桩顶加筋灰土垫层理论分析与工程设计探讨

目前,加筋垫层的工程实践超前于其理论研究,桩顶加筋灰土垫层设计方法受到普遍关注。以郑－西客运专线深厚湿陷性黄土地基处理为工程背景,建立了桩顶加筋灰土垫层理论模型,分析了桩顶垫层荷载特征,提出了灰土垫层设计极限状态理论。考虑不同桩径、不同桩间距、不同路基高度和不同格栅强度情况,对灰土垫层厚度等进行了参数影响性分析。建议高速客运专线路基桩顶垫层设计中宜采用双层、双向土工格栅结构形式,并优先选用延伸率小的筋材。     

厚垫层-砂桩复合地基现场试验研究

以瓯江北口大桥南锚碇巨型沉井场地地基处理为科研背景,研究厚垫层-砂桩复合地基的适用性及其承载力的影响因素,针对不同的垫层材料、垫层厚度和砂桩间距共进行了9组静载试验。为得到砂桩施工对周围已完成砂桩的影响程度,还进行了砂桩施工相互影响试验。试验结果表明：厚垫层-砂桩加固软土地基效果非常好,是大型沉井地基处理较为理想的方式;垫层含水率、垫层材料和垫层厚度对其承载力的影响程度均大于砂桩间距;砂桩施工过程对周围已完成砂桩的影响和对周围土体的影响具有很大差别,利用传统沉桩挤土理论分析砂桩施工对周围已完成砂桩的影响将产生较大偏差;砂桩施工对周围已完成砂桩会产生较大影响,最大影响范围主要集中在地表以下1/3桩长范围内,影响程度与土层的种类和性质有密切关系,土性越好,影响程度越小;可利用增大砂桩间距和已有砂桩的阻隔效应减小影响程度。     

柔性基础下CFG桩复合地基桩土应力比研究

近年来CFG桩复合地基技术在公路工程的软基处理中得到了应用,而在这些工程中路堤是一种柔性基础,与CFG桩复合地基技术的刚性基础假设不同.利用ABAQUS大型通用性有限元软件研究了桩长、桩土模量比、垫层厚度和模量、路堤土模量、桩端土和桩间土模量比对柔性基础下CFG桩复合地基桩土应力比的影响,得出了桩长、桩与桩间土模量对桩土应力比n有很好调控性,垫层刚度对桩土应力比影响不大,垫层效应主要体现在垫层厚度对桩土应力比的影响的结论.     

复合地基垫层调节作用研究分析

垫层对复合地基工作性状有很大影响,在复合地基中有着重要作用.本文通过理论分析、现场试验及数值分析,根据复合地基的形成条件及桩土共同作用机理,探讨复合地基垫层设置的必要性及其调节作用,并利用Vesic小孔扩张理论分析计算桩体向上刺入垫层量,从而确定垫层的设置厚度,得出了一些有益的结论:砂土和炉渣均是较为理想的垫层材料;垫层的设置为桩体向上刺入提供了空间,可以改变桩与桩间土的应力分布,调整桩土应力比,充分发挥桩间土的承载能力,减小桩顶的应力集中和基础底面的应力集中.一般情况下,垫层设置厚度为20～40 cm.     

刚性桩复合地基垫层合理厚度确定方法

垫层厚度的设计是复合地基承载力能否全部发挥的关键因素,垫层的合理厚度基本是靠经验取值,缺少理论根据。基于垫层-桩-土相互作用机制,考虑使复合地基中桩和桩间土承载力发挥度相等的情况下,给出了垫层合理厚度的计算方法。利用该方法可对刚性桩复合地基进行优化设计。分析表明可以通过调整垫层厚度来调节桩-土应力比,较好地发挥桩和土的承载力,达到降低工程造价的目的。     

刚性桩复合地基垫层对桩土应力比影响分析

从极限平衡理论角度对刚性桩复合地基中垫层作用机理进行分析,提出桩顶垫层厚度、垫层材料内摩擦角等参数对桩土应力分担的控制公式,推导出在已知表面应力情况下考虑桩土共同作用的桩土沉降计算公式,在此基础上提出一种桩土应力比的迭代计算方法。编制程序实现对算例的计算,总结分析计算结果并与实测值进行对比验证。     

带垫层刚性桩复合地基桩土应力比的计算与分析

研究了带垫层的刚性桩复合地基桩土应力比的计算方法,同时,考虑了桩顶刺入垫层和桩端刺入下卧层的情况,并分别假设了垫层为理想弹性体和理想弹塑性体两种情况进行讨论,随后对计算公式进行了分析,从理论上分别论证了各种因素对桩土应力比的影响。     

CFG桩复合地基褥垫层三维弹塑性分析

在CFG桩复合地基中, 褥垫层的设置厚度和模量对于复合地基的承载及变形特性有较大的影响。本文建立了CFG桩复合地基的三维弹塑性数值分析模型,研究了当采用不同厚度和模量的褥垫层时,复合地基沉降、桩端沉降、褥垫层压缩量和桩土应力等参数的变化规律。结果表明复合地基沉降和褥垫层压缩量随着垫层厚度的增加而增大,而随着垫层模量的增大而减小;垫层厚度和模量的变化对于桩端沉降的影响较小,从工程角度可认为桩端沉降不随垫层厚度与垫层模量的变化而变化;桩土应力比随垫层厚度的增大而减小,随垫层模量的增大而增大。本文建立的分析模型还可进一步对CFG桩复合地基的其他参数进行相应的分析计算,分析结果可以为复合地基的设计和施工提供相应的理论依据。     

素混凝土桩复合地基支承路堤变形破坏模式

为了分析素混凝土桩复合地基支承路堤沉降变形特征和失稳破坏机制,建立了3组不同桩间距的素混凝土桩复合地基支承路堤离心试验模型及其数值模型。结果表明：在路堤填土自重、轨道和车辆荷载作用下,改变桩间距对素混凝土桩复合地基支承路堤沉降变形、桩体应变、加筋垫层和桩体破坏模式具有显著的影响;当桩间距不大于4倍桩径时,加筋垫层整体基本保持完好,路堤下素混凝土桩复合地基沉降能逐渐趋于稳定,而桩间距达到6倍桩径后,桩顶刺穿加筋垫层,加筋垫层对桩土变形协调和传递荷载作用失效,素混凝土桩复合地基支承路堤沉降持续增大;当桩间距达到4倍桩径时,素混凝土桩最大应变值发生随上部荷载的增大反而减小的突变现象,最靠近坡脚的素混凝土桩最先产生弯曲破坏而不是剪切破坏,当桩间距增大至6倍桩径时,桩体弯曲破坏逐渐往路堤中心方向发展。     

刚性桩复合地基桩土应力比计算及承载特性分析

分析了刚性桩复合地基中垫层、桩及桩间土的共同作用机理,考虑复合地基中桩、土变形协调,提供一种计算复合地基桩土应力比的方法;在此基础上研究复合地基中垫层模量、桩端持力层模量、桩土相对刚度比、桩长径比、面积置换率等因素对复合地基桩土应力比的影响,分析刚性桩复合地基的承载特性。     

高速铁路CFG桩复合地基柔性载荷试验研究

高速铁路建设的迅速发展及高速铁路对路基沉降的严格要求,CFG桩在高速铁路路基的处理上得到大量运用。但铁路工程对路基的作用原理与工民建工程对地基的作用原理有本质的区别,工民建房屋建筑荷载通过基础对地基施加刚性荷载,而铁路路基直接承受上部路堤的自重和列车运行产生的柔性荷载。高速铁路CFG桩复合地基的设计都是根据工民建行业的设计理论进行,其试验结果必然与实际情况存在偏差。本文着手研究适合于高速铁路复合地基的柔性载荷试验方法,模拟高速铁路柔性加载的特性,通过数值分析对比了刚性荷载和柔性载荷作用下CFG桩复合地基的桩、土应力、位移分布情况;通过现场载荷试验对设计方案进行了验证,研究了高速铁路CFG桩复合地基的承载力特性,结果证明柔性载荷试验是可行的,能合理的模拟高速铁路CFG桩复合地基承载特性,可为柔性基础下CFG桩复合地基的设计提供基础。     

CFG桩复合地基试验研究

CFG桩复合地基广泛应用于土木工程各个领域,但就CFG桩复合地基的工作性态及桩-土共同作用机制尚不十分清楚,需要进一步研究。通过对CFG桩复合地基在川北某高层建筑中现场测试项目的资料分析,得出了CFG桩的桩-土应力分担的变化规律,对褥垫层上下的应力状态有了更为清晰的了解。测试荷载是实际的结构荷载,测试环境是实际的基础环境,测试结果更具实用性。测试结果显示,随着外加荷载的增加,桩-土应力比比例增加。当施工荷载为210 kPa时,桩-土应力比可达16。随着施工荷载的增加,桩体所分担的荷载增加较快,桩间土体分担荷载增加较慢。     

CFG桩复合地基褥垫层工作性状研究

总结了刚性基础下CFG桩复合地基中褥垫层的作用机理，采用数值模拟的方法研究了柔性基础下褥垫层的不同工作特点，对褥垫层的合理设置提出了几点建议。     

CFG桩复合地基受力性状三维数值模拟研究

以工程应用实例为背景,运用有限差分法数值模拟方法分析了在分级加载工况下CFG桩单桩及复合地基的变形和受力特征,模拟了桩-土共同承担荷载的复合效应以及褥垫层的效用.模拟结果表明,将具有刚性桩特点的CFG桩以一定的密度置入地基土中,可以有效地提高原地基土的承载能力,桩体应力发挥丰要集中在1/2桩长范围之内,适当加大桩长有助于控制地基变形,同时桩顶褥垫层的设置对于调整桩-土应力的分担起到了积极的作用,该分析方法及模拟成果对于类似工程具有一定的参考价值.     

高速铁路沉降控制复合桩基的性状试验研究

基于沉降控制设计理念,无砟轨道京沪高速铁路地基处理采用筏板+垫层+疏桩的方法,形成复合桩基以实现有效减少工后沉降和充分利用地基承载力的优化加固方案。为探索该新方法沉降控制机制,选用CFG桩开展了复合桩基现场试验研究,对复合桩基在高速铁路路基填筑、静置、预压卸载过程中的地基沉降变形、桩和桩间土土压力、筏板顶与底部压力进行了长期观测,分析了路基沉降变形、桩-土应力比和荷载分担比以及筏板的受力随填筑高度和固结时间的变化规律。研究表明：筏板＋垫层＋疏桩联合加固地基方案在初期充分发挥了桩间土承载作用,导致桩与桩间土产生差异沉降;随着垫层的调节作用,筏板可集中发挥桩体的承载能力及显著提高桩顶应力集中程度,地基土沉降主要发生在加固区范围内,从而揭示了复合桩基在路基荷载下的承载机制和变形特性。现场试验结果可为指导高速铁路CFG桩复合桩基设计参数的进一步优化提供试验依据。     

CFG桩复合地基承载力工程应用分析

CFG桩复合地基作为一种新型的软弱地基处理技术，能够较好地发挥桩土共同作用，目前已被广泛应用于地基处理工程中。本文结合贵州省首例CFG桩复合地基工程，采用ANSYS软件建立复合地基模型，并考虑褥垫层影响，把计算结果与荷载试验结果进行了对比分析，得出CFG桩复合地基桩土共同作用效果明显，但目前设计桩承担荷载的比例过高的结论。据此对CFG桩复合地基的改进方向提出了建议。     

新建城区大面积填土地基基础方案分析

某新建城区拟修建于大面积填土上,针对该新建城区的复杂工程地质条件,对天然地基、复合地基等地基基础方案的经济、技术、工期等综合分析和比较,最终采用CFG桩复合地基方案对该区独立基础和条形基础进行计算并设计布桩。CFG桩复合地基是CFG桩、桩间土、碎石垫层联合构成的复合地基,其桩身质量好,承载力可达350 kPa以上。当最大柱荷载小于或等于4 000 kN或土层中有强透水砂卵石层时,均宜采用独立柱基下CFG桩复合地基。     

基于有限元计算的岩溶区CFG桩复合地基分析

分析了岩溶区复合地基的形成机理,并采用Plaxis有限元软件对岩溶区CFG桩复合地基的加固机理进行了研究,同时结合相关资料对岩溶区CFG桩复合地基在应用中存在的一些问题进行了探讨,得出的主要结论有:岩溶区CFG桩复合地基具有较高的承载力和有效控制沉降的能力;支承于基岩面的桩体属于摩擦端承桩或端承桩,倾斜基岩面对单桩承载力具有较大影响,建议在条件允许的情况下按照摩擦桩进行单桩承载力计算;岩溶区上覆土层土性变化大,地基处理规范中第9.2.5条CFG桩复合地基承载力的设计计算公式尚值得商榷,且规范中第9.2.8条加固区复合土层压缩模量计算公式亦值得商榷,建议采用桩长范围内土层承载力特征值的加权平均值f_sk计算复合地基承载力f_spk。      

CFG桩复合地基在高层建筑中的应用

CFG桩复合地基处理技术是一种应用比较广泛的地基处理方式。根据郑州逸泉国贸酒店工程现场地质条件,结合工程实际情况,设计采取CFG桩进行地基处理。介绍了CFG桩的设计及施工情况。检测结果表明,在高层甚至是超高层建筑中,在保证施工质量的前提下,采用CFG桩复合地基处理技术是可行的基础方案。