,经济合理。     

双荷载箱的自平衡法在戛洒江特大桥桩基优化中的应用

戛洒江特大桥3号～6号主墩共采用118根φ2.2m的钻孔灌注桩,设计桩长85～100m,为深厚超长桩基,按摩擦桩设计。桩基持力层为中风化岩层,持力层以上也有中风化岩层,力学性能较好,考虑按嵌岩桩进行桩长优化。在4号主墩基础附近施工1根桩长75m的试桩,采用双荷载箱的自平衡法进行深厚嵌岩超长桩承载特性研究。试验结果表明,优化桩长后的基桩承载力能够满足设计荷载要求。基于试验结果及地勘参数对桩基承载力进行复核,在满足抗震和承载力要求的前提下,对3号～6号主墩原设计桩长进行优化,优化后的桩长缩短了10～22m,降低了施工成本,缩短了工期,社会经济效益显著。     

嵌岩桩竖向荷载性能分析

文章效仿《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-94）中的嵌岩桩计算模式,就《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024-85）中的嵌岩桩计算公式的不足之处进行了探讨,提出了改进的嵌岩桩承载力计算公式。改进公式中将覆盖土层的摩阻力作为单桩承载力的一部分。并在计算嵌固力和端阻力时。采用了与规范相异的修正系数,分析中考虑了桩的长细比、桩底岩土的影响,即给出了桩的嵌固力和端阻力随嵌岩深度变化而需要的修正。因而该修正式比《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024-85）提供的嵌岩桩计算公式更为合理、经济,同时可加快工程的施工进度。     

软岩改良土无侧限抗压强度的灰关联熵分析

软质岩风化物多属于C、D组填料,不宜直接用于客运专线路基填筑,使用时应进行改良。无侧限抗压强度是反映软岩改良土物理力学特性及水稳性的一个重要指标。采用灰关联熵方法,通过对不同掺灰量、不同龄期、不同压实度下改良土的无侧限抗压强度进行研究,分析无侧限抗压强度的主要影响因素,为软岩改良土的设计与施工提供一定的参考。     

桥梁桩基侧阻力综合测试技术应用

目前桥梁桩基侧阻力测试有多种方法,每种测试方法的原理、采用的设备和元件各不相同,测试结果也有差异,究竟选择哪种方法进行测试值得研究。某高速公路连续刚构桥梁地质条件复杂,要求对桩侧阻力进行现场实测。为了获得可靠的侧阻力设计参数,本次综合采用了钢筋计、滑动测微计及分布式光纤传感3种方法进行现场试桩试验。测试结果表明:3种方法实测的侧阻力分布规律基本一致,且中风化泥岩段侧阻力实测值均不小于367kPa,均大于地勘提供取值参数;分布式光纤和滑动测微计测试结果偏差在5%以内,二者与钢筋计测试结果偏差在15%左右。同时,分布式光纤和钢筋计测试费用相对经济。     

岛状多年冻土桥梁桩基回冻后桩侧摩阻力的试验研究

为了研究岛状多年冻土地区桥梁桩基回冻后的桩侧摩阻力变化规律,在大兴安岭地区浇筑了1根长15m、直径1.2m的试验桩,并在试验桩所在区域布设了智能温度监测系统,结合采集的温度数据综合判断桩基回冻进程,并指导桩基回冻后的静载试验,测出桩基回冻后桩侧各土层的摩阻力值。试验结果表明:桩基回冻后桩侧各土(岩)层摩阻力的实测值均高于设计值,提高率在13%~35%之间。     

深厚软基区桥梁桩基竖向承载特性

为了探明深厚软基区桥梁桩基竖向承载特性,采用理论分析与数值仿真方法,建立了深厚软基区桥梁桩基础三维空间模型,分析了不同工况下桩基础的竖向极限承载力、桩端阻力及桩侧阻力的变化规律。研究结果表明:随着软土厚度的增大,桩基竖向极限承载力逐渐减小;当桩端位于非软土层时,随着软土厚度的增大,桩侧阻力减小显著,但桩端阻力无明显变化;当桩端位于软土层时,随着软土厚度的增大,桩端阻力与桩侧阻力均减小,桩侧阻力占极限承载力的比重逐渐增大;当桩基穿越软土层,且桩长大于40m、桩径大于1.2m时,表现出超长桩和大直径桩的特性。