基于透明土材料的异形桩拔桩过程对比模型试验

随着地下空间的逐步开发,既有桩基拔除问题及其拔桩过程对周围构件物影响的问题日渐突出;针对拔桩过程中桩对周围土体的位移场及影响范围的研究相对较少,而针对异形桩的研究更少。基于透明土材料和PIV（Particle Image Velocimetry）技术,开展扩底楔形桩的拔桩过程模型试验,测得拔桩过程中桩周土体的位移场变化规律以及拔桩影响范围;同时进行等直径圆形桩和楔形桩的拔桩模型试验并对比分析。研究结果表明：扩底楔形桩的拔桩扰动范围明显比楔形桩和等直径圆形桩大,其数值接近等直径圆形桩的2.0倍;楔形桩拔桩过程中水平向位移扰动比等直径圆形桩大,竖向位移扰动比等直径圆形桩小。     

扩底楔形桩沉桩施工过程数值模拟分析

扩底楔形桩是一种可以有效发挥桩侧摩阻力和桩端阻力、降低负摩阻力影响的新型纵向变截面桩;然而针对其沉桩施工过程中的挤土效应、沉桩阻力等研究则相对较少。基于PFC数值分析软件,建立扩底楔形桩和等体积混凝土用量的常规等截面桩的沉桩施工过程模拟数值模型;通过与等截面桩沉桩模型试验和圆孔扩张理论计算结果的对比分析,验证了本文所建立的数值分析模型的准确性和可靠性;对比分析扩底楔形桩和等截面桩沉桩过程中桩周土体位移场、应力场以及沉桩阻力等变化规律。研究结果表明：沉桩过程中桩端阻力值的大小,不仅与横截面面积有关,而且与桩侧界面形式有关;本文数值模型情况下,扩底楔形桩静压沉桩施工桩端阻力、桩侧摩阻力和整体沉桩阻力分别是等截面桩的1．8,1．1和1．5倍。     

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。     

深部缩径缺陷桩的透明土模型试验研究

针对传统室内模型试验无法了解缩径桩桩周土体内部位移场的缺点,利用透明土和粒子图像测速技术研究深部不同缩径参数对单桩承载特性和桩周土体位移场的影响.通过对比分析完整桩和缩径桩的荷载-沉降曲线以及桩周土体位移场发现:缩径径向尺寸对基桩极限承载力的影响大于缩径长度;当荷载达到极限承载力时,桩端土出现扇形的位移面,桩顶周围的桩...     

基于透明土技术的加筋碎石桩承载特性试验研究

加筋碎石桩是软土地基处理的重要手段之一,荷载作用下,加筋碎石桩桩体径向鼓胀变形及桩与桩周土体相互作用特性是影响桩基整体承载能力的关键因素。基于人工合成透明土材料及PIV图像处理技术,开展了非嵌入式加筋碎石桩承载特性试验研究。连续观测不同荷载作用下加筋碎石桩桩体鼓胀变形的发展过程,以及桩周土体位移变形情况,探讨加筋长度及刚度等因素对桩体鼓胀变形及承载特性的影响。研究结果表明：与普通碎石桩相比,加筋长度的增加会使桩体承载力显著提升。筋材刚度一定时,加筋长度由1D分别增加2倍、4倍时,即加筋长度为3D、5D时,桩体承载力分别提高约37.7%和62.3%,桩体承载力的提高幅度与加筋长度呈现非线性关系;碎石桩加筋长度最优范围为3D～5D。本试验单元体单桩加载情况下,加筋长度为3D时,桩体径向鼓胀变形量较常规碎石桩减少约44%;加筋刚度一定时,桩顶荷载增加,桩体主要鼓胀变区域z/D逐渐下移且鼓胀量增大,桩顶荷载为204 kPa时,桩体最大鼓胀变形量δ/D为5.9%。荷载作用下,沿桩深方向,桩周土体变形扰动区主要集中在加筋段以下部分。利用透明土与PIV图像处理技术进行试验,可对加筋碎石桩加固地基设计...     

基于颗粒流的桩端后压浆细观机理模拟研究

研究目的:目前,桩端注浆的理论研究主要采用理论分析、有限元模拟等手段从宏观现象出发分析注浆机理、加固效果等,存在假设过多、本构模型选取困难和内在作用机理认识不清等诸多弊端。针对现有研究的不足,采用颗粒流方法模拟桩端注浆过程,从细观角度分析桩端注浆扩散机理、压力分布及衰减、土体改性作用、土体位移场和应力场变化、桩身受力特性和桩体-浆液-土体耦合作用等,从而进一步完善注浆理论的研究。研究结论:(1)注浆压力是影响注浆扩散范围和桩周土体改性最重要的因素,注浆压力越大,浆液扩散半径越大,土孔隙率变化越大,土颗粒运动和重新排列越明显;(2)由于桩体的阻碍,注浆压力在桩端平面上下分布不同,导致土体孔隙率变化、应力场和位移场在桩端上下差别明显;(3)桩端注浆可分为三个阶段,前期土体应力和桩身受力增长明显;中期持续增长,趋势放缓;后期基本不变;(4)桩端注浆本质上是桩体-浆液-土体三者相互作用的过程;(5)本文可为注浆理论的研究发展提供新的思路。     

沉桩顺序影响PHC桩挤土效应的理论与试验分析

PHC桩大量用于软土地区地基加固中,沉桩过程产生的挤土效应会对先打入的桩以及邻近构筑物产生严重影响。通过理论分析与现场试验相结合的手段,研究了基于圆孔扩张理论,考虑沉桩顺序影响的双桩挤土位移场的解析计算过程,并用现场试验研究了沉桩顺序对双桩迎桩面、背桩面、双桩中间土挤土位移的影响,分析了不同沉桩顺序对邻近构筑物的影响规律。研究表明迎桩面土体位移将不断累加,且明显大于背桩面土体位移。     

化学电渗法中位移场可视化观测及气泡消除方法研究

基于新型透明黏土材料和PIV技术,开展化学电渗法加固软基透明土模型试验,可视化观测土体位移场变化规律,并初步探讨电渗过程中阴极气泡聚集问题与消除方法。研究结果表明:在本文试验条件下,试剂浓度每增大0.5mol/L,水平位移平均增加22%,竖向位移平均减少16%,土体排水效果减弱,可以使土体获得加固效果;采用除气泡的方法后,阴极接触电阻降低约50%,可提高电渗效果。     

层状地基静力压桩过程数值模拟

在分析静力压桩过程的作用机理和数值模拟关键力学问题的基础上，选用某实际工程的层状地基条件，建立单根预应力高强混凝土管桩压桩过程的有限元分析模型，进行层状地基条件下桩周挤土压力和水平位移的数值分析，并与平面应变条件下圆孔扩张解析法比较。数值分析结果表明，层状地基条件下，桩周土弹性区水平位移受深度效应和土层性质影响不明显；同一土层的桩周径向压力均随深度增加而增大；在软硬土层交界处，桩端接近硬层底时桩周压力显著减小，桩端接近软层底时桩周压力显著增大；平面应变条件下，应用圆孔扩张法求解浅层地基弹性区土体水平位移时计算结果偏大，求解桩周压力时计算结果显著偏小。     

沉桩挤土过程的快速拉格朗日法分析

根据实测土体参数,用有限差分程序FLAC对沉桩过程按三阶段进行了模拟。得出沉桩过程中各阶段不同深度处桩周土体的位移、应力与孔隙压力变化规律,并将沉桩结束时的径向应力和孔隙压力与实测结果及已有有限元计算结果进行了比较。     

微型注浆钢管桩在高铁站场软基加固中的应用研究

对新建鲁南高铁站场软土地基采用微型注浆钢管桩进行加固,探讨了软土地基微型注浆钢管桩加固方案及其施工技术;为评价站场软基微型注浆钢管桩加固效果,开展微型注浆钢管桩成桩施工过程中现场监测试验,通过埋设监测元件获得加固区邻近区域土体的变形分布与发展规律。结果表明在微型注浆钢管桩成桩过程中,地表纵向水平位移变化比较小,地表竖向位移无明显变化,产生的深层横向水平位移和纵向水平位移都较小;并且在成桩过程中,各测试断面的孔隙水压力随地下水位的下降而略有降低,没有出现明显的超孔隙水压力。这些结论证明采用微型注浆钢管桩加固站场软基是成功的,可以进一步推广使用。     

桩网结构路基土拱效应离散元研究

建立桩网结构路基的离散元模型,从散粒体和微观角度研究了桩网结构路基中的土拱效应。结果表明:土拱效应随着桩间土的沉降而发展变化,桩间土发生较大的沉降后土拱效应才能达到极限状态。桩顶平面上方1.67倍桩净间距范围内土体的密实度受土拱效应的影响,土体孔隙率的变化与土拱效应发展保持一致。土拱效应发展过程中土体的竖向位移远大于水平向位移,桩顶上方竖向位移小于桩间土上方竖向位移,等沉面的高度位于2.7倍的桩净间距处。土体中竖向应力的影响范围与密实度的影响范围相同,土拱高度为该影响范围的上限,在该范围内土压力系数随土拱效应发展而变化,但两者变化并不一致,且土压力系数在桩顶上方和桩间土上方也不相同。     

大面积静压群桩对邻近场地挤土变形影响试验研究

依托鲁南高铁曲阜东站并轨段路基工程,开展预应力管桩群桩成桩现场试验,研究大面积静压群桩对邻近场地挤土变形影响。结果表明:大面积静压群桩过程中,土体横向水平位移与地表隆起位移随成桩排数的增多而逐渐增大;位移发展经历快速、慢速及逐步稳定3个阶段;横向水平位移沿深度总体上呈减小趋势,其分布与土层性质有关;地表隆起位移随距试桩区水平距离的增大呈指数型衰减;该试验条件下,先成桩的微型桩对后压入的管桩挤土效应具有隔离作用,引孔深度15和20 m对横向水平位移及地表隆起位移的防控效果显著;压桩完成时,地表横向、竖向位移的影响范围分别约为88倍和30倍桩径;单排压桩新增位移量随压桩排数的增加呈先增后减趋势,表明前排压桩引发的挤土变形影响比后排压桩更大。     

沪杭高速铁路横潦泾特大桥大直径PHC管桩陆上沉桩技术研究

PHC管桩施工原理是,打桩锤利用柴油爆炸燃烧产生的能量推动活塞,靠爆炸力冲击桩头,使管桩沉入地下,桩尖把土挤向周围使周围土更层加密实,从而产生桩侧摩阻力及桩端阻力。为了总结完善施工工艺提高施工效率,更好地为本工程及其他类似工程提供借鉴经验,现对PHC管桩沉桩技术进行研究,在施工中通过工艺试验桩、静载试验、低应变、高应变等检测手段,确定了施工工艺、打桩锤型号、PHC管桩桩长以及终锤时的贯入度标准,通过对横潦泾特大桥PHC管桩施工研究,可以得出以下结论:目前施打1.0 m PHC管桩施工工艺已经相对成熟;施工时采用D100-3型筒式打桩锤和D15型导杆式打桩锤是可行的;终锤时贯入度达到12 cm/10击其承载力是能够满足设计要求的。     

群桩施工引起邻近场地扰动变形的试验研究

在邻近既有线的新建线地基上进行大面积群桩施工可能对既有线带来不利影响。依托鲁南高速铁路并轨段路基工程,开展不同桩型群桩成桩现场试验,研究大面积群桩成桩对邻近场地变形的影响,并将试验成果应用于新建线地基加固方案中。群桩施工扰动引起的邻近场地水平位移与竖向位移随成桩排数的增多呈现先增大后逐渐稳定的趋势,位移发展经历快速、慢速和逐渐稳定3个阶段;引孔深度15 m及20 m成桩工艺对静压管桩挤土变形的防控效果显著;以1. 5 mm为变形特征值时,管桩群桩引起地表隆起变形范围在0. 4倍桩长以内、横向变形范围在2倍桩长以内,微型桩及灌注桩引起邻近土体变形范围都在5 m以内;采用灌注桩群桩对鲁南高速铁路并轨段路基进行地基加固,既有路基坡脚测点向外位移最大值在1. 0 mm以内,表明既有路基基本不受施工扰动影响。     

挤扩支盘桩抗压抗拔性能的颗粒流数值模拟

采用二维颗粒流分析程序对同一挤扩支盘桩先抗压后抗拔进行数值模拟分析,并与现场试验结果进行了对比。应用二维颗粒流程序,研究挤扩支盘桩在试验过程中桩与桩侧土体及桩端土体接触力线、土体颗粒位移的变化,通过对桩在不同受荷阶段接触力线及土颗粒位移对比分析,得出桩在下压和上拔到达极限荷载时的破坏性状。绘制桩在受荷过程中荷载位移曲线,并与实测值进行对比。通过对上拔过程颗粒位移的分析,得出在同一根桩上先做抗压后做抗拔试验仍能保证一定抗拔承载力的结论。     

高压旋喷桩施工对既有铁路路基变形影响研究

高压旋喷桩在湿软黄土地基加固时效果良好,施工方便,适用于黄土地区既有路基帮宽工程地基处理,但其施工过程中会产生挤土效应,影响既有线路的运营安全。以某在建高速铁路引入既有城际铁路工程为依托,结合挤土试验和实测数据,探究高压旋喷桩施工对既有铁路路基变形影响规律。结果表明,对于单桩挤土试验,高压旋喷桩挤土效应与桩周土体距桩心距离呈负相关变化,距离桩心越近,挤土效应越明显。高压旋喷桩沿竖向挤土效应与土层位置、土层压缩系数和湿密度等相关,沿桩深度方向周围土体侧向位移变化在埋深0～5 m范围最为显著。高压旋喷桩施工后,周围土体会出现回缩现象,现场测试各测斜孔回缩值在0～2 mm之间。多桩施工时,高压旋喷桩周围土体会产生位移累积效应,挤土试验中所选4根桩全部施工完成后,距桩心2 m位置处的测斜孔,其侧向位移在埋深0～2 m范围达8 mm以上。既有路基变形实测发现,应力释放孔和高压旋喷桩施工时可导致既有路基上拱或沉降,既有路基监测点最大累计上拱量5.95 mm,最大累计沉降量7.13 mm。通过采取在既有路基坡脚设置应力释放孔、高压旋喷桩由内向外施工并严格控制高压旋喷桩施工参数的措施,可保证既有线路基...     

布袋注浆桩施工工艺及造价指标分析

根据布袋注浆桩施工情况，结合现场施工记录和收集的资料，对布袋注浆桩从施工工艺流程的设计到成孔设备的选择，从振动沉管机成孔施工步骤到注浆中注浆管及布袋绑扎、下放、拌制浆液及注浆都作了详细的分析。并根据人员组织、材料消耗和主要施工机械设备的消耗，对布袋注浆桩施工技术的造价成本指标进行了分析。     

无砟轨道端刺区水平位移病害整治方案研究

研究目的:本文以某运营高速铁路端刺区水平位移病害整治为工程背景,根据端刺区水平位移的现场特征分析产生水平位移的主要原因,结合端刺区周围岩土体特点及现场施工条件,确定整治加固方案、施工工艺及关键技术参数等,以期为我国建立无砟轨道维养技术体系提供有力支撑。研究结论:(1)端刺区水平位移主要由周围岩土体产生的残余变形导致抗力不能满足轨道纵向巨大温度力变化所引起;(2)提出了钢花管注浆处理端刺区病害的整治方案,包括端刺周围竖直、倾斜注浆孔布置方式,分为深孔注浆和浅孔注浆形式;采用超细水泥作为主要注浆材料,注浆压力控制在0.1~0.3 MPa;施工过程中相邻两次轨道测量横向或竖向变形量不大于1 mm作为轨道变形控制标准;(3)钢花管注浆后保留在注浆孔内,形成微型群锚结构,大大提高了抵抗端刺水平变形的抗力;(4)本研究成果可为高速铁路无砟轨道端刺区的设计、施工、运营维护提供借鉴。     

深厚软土地区群桩施工超孔压试验研究

在深厚软土地区进行打桩施工时,土体中会产生较大的超孔隙水压力（简称＂超孔压＂）。通过杭甬铁路客运专线上虞北站路基下预应力管桩沉桩过程中的孔隙水压力监测试验,探讨了深厚软土地区群桩施工过程中产生的超孔压的累积及其消散规律。研究认为群桩施工对超孔压的影响范围为27.5倍桩径,且超孔压在水平和深度方向上的分布规律受土层分布的影响较为明显。通过实测与理论计算的对比,分析了各种理论的差异,可供类似地质条件下预应力管桩的施工组织借鉴。