沉桩挤土效应的桩身与土体水平位移分析

依托XT高速公路K63+500附近引孔加桩加固管桩地基路堤工程,划出一块区域作为试验区,进行了管桩施工时的桩体及桩间土的水平位移测试,并根据桩体水平位移(沿深度)曲线推算得到新加管桩的桩身最大弯矩。结果表明:(1)沉桩挤土效应对桩体和桩间土所产生的水平位移基本一致;(2)由管桩和桩间土内测斜管测得的水平位移沿深度曲线计算出的最小曲率半径接近,其中曲线上段所得的管桩最小曲率半径是桩间土的0.93倍,下段为0.90倍。(3)引孔加桩施工的挤土效应明显,部分新加管桩桩身最大弯矩超过管桩最小开裂弯矩,可能已经出现开裂。     

PHC管桩-土相互作用受力性能拟静力试验

针对现有《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)中设计计算方法难以适用于整体式桥台桥梁桩基的问题,以预应力高强混凝土(Prestress High Concrete,PHC)管桩试验模型为背景,进行了PHC管桩低周往复荷载拟静力试验。通过在桩顶施加水平位移荷载、埋设应变片、土压力计以及特殊设计的桩身水平变位测试方法,得到了PHC管桩桩身破坏特点、沿桩深方向上桩身水平位移与应变、骨架曲线和滞回性能曲线,初步探讨了桩-土相互作用机理,给出了PHC管桩-土相互作用的等效刚度计算方法。试验结果表明:预应力度和配筋率对PHC管桩的破坏模式有较大影响,裂缝分布规律不同,最大弯矩沿桩深方向发展,内力重分布;配筋率和预应力度越小,变形能力(延性)越差、破坏越严重,桩-土相互作用效果不佳;PHC模型桩在加载初期基本表现为线弹性性能,且水平外荷载主要由模型桩承担;当模型桩开裂后拉区混凝土退出工作,荷载增加减缓,表现出较明显的非线性性能,此后水平外荷载的增加主要由桩周土抗力承担;当桩周土压力达到极限时荷载开始下降并迅速破坏;试验全过程各模型桩均表现出了良好的塑性性能和变形能力,延性系数较大,抗震性能较好,可适用于整体式桥台桥梁桩基,研究结果可供有关规范的设计计算参考。     

基于测斜原理的桩身垂直度检测方法

采用振动式沉桩的预应力砼管桩质量检测是目前面临的一大难题。文中依托广东省某改扩建项目,提出一种基于测斜原理的管桩垂直度检测方法,并对该工程中采用振动法沉桩的7根管桩的桩身垂直度进行检测评价。结果表明,该检测方法对桩体无损害,检测精度较高,且能反映桩身不同深度处的水平位移。     

预制桩沉桩施工对临近综合管廊的影响

新城区开发中大量应用预制预应力高强度混凝土管桩(PHC桩)会产生明显的挤土效应,可能会对临近的综合管廊造成一定影响。利用应变路径法分析沉桩效应,得到预制桩施工挤土造成的土体水平位移,根据土体位移应用有限单元法分析临近综合管廊的变形和内力。研究表明:受临近预制桩施工影响,综合管廊呈整体水平移动;管廊两侧侧墙弯矩有明显增长;受不均匀的土体水平位移影响,本文案例中管廊纵向需承担一定程度的挠曲。     

复杂环境下高铁软基PHC桩加固施工技术

通过津秦客专和京津城际延伸线工程,在复杂环境下对软土地基采用PHC管桩加固的实践,总结了锤击沉桩和静力沉桩的施工工艺,依据高速铁路路基工程沉降量的严格要求,对加固效果进行分析.论述了沉桩过程中产生的振动、噪声和挤土机理对环境的影响,并提出了解决措施.结合邻近既有津山铁路的具体情况,总结了邻近营业线施工减少土体水平位移所采取的综合性减弱挤土效应的措施.其结果是,既减少对周边环境的影响,又保证了相邻的津山铁路的安全运营,工后沉降满足高铁要求.     

预制桩挤土效应及邻近地铁车辆段结构力学响应

借助数值法,基于圆孔扩张理论,建立预制桩沉桩过程的精细模型,分析软土预制桩沉桩挤土效应,计算评价邻近地铁车辆段结构的力学响应特征。研究表明:预制桩沉桩挤土影响主要在1.1倍桩长范围内,桩周土产生侧移和沉降且两者平均值比为1.15;软土区预制桩沉桩挤土引起的位移在桩身范围内遵循圆孔扩张理论的分布特征,基于圆孔扩张理论的数值计算思路可行;预制桩沉桩过程会引起桩周土产生显著的挤压、剪切效应,桩周土发生大变形且进入塑性状态,等效塑性区半径约为4倍桩径;邻近地铁车辆段结构因预制桩沉桩挤土产生的附加变形及内力均远小于控制值,结构处于安全状态;软土区类似工程预制桩设计时,建议开展预制桩沉桩挤土效应分析,使结构在10倍剧烈扰动区半径以外。     

基于位移的PHC管桩-土相互作用计算方法

在预应力高强混凝土（PHC）管桩-土相互作用低周往复荷载拟静力试验的基础上,研究桩身水平变形和桩侧土压力分布规律和计算方法,提出基于位移的桩-土相互作用计算方法,并与常用的M法和土压力（p）-桩身位移（y）曲线法等进行了比较。研究结果表明：应变换算法、M法以及p-y曲线法在计算桩身水平变形时存在较大误差;桩侧土压力分布规律为沿桩深度方向先增加后减小并在一定深度内反向;同时,随着位移荷载的增加,较浅层土压力增加较快,最大接近极限被动土压力,而较深层土压力增加相对缓慢;采用M法计算得到的桩身内力与变形呈线性变化,会高估桩身的承载能力,给抗震设计与计算带来不利影响,偏于不安全;p-y曲线法计算得到的桩身内力与变形关系没有明显的破坏与下降段,高估了桩-土体系的延性,偏于不安全,也与试验结果相差较大;提出的基于位移的桩-土相互作用简便计算方法能较好地计算静载或周期性荷载作用下桩基的内力、变形以及桩周土压力,可为有关规范的制定提供参考与借鉴。     

开口和闭口对静压PHC管桩贯入特性影响试验研究

为了更加精确监测开口与闭口高强预应力混凝土（PHC）管桩的沉桩过程,研究压桩力、桩身轴力、桩端阻力以及桩侧摩阻力随贯入深度的变化规律。在桩身布置低温敏光纤光栅（FBG）传感器,并在桩端安装土压力传感器,对2根闭口（P1桩,P2桩）和1根开口（P3桩）足尺PHC管桩进行现场贯入试验。试验结果表明：随着桩身贯入深度的增大,压桩力基本呈增大趋势,且P3的压桩力小于P1,P2,约为P1,P2的33.9%~79.7%;桩身轴力随贯入深度增大而逐渐减小,P3的桩身轴力小于P1,P2,压桩结束后约为P1,P2的59.16%~67.75%;桩端阻力与土层分布及土层的特性密切相关,土层越硬桩端阻力越大,且土层的变化对P1,P2的影响较大;随着贯入深度的增大,桩侧摩阻力的退化现象较明显。试验结果对道路工程中PHC管桩的应用具有重要意义。     

有孔管桩群桩沉桩引起的超孔隙水压力模型试验分析

为了深入研究有孔管桩群桩沉桩引起的超孔隙水压力变化规律,基于室内模型试验,对无孔管桩群桩和3种布孔方式的有孔管桩群桩沉桩时引起的超孔隙水压力进行了监测,分析了沉桩顺序、布孔方式等因素对超孔隙水压力时空消散的影响,获得了无孔管桩群桩和3种布孔方式的有孔管桩群桩沉桩时超孔隙水压力随时间、深度、径向距离和沉桩顺序的变化规律。通过对比分析可知,有孔管桩群桩沉桩产生的超孔隙水压力小于无孔管桩群桩,表明有孔管桩群桩在一定程度上能降低超孔隙水压力,其中星状布孔方式的有孔管桩群桩沉桩产生的超孔隙水压力峰值最小,消散速率最快,最有利于减小沉桩挤土效应,沉桩效应最佳。     

黄河冲积平原区静压管桩超静孔隙水压力时空效应试验研究

依托京台高速德州至齐河段改扩建工程管桩处治软土实例，通过在管桩不同深度、不同径向距离处埋设孔隙水压力计，对黄河冲积平原区管桩沉桩过程中引起的超静孔隙水压力的时空效应进行了研究。结果表明:管桩沉桩过程中产生的超静孔隙水压力是影响桩基承载力的重要因素。超静孔隙水压力的消散率随深度增加呈线性减小规律，随水平距离增加呈指数形式衰减规律，其有效影响范围约为9倍桩径；超静孔隙水压力的上升主要体现在桩体贯入的中前期，后期随沉桩速率减小到3 m/min时基本保持稳定。     

锚索桩板墙土压力分布和变形特性现场试验研究

以云罗(云浮—罗定)高速公路为背景,对锚索桩板墙支挡高路堤进行现场试验,通过对锚索桩板墙的设计、传感器的埋设和测试及工况划分,在不同工况下对土压力分布、桩身位移进行测试,分析了锚索拉力和桩身位移随填土高度和时间的变化规律。结果表明,填土工况下,土压力、锚索拉力和桩的位移随着填土高度的增大而增大;锚索张拉工况下,随着锚索位置的提高,土压力逐渐向上移动,桩的位移整体向山侧移动,位移值上大下小,最大值在桩顶;工后观测工况下,随着时间的推移,土压力有变化但其分布基本不变,桩的位移向河侧移动,且位移值上大下小。     

考虑桩-土共同作用的PHC预应力管桩复合地基承载力研究

PHC预应力管桩复合地基是一种新型的地基加固方法，其与传统方法的主要区别在于桩与桩间土共同直接承担全部的上部荷载。以荣乌高速公路PHC预应力管桩基础为例，分别对管桩单桩承载力及桩体复合地基承载力进行研究，对比后得出以下结论：PHC预应力管桩复合地基的承载力远远高于单桩的承载力，计算所得桩体复合地基承载力是单桩承载力的1.5倍左右；PHC预应力管桩单桩的桩顶位移最大值出现在桩体达到抗压极限承载力时，卸载完成后桩体出现的破坏变形使桩顶及桩底位置无法恢复到加载之前的位置；PHC预应力管桩复合地基的总沉降量为桩体复合地基加固区的沉降量和下卧层的沉降量之和，可采用分层总和法对上述两种沉降量进行计算。     

地铁车辆段软弱地层PHC管桩现场试验

在软弱地层上修建地铁车辆段，由于后期土方填筑量大、列车运行振动等影响，若地基加固不到位，常常导致沉降过大甚至坍塌等问题。依托杭州软弱土层某地铁车辆段地基加固工程，现场开展PHC管桩单桩静载荷试验，研究PHC管桩在软弱土层地铁车辆段地基加固中的应用情况，验证了单桩承载能力。结果表明:PHC管桩静载荷试验中，沉降变化较均匀，Q-s曲线为缓变型曲线；单桩竖向极限承载力大于1976 kN，满足设计及结构要求；静载荷试验前后桩身的完整性较好；PHC管桩在地铁车辆段地基加固中具有较好的效果。     

桩基冻土融沉过程中承载力迁移规律研究

通过青海国道G227桥涵病害普查发现，由于桩基冻土融沉而造成桥台病害及盖梁开裂的现象在冻土退化边缘带分布广泛。根据实测数据及Midas FEA仿真综合分析得知:桩侧土融沉过程中，桩基承载力从桩身中上部向桩底1/3处移动，桩位移显著增大，在不同温度下，桩下沉位移差别较大，冻土上限区域有必要通过减小摩擦的方式降低负摩阻力及冻胀力的影响。     

GFRP管桩与钢管桩的承载性能模型试验研究

为掌握GFRP管桩的竖向承载性能，进行了泥炭质土条件下GFRP管桩静载荷模型试验研究，对桩侧摩阻力和端阻力分布进行分析。结果表明:GFRP管桩的极限承载力较同等尺寸的钢管桩稍大，同时桩顶沉降也稍大；由于GFRP管桩桩身较大的压缩变形量使得桩身下部桩土相对位移较小，相应的侧摩阻力得不到充分发挥；GFRP管桩的端阻力基本可以忽略不计，不宜作为端承桩使用；GFRP管桩作为承重桩使用的关键是减小桩身压缩变形量。     

高填方路堤PHC管桩加固软土地基土拱发育演化特征研究

依托京滨铁路宝坻至滨海新区段JBSG-3标段的建设项目工程,基于现场原位试验,分析在含有软土地层的崎岖地形下填筑大于30 m的路堤,加固高填软基路堤中土体的土拱演化规律,探究预应力高强混凝土（PHC）管桩在高填方路堤中抑制土拱效应的效果。研究表明：群桩（管桩）能够有效地提高桩间土体的承载性能;地基加固方式深受基底压力分布规律的影响,当基底压力呈非均匀分布时,会导致桩间土压力过大,极端情况下局部超过地基承载力设计值;压实桩端土体导致桩间土压力上升和桩承荷载下降现象,若荷载较大时,也存在桩端产生“刺入”现象,引起桩间土沉降速率低于桩体沉降速率;管桩复合加固高填方路堤中土体的土拱演化规律的关键因素是持力层和荷载强度,若桩端产生刺入情况会引起土拱骤停,导致桩间土剪切破坏,引起高填路基整体变形,进一步加深桩体形变量,可通过设置连梁来减少桩体不均匀形变,提高其整体稳定性。     

预应力管桩在连云港地区中小桥梁下部结构中的适用性研究

预应力管桩因其具有制作标准、承载力高、运输方便、施工快速等优点在房地产基础、路基工程中广泛应用,但作为中小桥梁下部结构在江苏省尚未广泛使用。本文通过连云港地区2个公路桥梁试验工点预应力管桩试桩工程展开单桩承载力时效性研究,同时开展孔隙水压力的监控和静力触探试验,得出：预应力管桩采用锤击法沉桩,经过28天休止期后单桩极限承载力与初始单桩极限承载力相比,平均可以提升80%-90%;孔隙水压力在沉桩过程中有明显上升趋势,但整体提升幅度不大;沉桩对砂土层影响较大,但整体上没有明显的挤土效应。预应力管桩可供类似工程条件下推广使用。     

柔性基础下减沉复合疏桩沉降性能研究

采用减沉复合疏桩进行软基处理能充分发挥桩间土体的承载力,有效控制工后沉降的同时节约了软基处理成本。预应力管桩作为一种常用的减沉复合疏桩,大量应用于目前高速公路桥头软基处理中。其沉降计算多采用复合模量法,无法准确反映路堤荷载下该桩型的承载机理,计算值与实测值存在较大差别。基于Mindlin应力解,得出了环形桩端均布荷载作用在地基内部任意点竖向附加应力系数的数值计算方法;得出了沿桩身三角形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力作用在地基内部时任意点土中竖向附加应力系数的数值计算方法。在此基础上建立了考虑桩身压缩量和实际截面形状的预应力管桩单桩沉降计算方法,进而建立了路堤荷载下预应力管桩复合地基的沉降计算方法。通过现场实测沉降数据验证了该方法的合理性。     

MJS工法与高压旋喷桩(双重管)挤土效应对比试验研究

为研究MJS工法和高压旋喷桩(双重管)在软土地区对周边环境影响的异同,反映二者的挤土效应差异,通过现场试桩试验,分别实时采集MJS工法和高压旋喷桩施工期间的土压力、孔隙水压力、深层土体位移等数据。研究表明:1)MJS工法和高压旋喷桩在施工期间均表现出不同程度的挤土效应,但MJS工法表现出的挤土效应基本可以忽略不计。2)高压旋喷桩施工引起的最大土压力及最大孔隙水压力均大于MJS工法施工引起的土压力和孔隙水压力,高压旋喷桩最大压力值与MJS工法最大压力值之比均大于2.00,高压旋喷桩最大孔隙水压力值与MJS工法最大孔隙水压力值之比均大于1.33。3)MJS工法施工引起的土体水平位移明显小于普通高压旋喷桩施工;MJS工法和高压旋喷桩均表现出表层水平位移较大,而随着深度增大,土体水平位移逐渐减少的特点。4)随着水平距离逐渐增大,MJS工法和高压旋喷桩施工引起的同深度土压力、孔隙水压力均逐渐减小。     

PHC管桩在地铁车辆段中的应用

地铁车辆段由于后期土方填筑量较大,常常发生工后沉降较大等问题。以杭州某地铁车辆段地基加固为例,通过现场高应变检测试验,探讨PHC管桩在地铁车辆段中的应用效果,分析桩身的完整性情况,验证PHC管桩的承载力。结果表明：PHC管桩竖向抗压极限承载力均大于1000kN,满足结构及设计要求；PHC管桩桩身结构完整性系数β均为1,表明检测的PHC管桩均为Ⅰ类桩；PHC管桩均已发挥了侧阻和端阻力,端阻力与总阻力比值位于37%~44%,侧摩阻力与总阻力比值位于56%~63%；PHC管桩在地铁车辆段地基加固中具有较好的应用效果。