粉细砂中敞口 PHC 管桩群桩锤击施工效应

管桩的施工效应对其可打性和承载性能有着重要的影响,然而,管桩群桩施工效应的工程实录却并不多见。为此,结合某电厂粉细砂地基中敞口预应力高强混凝土（ PHC ）管桩群桩基础工程,通过土体水平位移、孔隙水压力和土塞长度的现场测试,开展了锤击施工挤土效应和土塞效应研究。考虑了群桩施工引起土体水平位移的不定向性,采用由摆式测斜仪工作原理建立的数据处理方法,分析了土体合成水平位移和运动方位角的变化规律。同时,考虑了锤击过程中孔隙水压力动态变化的实时性,采用采样时间间隔为 28 s 的自动化监测系统,对全过程孔隙水压力的变化进行了测试和分析。结果表明：在松散逐渐过渡到密实的粉细砂地基中,管桩的挤土效应和土塞的闭塞效应随入土深度的增加逐渐减弱;管桩群桩的挤土效应受到前期管桩施工引起土体的挤密作用而减弱,群桩内部的挤土效应比群桩外部的挤土效应更显著;管桩施工只引起桩头贯入位置附近土体孔压的短暂上升,而群桩的施工并不引起孔压的积聚 。     

管桩挤土效应的现场试验和有限元分析

针对天津滨海软土地区某工程拟采用PHC管桩基础,进行了管桩挤土效应的现场试验研究;通过预埋孔隙水压力计和测斜仪,监测沉桩挤土过程中孔隙水压力和土体水平位移的变化。对监测结果进行分析,得到管桩挤土过程中超孔压和土体位移的变化规律,得出超孔压与土的渗透系数和土体上覆有效土压力有关,超孔压比沿径向呈线性规律衰减,影响范围至少为9 d;土体水平位移最大值发生在离地表0.2~0.4 L的位置,并在土层分界处发生突变。利用ABAQUS软件对现场试验进行模拟,结果表明:剪胀角的取值是正确模拟试验的关键,剪胀角的变化对土体水平位移和竖向位移的影响很大。     

压桩过程中静压桩挤土位移的动态模拟和 实测对比研究

 圆孔扩张法及应变路径法由于土体的大变形和桩土界面摩擦接触问题而难以模拟动态的压桩过程,数值模拟法能够考虑到土体的本构关系、大变形和桩土的相互作用等诸多因素的影响,因而在静压桩挤土效应方面得到了广泛的应用。采用合适的土体屈服准则及有限变形理论,通过在桩土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了能够实现动态压桩过程的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的水平及竖向挤土位移场,讨论了动态压桩过程对沉桩挤土位移场的影响,并和现场实测进行了对比。研究结果表明,挤土位移场动态模拟结果与实测值相一致,且能反映土性的变化情况;在动态压桩过程中,水平向的挤土位移随着压桩深度的增加而增大,竖向挤土位移随着压桩深度的增加浅层土体表现为隆起增加,而深层土体表现为下沉量增加。挤土位移的最大值与压桩深度存在滞后效应,因此在压桩过程中要给以足够的重视。     

中掘预应力管桩挤土效应试验研究

为了克服预应力管桩施工挤土带来的不利影响,研究开发了可以在施工过程中边取土边沉桩的新型中掘管桩,该桩在施工过程中具有机械化程度高、环境污染少等特点。为验证中掘桩在施工过程中的挤土效应,通过现场对比试验,先后量测锤击桩、中掘桩和钻孔灌注桩在沉桩过程中土体的水平位移及孔隙水压力变化情况,研究分析了软土地区单桩沉桩过程中沿水平方向及深度方向的挤土规律,对中掘管桩沉桩的挤土效应进行对比分析。试验结果表明：锤击桩在沉桩过程中对桩周土体产生明显的挤土效应,且挤土效应在水平方向及深度方向都有明显的规律性及土层差异性。而新型中掘管桩在沉桩后,桩周土体仅有少量的水平位移,孔隙水压力无明显增长,不会对周边环境造成特别大的影响,具有良好的推广和应用前景。     

钢管压入土体施工挤土机制与案例分析

 对钢管压入土体过程中钢管内土塞的受力状态、产生挤土效应条件及挤土机制进行分析,结果表明：产生挤土效应的条件为土塞底部应力超过钢管端部地基承载力;根据土塞底部应力与钢管端部地基承载力的关系,不同情况下可认为钢管压入土体为非排土桩、排土桩及不完全排土桩;当为不完全排土桩时,挤土率可作为钢管压入过程中的挤土程度评价指标。对钢管内土塞底部应力与钢管端部地基承载力理论计算方法进行分析与总结。最后,通过钻孔灌注桩护壁钢管旋压施工工程案例的实测结果与实施效果,对钢管压入土体施工挤土机制理论分析的合理性与实用性进行论证。     

某工程打桩挤土效应分析

本文介绍了某工程打桩施工过程中进行的打桩挤土效应研究。试验中获得了土体水平位移、孔压、土体上抬位移量等测试数据,从而得出一些规律性的东西,供类似工程借鉴。     

土压平衡盾构施工引起的挤土效应研究

土压平衡盾构施工通常会对周围土体产生挤压作用,导致地面隆起和深层土体向远离隧道方向移动。考虑土体的初始应力场,假定土体是均匀线弹性材料,通过向掘进机周围土体施加向外侧的椭圆形径向位移来模拟盾构挤土过程,在假定小应变情况下,推导了半无限空间中土体位移场的近似解析解。考虑空间效应,给出了修正计算公式,并作了一个算例分析。分析结果表明:过大的支护压力、掘进机偏斜、掘进机与土体的摩阻力以及注浆压力都会引起挤土效应,产生的地面隆起最高点位于轴线两侧,挤土过程会减小施工结束时的沉降值和沉降槽宽度,且所得理论计算结果与实测数据较吻合。     

排水刚性桩沉桩挤土效应的现场试验研究

排水刚性桩是一种将刚性桩与竖向排水体相结合的新桩型。基于江阴一中新建教学楼桩基工程,开展了排水刚性桩与不含排水体的普通刚性桩的沉桩对比现场试验,实时动态监测排水桩与普通桩桩周土体中不同距离及深度处的水平位移、侧向土压力及孔隙水压力的变化情况,研究排水刚性桩的沉桩挤土效应。试验结果表明：排水桩能够减小沉桩过程中桩周土体因桩身挤土而发生的侧向水平位移,在距桩心3倍桩径处,排水桩桩周土体的最大水平位移为普通桩的1/6,在距桩心6倍桩径处,排水桩为普通桩的2/5;排水桩能够大幅降低桩周土体因沉桩挤土而产生的超孔隙水压力,深度15m,距离桩中心2倍桩径处,排水桩的超孔压峰值仅为普通桩的1/4;排水桩能够减少沉桩过程中桩周土体的挤土压力,降低沉桩挤土对桩周原有土压力的影响,在深度15m距桩心2倍桩径处,排水桩的土压力变化的峰值仅为普通桩的1/4。现场试验数据为排水刚性桩的工程应用提供了设计参考依据。     

螺旋挤土灌注桩与长螺旋灌注桩承载力足尺试验研究

为了深入研究新型螺旋挤土灌注桩(SDS桩)和长螺旋灌注桩(CFA桩)在承载变形性状方面的差异性,以在澳大利亚、德国和中国进行的三组承载力足尺对比试验研究成果为依据,对SDS桩相对于CFA桩承载力的提高幅值及其技术优势的内在机理进行了分析与探讨。研究结果表明这种SDS桩新技术适用于各类可压缩土层,而短螺旋挤扩钻头在成桩过程中所产生的挤土正效应,促进了桩周土体物理性能的改进与应力水平的提高,改善了桩周土体的承载变形性能,从而通过提高桩侧摩阻力,达到了大幅度提高螺旋挤土灌注桩极限承载力的目的。     

砂土中螺旋挤扩钻具下旋成孔过程的模型试验研究

 针对螺旋挤土桩钻具成孔过程对地基土产生的影响,利用自行设计的可视化模型装置,在均质砂土地基中,进行螺旋挤扩钻具下旋成孔过程模型试验探讨成孔机制。从宏观上分析螺旋挤扩钻具掘进过程中孔侧土体径向位移和环向剪切位移规律,以及土体应力场的变化规律;在细观层面,通过分析与钻具作用的土体组构演化规律,探讨钻具挤扩土体的细观机制。试验结果表明：螺旋挤扩钻具下旋挤扩对土体的影响与竖向应力相关,竖向应力越大,土体径向位移传递得更远,土体的径向位移主要产生在2.5倍钻径范围内,孔壁附近土体产生显著环向剪切位移,孔侧土体应力变化过程表现为加载–卸载–加载的过程,与钻具接触宽度约为5倍平均颗粒粒径区域的颗粒发生显著旋转,砂土颗粒与钻具接触由点面接触逐渐发展为面面接触,细观组构向同向性趋势演化。研究成果对进一步研究螺旋挤土钻具挤土扩孔机制以及螺旋挤土桩桩侧土体的宏细观力学特性都具有一定意义。     

考虑孔压消散的静压单桩挤土位移场研究

静压桩挤土位移会随压桩过程中产生的超孔隙水压力的消散而变化,但由于压桩过程的复杂性,这一问题尚没有得到很好的解决。基于应变路径法及源汇法理论,根据土体的固结度理论推导小应变条件下考虑孔压消散的静压单桩周围土体位移场的解析解,该解析解可以考虑如下问题:地表面的自由边界条件问题,土体中孔隙水压力的消散问题,并能给出整个压桩深度内土体的水平及竖向位移场。根据压桩过程中近桩身土体变形特性对大变形条件下近桩周土体位移场做出相应的理论推导,并分析大小应变条件下挤土位移场的差别。利用所获得的挤土位移理论解分析超孔压消隙对土体位移场的影响,与现场测试结果进行对比,结果表明:静压单桩水平挤土位移和地表面隆起量均随孔隙水压力的消散而减小;考虑孔压消散的静压单桩挤土位移场的理论解和实测值变化规律相一致,且数值上基本吻合,能够满足工程需要。     

软土中密集管桩的挤土效应综合防治措施

沿海软土地基中施工密集管桩,桩入土时将挤开相应体积的土体,产生所谓的"挤土效应",会对相邻桩体、土体、建筑物产生影响,本文结合理论分析与施工经验,通过规划好施工方向和路线、控制每日施工量和施工速率、设置防挤土槽、改良桩尖等一系列措施来综合控制挤土效应。同时,通过广州南沙地区厂房等工程的应用,对其效果进行核查,从而提供一套对于软土密集管桩的挤土效应防治较为有效的综合措施。     

浸水对黄土中静压桩挤土效应影响的试验研究

湿陷性黄土地区中静压桩的挤土效应尚不明确。利用应力路径三轴仪进行应变保持试验,模拟沉桩及随后的桩周土体的应力状态和物理性质的改变,特别是浸水后的挤土效应的变化。试验结果表明:沉桩后挤土应力不断衰减,浸水造成进一步衰减,最后的稳定值与围压相关;桩周土体在挤土应力作用下不断固结,直至稳定,浸水后体变有显著增大。     

静力压桩挤土应力场数值模拟

应用Matlab软件PDE工具包中椭圆型方程模拟静力压桩挤土产生的应力场,指出挤土应力沿外径向递减;土与桩界面挤土应力随着桩与土体的模量比的减小而减小,随着土体泊松比的增大而减小。     

湿陷性黄土场地双向螺旋挤土灌注桩成孔挤密效应与极限承载力试验研究

为深入研究大厚度自重湿陷性黄土地区双向螺旋挤土灌注桩成孔前后桩周湿陷性黄土挤密范围和挤密效果,揭示双向螺旋挤土灌注桩破坏特征和极限承载力,在兰州榆中某高阶地开展现场双向螺旋挤土成孔试验与静载试验。基于各地规范中双向螺旋挤土灌注桩桩侧极限阻力修正系数和兰州各典型地层现场实测数据,提出了甘肃地区不同土类桩端极限阻力标准值。结果表明:桩周土体地表隆起量与径向水平位移随距离成孔中心越远呈减小趋势,径向影响范围为3D(D为桩径),竖向影响范围为地表以下25 m; 在2D范围内对桩周土体的物理力学指标有明显改善,桩心距越小,挤土成孔对桩周土体的物理特性影响越明显; 同等工况下双向螺旋挤土灌注桩的单桩极限承载力相比长螺旋灌注桩提高25%,且都呈现缓变型破坏特征。     

群桩压入挤土效应的解析计算及试验对比

采用孔扩张理论对静压桩挤土效应进行模拟计算,假定地基土符合修正剑桥模型,推导得出单桩压入过程中土体位移和孔隙水压力的解析表达式。以此为基础,通过叠加得到群桩压入过程中桩周土体挤土效应的理论解答。同时,在杭州地区进行了群桩静力压入的现场试验,发现桩周土体的水平位移随离排桩的距离呈指数衰减。解析计算值与试验结果较接近,证明了该模拟计算方法的有效性。     

减少锚杆静压桩挤土效应方法及预防措施

锚杆静压桩为挤土型桩,压桩过程中产生的挤土效应明显,产生的挤压作用使桩区及附近的土体产生向上隆起和水平位移,桩体上抬、偏位时有发生.论文阐述了锚杆静压桩在基础加固过程中采取PHC管桩的压桩效应,对挤土效应进行了较详细地理论计算分析,得到桩塑性区半径解析表达式.提出了现有的减少沉桩挤土效应的设计和施工两方面的工程预防措施...     

预应力混凝土管桩挤土效应理论分析

分析了国内外预制桩挤土效应的研究现状.在考虑土塞效应的前提条件下,建立了预应力混凝土管桩的柱形孔扩张模型,将预应力混凝土管桩沉桩过程中桩排开的土体体积视为柱形孔扩张时桩侧土体体积变化量与土塞体积之和,利用圆孔扩张理论对预应力混凝土管桩沉入饱和软粘土时的挤土效应进行了研究,得到了桩周土体的应力场、位移场和最终扩张压力的解析解答,为综合研究预应力混凝土管桩的挤土效应和土塞效应提供了一种新的思路.     

等体积原理在挤土桩施工中引起地基土体变形的应用

针对挤土桩基施工时引起周围土体变形问题,采用挤土量与排土量体积相等的原理和工程实例相结合的方法,着重分析了土体变形规律,研究结果可为同类工程的设计与施工提供依据,也可对桩基设计与监测提供参考。     

浸水对黄土中静压桩挤土效应影响因素的分析

通过分析浸水过程中挤土应力、体应变的变化规律得出:浸水造成挤土应力进一步衰减,但浸水造成的应力衰减幅值不大;在应力-应变塑性区的压缩体应变大于弹性区的体应变值,且浅部塑性区土体有湿陷的可能。对浸水前、后黄土力学参数的对比表明:经过沉桩后,挤土和浸水作用,使黄土的弹性模量增大,极限强度降低,而抗剪强度参数与受到的挤土应力水平相关。基于考虑浸水软化的屈服面概念,说明在应变保持和浸水阶段塑性区土体处于剪切蠕变状态,即处于从天然状态的屈服面过渡到饱和状态的屈服面的过程。