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。     

基于自平衡法的岩层内基桩工作特性分析

结合桥梁试桩工程,采用自平衡法进行了3组微风化岩层与基桩的侧摩阻性能现场试验。试验时,将荷载箱埋设于岩层内的桩身进行测试,并同步观测了不同试验荷载下桩顶、岩层顶面桩身截面、荷载箱和桩底的位移和桩身轴力。不同岩层内试桩桩侧摩阻力实测值与岩石强度比值差异较大,且桩身位移相差较大,说明基桩工作性能有差异。结合岩石强度实验数据和设计规范,分析了岩层内基桩工作特性。     

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。     

花岗岩风化残积地层基桩侧摩阻性能试桩分析

以广州市轨道交通7号线某停车场建筑基桩现场工程试桩为例，分析花岗岩残积地层中钻孔灌注桩侧摩阻力取值问题，同时对影响钻孔灌注桩成桩质量的因素进行分析；通过对泥浆护壁成孔的钻孔灌注桩和预应力高强管桩的基桩成桩质量及桩基检测结果进行对比，论述两种桩型在该类地层中的适用性。     

西安黄土地区桥梁桩基侧摩阻力的合理取值

结合西安及周边地区铁路高架桥、高速公路、市内立交3个试验区共8根不同几何尺寸试桩的静载荷试验,分析各试桩的承载特性和荷载传递规律,浸水对黄土湿陷性、桩基承载力的影响,以及各试桩极限状态下桩周土体侧摩阻力的发挥情况。结果显示,当黄土密实度为稍密时,建议桩侧阻力取值范围为60~80kPa;当黄土密实度为中密时,建议桩侧阻力取值范围为70~95kPa;当黄土密实度为密实时,建议桩侧阻力取值范围为85~110kPa。     

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。     

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.     

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。     

含溶洞地基变截面桩承载机理与设计方法研究

通过分析含溶洞地基中变截面桩基荷载传递机理,认为变截面处承载力的取值是桩基设计中的关键问题。基于有限差分法分别建立不同岩石的单轴抗压及中部端承面模型,引入实际工程中的岩石参数开展对比计算分析,分析结果表明,桩基中部端承面极限承载力高于单轴抗压强度,可以沿用规范中的桩端岩石承载力计算公式确定。最后,对桥梁规范中嵌岩桩极限承载力计算公式进行修正,结合张花(张家界—花垣)高速公路某标段工程地质资料对常规桩基和变截面桩的极限承载力进行对比计算,由计算结果可知,当桩基下伏持力岩层性状不良时,变截面桩可以有效提高单桩承载力。     

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。     

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。     

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。     

大直径深嵌岩桩的承载特性与桩长设计研究

基于自平衡桩基测试技术,根据荆岳长江公路大桥一桩的静载荷试验,对其泥质岩地区大直径钻孔嵌岩桩,在嵌岩深度较大情况下的承载特性进行了研究。结果表明:大直径深长嵌岩桩桩顶的Q-S曲线主要是缓变型为主,属摩擦型桩。根据实测的桩侧荷载位移曲线,利用荷载传递法,研究了桩端缩短5,10m两种情况下桩顶的荷载大小及其相应的位移情况,为桩长的设计提供了依据。     

广东虎门第二公路通道桥位选择

虎门第二公路通道是广东省规划的珠江口7条过江公路通道之一.通道位置选择受珠江两岸高速公路网、工程所在区域的现状和规划、沿江港口岸线、水道通航船舶等级和密度、高压电缆位置等各方面因素影响.为了与两岸高速公路顺畅衔接、尽量减少对地方现有建筑和规划用地的破环、对沿江港口码头的不利影响降到最低,经过对路线走廊、桥隧方案、桥位选择、桥跨布置的充分论证,选择与高压电缆共走廊方案,最终确定虎门第二公路通道的坭洲水道桥和大沙水道桥的桥位和桥跨布置方案.     

珠江口强风化地层长大钢管桩承载性能试验研究

结合港珠澳大桥桥梁试桩工程,采用高应变法和静载法进行2根大直径开口钢管桩的竖向承载性能现场试验。钢管桩桩端在不同标高时进行了多次高应变试验,在打到设计标高后进行了锚桩反力架法静载试验。试验结果表明,大直径开口钢管桩采用适当的锤击设备,桩端能沉入强风化岩层,且桩身能保持完整状态。试桩在岩石风化程度、岩石强度等方面差异较小。2根高应变测试结果相差不大,与锚桩反力架法静载试验结果接近但仍存在一定差异,说明在工程实践中采用高应变法对长大钢管桩的承载力进行测试可行,但仍要重视锚桩反力架法静载试验结果与高应变法结果的对比分析。按规范推荐的桩端土塞效应系数计算公式计算得到的桩端土塞效应系数与实测值存在一定的偏差,因此进行桩端土塞效应系数的计算时,应注意对计算结果和计算方法的选取。     

湿陷性黄土桥梁桩基自然浸水载荷试验

湿陷性黄土由于其自身特点对桩基承载产生较大影响。为了研究自然条件下的浸水湿陷前后桩基承载力的变化特性。本文通过西安辛家庙转盘立交工程现场载荷试验,结合当地自然环境条件,对位于湿陷性黄土内的桥梁桩基自然浸水前、后的承载力变化进行对比分析,结果表明在自然渗水条件下,浸水前后桩基承载力差异较小,沉降量差异较大,承载力的大小需由变形控制;未浸水试桩桩侧摩阻力分布不均匀,提供摩阻力的主要为3.7~9.7m和12.7~17.2m;浸水试桩侧摩阻力分布呈上小下大形态,主要由下部桩周土提供摩阻力。     

输变电线路铁塔变截面嵌岩桩受力特性的数值模拟分析

变截面桩因具有高承载力、低造价的优点而得以广泛应用于软土场地。为了探究分层场地变截面桩适用性,以川藏联网输变电工程中广元地区铁塔桩基为例,通过数值模拟研究了相同嵌岩深度时变截面直径及嵌岩桩径对基桩竖向和水平承载特性的影响规律。结果表明:增大变截面直径和嵌岩桩径,均能提高极限承载力、控制桩顶沉降和水平位移。在竖向极限承载力方面,变截面直径存在一个最优值,该值等于扩大头直径。与等截面桩相比,变截面桩最多可以提高1.15倍竖向极限承载力,其提升作用主要表现在变截面处端阻力的增加,且基岩侧摩阻力的发挥程度也可从0     

考虑斜坡效应的地基水平抗力比例系数确定方法

水平地基抗力比例系数对桩基设计至关重要，基于平坦场地比例系数设计的斜坡基桩，常因忽视斜坡效应的影响而带来安全隐患。为研究斜坡效应对斜坡地基比例系数的影响，设计并完成了4组黏性土坡基桩水平静载模型试验，获得了0°、15°、30°及45°坡度下地基等效比例系数与地面处桩身水平位移曲线及桩顶荷载-位移梯度曲线等；建立了地基比例系数与坡度间的拟合关系式；对比分析了斜坡地基比例系数取值对基桩水平承载特性的影响。研究结果表明：黏性土坡地基比例系数随桩身水平位移增大而呈非线性关系减小，当地面处桩身水平位移小于6 mm时，地基比例系数急剧减小，而后减幅较小；基桩临界荷载和极限荷载均随斜坡坡度增加而减小，与平地相比，斜坡坡度每增加15°，基桩临界荷载和极限荷载约分别减小17%和16%；结合现有试验表明，斜坡坡度越大，地基比例系数越小；坡度每增加15°，对应的碎石土、砂土及黏性土坡地基比例系数m约分别减小38%、32%和31%；根据现有试验以及试验结果，建立了不同类型斜坡地基比例系数取值标准与斜坡坡度之间的经验关系，可为斜坡桩基设计提供参考依据。     

超厚粉细砂地层组合压浆桩压浆效果试验

为了研究超厚粉细砂地层中桩端、桩侧组合压浆效果,基于石首长江公路大桥工程中6根超长大直径钻孔灌注桩原位静载荷试验,通过对比分析组合压浆前、后钻孔灌注桩的试验结果,研究组合压浆对超长大直径钻孔灌注桩承载力性状、桩端阻力及桩侧摩阻力的影响。通过钻孔取芯、标准贯入试验分别对水泥浆液影响范围和桩基组合压浆的影响效果进行综合分析,得到该工程主桥试桩压浆前、后粉细砂土层侧阻力经验系数,建立压浆后侧摩阻力与压浆前标贯击数N的关系式。研究结果表明：与组合压浆前相比,组合压浆后的桩端阻力与桩侧摩阻力均有大幅度增加,且灌注桩极限承载力提高幅度为94.25%~151.51%,由此可见组合压浆的效果非常显著;组合压浆桩的承载性能明显优于桩端压浆桩,其对桩基的荷载传递特性产生了明显影响;钻孔取芯试验明确了水泥浆液在桩周和桩端以下一定范围的分布情况,证实了组合压浆的有效性;标准贯入试验结果表明组合压浆后桩侧土的标贯击数N明显提高,研究成果可直接运用于该大桥桩基设计,并可为类似超厚粉细砂地层中桥梁桩基工程提供参考。     

孔壁粗糙度对深嵌岩桩承载特性的影响

为了明确孔壁粗糙度对深嵌岩桩承载特性的影响,采用室内模型试验方法,通过室内5组嵌岩桩的试验结果,分析了深嵌岩桩在桩端存在沉渣和密实2种情况下孔壁粗糙度因子对桩顶极限承载力、桩侧摩阻力和桩端阻力的影响。结果表明:粗糙孔壁对提高桩基的极限承载力是非常有利的,且桩端存在沉渣时,提高效果更为明显;在软岩地区,孔壁粗糙度对极限承载力的贡献并不是无限增长的,特别是在桩端存在沉渣的情况下,随着孔壁粗糙度的增大,极限承载力还有可能出现下降的趋势;孔壁粗糙度对桩端阻力也有一定影响,孔壁粗糙度大的桩,其桩端阻力发挥作用所需要的位移相对较小。