嵌岩灌注桩的承载性状与承载力特征研究

在基岩埋深不太大的情况下,常将大直径灌注桩穿过全部覆盖层嵌入基岩,成为嵌岩灌注桩。这种方法多用于桥基中,对于高层建筑、重型厂房等建筑物,嵌岩灌注桩也是一种良好的基础形式。嵌岩灌注桩如果设计得当,可以充分利用基岩的承载性能而提高单桩的承载力。更重要的是嵌岩灌注桩由于桩端持力层是压缩性极小的基岩,因此其单桩沉降很小,群桩沉降也不会因群桩效应而增大,群桩承载力不会因群桩效应而降低,且建筑物的沉降在施工过程便可完成。以嵌岩灌注桩为基础的建筑物在地震过程中所产生的地震反应也比其它基础形式更轻微,抗震性能更好。     

嵌岩灌注桩在软岩中的承载性状测试与分析

嵌岩灌注桩是当前较为常用的基础形式，但在软质岩层中嵌岩桩的承载性状的理论分析、试验和测试研究还不能适应工程的需要。通过对某工程在泥质粉砂岩层上所做的单桩静载试验，测试了桩周侧阻力及端承力，对嵌岩灌注桩在软岩中的承载性状进行分析。     

泥岩地基及嵌岩灌注桩的承载特性试验

红土崖组(KwH)泥岩是一种分布于青岛地区的白垩系王氏群泥岩,是一种非典型的黏土岩,其透水性弱,具有一定的膨胀特性。为研究泥岩的物理力学性质、变形特性及嵌入泥岩中灌注桩的承载特性,以红土崖组(KwH)泥岩为试验对象,在青岛某地区开展了泥岩常规物理力学试验、泥岩地基及泥岩地基中嵌岩灌注桩的静载荷试验。试验结果表明,红土崖组(KwH)泥岩含砂,吸水膨胀率较小,是一种非膨胀性岩;全风化及强风化泥岩地基的P-s曲线基本呈缓变型;而中风化泥岩地基在破坏时发生了压裂及隆起,P-s曲线呈陡降型,而且变异性较大。该场地泥岩地基中灌注桩分别加载至10800 kN、12960 kN,试桩均未发生破坏,嵌岩灌注桩的桩侧摩阻力和桩端阻力均未充分发挥;中风化泥岩的承载力较高,可作为桩基理想的持力层;泥岩具有初始损伤特性,且随着应力水平的提高其损伤逐渐加剧。研究成果对青岛地区泥岩地基中的工程建设具有参考价值。     

嵌岩灌注桩竖向荷载传递特性现场试验

为探讨不同桩径、不同桩长的旋挖成孔嵌岩灌注桩在不同荷载水平下的荷载传递规律,基于印尼某燃煤电站桩基工程,在6根嵌岩桩桩身安装钢筋应力计进行单桩竖向抗压静载试验。试验结果表明:6根试桩的荷载—位移(Q-s)曲线均为缓变型,没有明显的陡降段,桩顶沉降与桩顶荷载呈非线性关系,回弹率介于37.6%～70.9%之间,残余沉降较小,承载力较高,均满足设计要求;桩身轴力随深度逐渐衰减;随桩顶荷载增加,桩侧摩阻力发挥表现出异步性,最大荷载作用下嵌岩段侧摩阻力达到峰值,6根试桩在嵌岩段的最大侧摩阻力介于136.2～166.4 kPa之间;桩端阻力随荷载水平的增加逐渐增大,在最大荷载作用下,桩径为800 mm的试桩长径比介于19.38～20.13,其桩端阻力分担荷载介于54.8%～55.2%,表现出摩擦端承桩的特性;桩径为600 mm的试桩长径比介于42.17～44.67,其桩端阻力分担的荷载介于30.9%～32.6%,侧摩阻力发挥主要作用,表现出端承摩擦桩特性。试验结果对印尼地区嵌岩灌注桩的应用具有重要意义。     

基桩嵌岩段抗拔承载特性现场试验研究

通过现场试验研究了砂岩层中基桩的抗拔承载特性,分析了基桩嵌岩段的破坏机理,提出了嵌岩桩极限抗拔承载力的预测公式,将计算结果与试验值和规范计算值进行了比较。研究结果表明:嵌岩桩的上拔荷载-桩顶位移曲线均为陡变型,增加桩长可以有效地增加承载力,但对桩顶位移的影响有限。试验得到桩岩相对位移为20～25 mm,中风化砂岩层侧阻力达到极限,极限抗拔侧阻力为925.4～961.3 kPa。当桩身强度高于桩周岩体时,基桩的抗拔承载力由桩周岩体的抗剪切强度提供,桩的极限侧阻力可以等效为桩周岩体的抗剪切强度。现行规范的计算值偏于保守,与本文试验值的比值为0.18～0.39。     

嵌岩桩及较破碎岩石地基灌注桩承载性状探讨

完整、较完整岩石地基上的嵌岩桩的理论研究已相对比较完善,然而通过实际工程对嵌岩桩影响因素的研究相对较少。同时,对于嵌入较破碎岩石地基中的桩,规范没有明确的计算方法,相关研究也较少。通过收集的101根嵌岩桩的静载试验资料,根据统计的试验数据对嵌岩桩的侧阻力、端阻力影响因素进行研究,提出一种嵌岩桩的分析模型;结合嵌岩桩传力机理和较破碎岩石的特性探讨较破碎岩石桩基传力机理,并通过对较破碎岩石地基上9组(26根)灌注桩基静载试验结果进行分析,考虑较破碎岩石中的侧阻力影响系数及端阻力影响系数,得到一种适宜较破碎岩石地基桩承载力建议计算公式,可为相似工程提供参考。     

大型嵌岩桩底基岩侧向承载性状试验

采用经验方法确定的桩侧极限摩阻力结果存在较大误差.选取广州新电视塔C区的4个挖孔桩底基岩进行混凝土短柱和基岩摩擦试验.对桩在受压、受拉不同应力状态下的摩擦力进行分析,获得桩和岩层摩擦承载力指标.试验研究表明,桩和围岩摩阻力在不同受力状态下表现出不同性质,抗压摩阻力特征值普遍大于抗拔摩阻力特征值.定义了抗拔分项系数γ作为抗拔力计算安全储备,建议γ为1.7～2.0,试验研究成果可为重大工程提供参考.     

深厚土层中长径比相近灌注桩承载性状

为了研究长径比相近灌注桩的承载性状,在常州高架道路工程城北干道一承台中设有两根桩径分别为1200 mm、600 mm长径比分别为42.5、45的钻孔灌注桩,分别对其进行静载荷试验和桩身应力测试结果分析.研究结果表明:桩端承载力低,两桩的载荷-沉降关系均表现为陡降型,且存在明显拐点;两桩桩身轴力分布曲线形态相似,小直径试桩的竖向载荷沿深度衰减规律相对于大直径试桩更接近于线性,载荷传递率更高;同一土层中直径较小试桩侧摩阻力略大于较大直径试桩,并且在其桩端附近出现明显大于同深度大直径试桩侧摩阻力的现象.该结论对深厚土层中灌注桩的设计、施工具有一定参考价值.     

风化岩地基大直径长螺旋钻孔灌注桩承载性状试验研究

基于风化岩基中3根大直径长螺旋钻孔灌注桩的单桩竖向抗压静载荷试验以及桩身应力测试结果,探讨大直径嵌岩灌注桩承载机制与变形特性。研究结果表明:3根试桩的荷载(Q)-位移(s)曲线呈缓变-陡降型,桩顶沉降较大,均超过80 mm,单桩竖向极限承载力均未达到设计要求;桩顶残余沉降量达92.0%～95.1%,桩顶回弹率达4.9%～8.0%,桩的弹性工作性状不明显,表现出端承摩擦桩的特性;在本试验条件下,桩侧极限摩阻力与JGJ94—2008建筑桩基技术规范推荐值相比,桩侧极限摩阻力在松散的粉细砂、稍密的中粗砂、可塑—硬塑的黏性土、全风化硬岩以及强风化硬岩中有所降低,仅在稍密—中密、中密状态的中粗砂有所提高,且提高幅度较大,因此,在类似岩土层中要慎用长螺旋钻孔灌注桩;3根桩的桩侧尺寸效应系数与JGJ 94—2008建筑桩基技术规范推荐值相比,在嵌岩段降低17.0%～74.0%,在非嵌岩段中,砂土、碎石类土中提高20.0%～126.0%,而在黏性土中降低7.0%～43.0%。     

嵌岩灌注桩初始后屈曲性状分析

为了探讨桥梁工程中广泛使用的嵌岩灌注桩的初始后屈曲性状,先基于弹性地基梁理论假定桩身后屈曲分析模型与相应的桩身挠曲位移函数,由此建立桩土体系的总势能方程;然后采用扰动法,基于能量原理导得不同约束情况下桩顶临界荷载的变化式,并据此讨论了桩土刚度比、桩身埋置率及桩顶自由长度等对桩身后屈曲性状的影响规律.结果表明,当桩周土趋于软弱而桩身刚度越大时,桩身初始后屈曲平衡路径将越趋于不稳定,且可能因桩身初始缺陷的存在而导致其屈曲荷载的显著降低.     

嵌岩桩竖向承载性能试验研究进展

随着城市规模的不断扩大,高层、超高层建筑物及大型桥梁的建设需求,桩基础逐渐向大直径、深埋深的方向发展。嵌岩桩是目前城市建设中经常遇到的桩型,有效确定嵌岩桩的竖向承载力并厘清其竖向荷载传递机制,是实现嵌岩桩安全、可靠使用的前提和保障。充分掌握嵌岩桩承载性能的前提是明确基桩的竖向承载力特征值,从宏观上得到基桩的荷载传递性状、桩-土-岩相互作用规律及桩受荷后的破坏模式。掌握嵌岩桩的破坏模式和荷载传递规律对深入认识嵌岩桩承载性能具有重要的意义。为此,从嵌岩桩的荷载传递规律、破坏模式、承载特性和影响承载特性的主要因素等4个方面对嵌岩桩承载性能的研究现状进行梳理,归纳和评述了嵌岩桩荷载传递特性及破坏特征的最新研究进展,总结了嵌岩桩承载性能现场试验和室内试验的研究进程,详细分析了影响嵌岩桩竖向承载性能的主要因素,讨论了现阶段嵌岩桩承载性能研究工作的不足之处,并针对研究的不完备提出相应的建议和研究方向。     

强风化泥岩地基嵌岩打入桩承载性状分析

结合青岛某大型桩基工程,通过静载荷试验分析了强风化泥岩地基3根嵌岩打入桩在极限荷载作用下的承载性能。试验结果表明:3根工程桩的Q-s曲线均表现为陡降型,且桩顶沉降量超过40 mm,桩基承载力未达到设计要求。同时,结合标准贯入试验及多根工程桩的静载试验结果,分析得出基桩承载力不足主要是地下水对强风化泥岩的崩解软化作用所致。     

汨水河特大桥嵌岩桩承载特性试验研究

基于汨水河特大桥嵌岩桩的现场静载试验报告,对大直径嵌岩桩荷载传递机理进行了深入的现场试验研究.通过基桩的静载试验数据分析,获得了桩顶荷载-位移曲线、桩周岩层侧阻力与位移曲线以及桩侧与桩端阻力分担比等.研究表明:桩身摩阻力不仅受岩层极限摩阻力的影响,同时也受法向应力的影响,由勘探报告所提供的岩层极限侧阻力数值偏小;嵌岩桩嵌岩段承担了大部分桩顶荷载,且嵌岩段摩阻力起主要作用,表现为摩擦桩;在加载过程中桩侧土阻力所占比例逐渐减小,嵌岩段总阻力逐渐增加,最终趋于稳定.     

大直径扩底嵌岩桩抗拔承载性状试验与分析

为了了解大直径扩底嵌岩桩在高层建筑中的抗拔承载力及影响因素,以深圳某高度为660 m的超高层工程为背景,采用自平衡法对3根大直径扩底嵌岩抗拔桩进行加载试验。在试桩试验的基础上,建立了扩底抗拔嵌岩桩数值模型,并进行了三维有限差分数值计算及参数化分析,数值计算结果与试桩试验结果吻合较好,表明建立的模型可以较好的模拟大直径扩底嵌岩桩的抗拔工作特性。同时讨论并分析了大直径扩底嵌岩抗拔桩的桩身轴力、桩身等直径段和扩底处侧摩阻力的分布特征,研究了扩大头周围岩体弹性模量、扩径比和扩底高度对抗拔承载力的影响。结果表明,扩径比的增大对大直径嵌岩桩的抗拔承载力影响较大,扩大头周围岩体弹性模量和扩底高度的影响相对较小。     

第四系地层预应力混凝土管桩承载性状现场试验研究

基于印尼某工程15根预应力混凝土管桩(PC管桩)的单桩竖向抗压、抗拔及水平静载荷试验,分析PC管桩分别在竖向荷载和水平荷载作用下的承载特征,揭示不同荷载水平下PC管桩的承载力发挥机制。基于单桩竖向抗压极限承载力预测模型,对比分析指数曲线模型、双曲线模型及调整双曲线模型的可行性,并对PC管桩单桩竖向抗压极限承载力进行预测;结合水平静载试验,探讨地基土水平抗力系数的比例系数m的取值问题。研究结果表明：PC管桩单桩竖向抗压承载力主要取决于桩端持力层的支承力,同时也受桩径、桩长的影响较大;PC管桩的竖向抗拔承载力主要取决于桩侧摩阻力,桩径越大、桩长越长,单桩竖向抗拔承载力越高;PC管桩水平承载力主要取决于桩侧土体的力学性质。就本试验而言,指数曲线模型对单桩极限承载力的预测最精确;m在桩顶水平位移超过10 mm时变化平稳并逐渐收敛为常数,通过试验结果反推的m接近甚至超过JGJ 106—2014中推荐m的上限值。     

深嵌岩型嵌岩桩竖向承载机理分析

嵌岩桩具有承载力高、沉降小、抗震性能好等特点,近年来在岩土工程中得到了广泛的应用。长期以来,对于嵌岩桩普遍认为是以端承桩为主。本文结合两个工程实例,对三根具有较大嵌岩深度的嵌岩桩进行竖向承载机理分析。通过比较发现,在软岩地区嵌岩桩的嵌岩段侧摩阻力可以提供很大一部分承载力,体现出摩擦桩的特性。应该根据本地区的特点,对嵌岩桩的嵌岩深度进行设计。     

软岩嵌岩桩承载有限元模拟

在以往桩基础受力分析方法的基础上，提出了单桩与岩土相互作用比较完善的有限元模拟方法，编制了有限元程序和部分前后处理程序，在对泥质砂岩进行力学参数试验测试的基础上，应用该程序对南宁泥质砂岩嵌岩桩进行了模拟计算，并对嵌岩深度效应、承载力、桩侧摩阻力的分布等进行了研究，结果表明：最优嵌岩深度应为5倍桩径；最大嵌岩深度应为7倍桩经。     

嵌岩灌注桩的原位检测

本文通过工程实例介绍江苏省中医院高层干部病房综合楼大直径挖孔灌注桩桩底基岩抗压强度的原位测试技术.     

基于自平衡法的较破碎岩石地基嵌岩桩承载性状研究

自平衡法作为一种新兴的的桩基载荷试验方法,其具有节约时间、节约资金、操作自动化和不受场地限制等突出优点,目前在国内已经广泛应用于桩基工程中,它适用于多种类型的桩基础。嵌岩桩,由于其单桩承载力高,抗震性能好,沉降小等特点,目前在基础工程中被广泛使用。在贵阳地区,很多嵌岩桩嵌入中等风化、较破碎的岩石中。由于国内目前对于较破碎岩石地基嵌岩桩的研究较少,且《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)对于如何在此类岩体上进行嵌岩桩的设计未作详尽的说明,给桩基设计带来了一些问题。本文主要以对相关规范的学习及国内学者的研究成果为基础,并结合现场自平衡桩基载荷试验,分析研究在较破碎岩石地基上的嵌岩桩的承载性状。     

强风化花岗岩中嵌岩短桩承载特征原位试验与有限元分析

通过对青岛地区风化岩地基2个工程11根短桩的原位测试及有限元模拟分析,研究嵌岩短桩的承载性状和荷载传递特征。对大直径嵌岩短桩的承载性状进行有限元模拟,探讨长径比、嵌岩深度及基岩强度对嵌岩短桩承载性能的影响。研究结果表明:风化岩地基中的嵌岩短桩极限承载力高,沉降小,能够满足工程需求并具有较高的安全储备;单桩极限承载力随着桩长的增加变化并不显著,表现出极强的端承性状。嵌岩段桩侧摩阻力峰值随长径比的增大逐渐减小,桩顶沉降随长径比增加而增大;不同的嵌岩深度下,桩身轴力衰减的规律基本相同,随嵌岩深度的增加,桩顶沉降逐渐减小,端阻力在承载力中所占比例(Qp/Qu)逐渐减小;桩顶沉降随桩岩刚度比(Ep/Er)的增加而逐渐增大,而端阻分担的荷载比随Ep/Er的减小逐渐增大。