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后压浆钻孔灌注桩竖向承载性能试验研究

后压浆钻孔灌注桩竖向承载性能试验研究

作者：李沅朔郑州大学

学位级别：硕士

钻孔灌注桩是目前建筑物中采用最为普遍的基础形式。由于受传统钻孔灌注桩施工工艺水平、施工设备、施工技术等因素影响,钻孔灌注桩施工过程中会存在桩端沉渣、桩侧泥皮、成孔过程中桩周土应力松弛、桩身混凝土质量等问题,桩基承载力难... 详细信息

钻孔灌注桩是目前建筑物中采用最为普遍的基础形式。由于受传统钻孔灌注桩施工工艺水平、施工设备、施工技术等因素影响,钻孔灌注桩施工过程中会存在桩端沉渣、桩侧泥皮、成孔过程中桩周土应力松弛、桩身混凝土质量等问题,桩基承载力难以有效发挥。后压浆技术能够提高桩端土体的强度,改善桩-土界面特性,从而提高桩基承载力,减少沉降。本文从后压浆钻孔灌注桩承载特性以及浆液作用机理出发,以河南省某博物馆项目桩基工程为依托,通过理论分析、现场试验及有限元数值模拟等手段对后压浆钻孔灌注桩在竖向受荷作用下的承载性状进行深入研究。本文主要工作及研究成果如下:(1)通过对后压浆桩竖向荷载传递机理及浆液作用机理的分析,汇总了后压浆单桩承载力的影响因素及浆液对桩端和桩侧阻力的增强作用,揭示了后压浆对单桩承载特性的影响规律。(2)通过现场静载荷试验,分别对两种不同桩径、桩长的后压浆桩与未压浆桩承载性状进行对比,结果表明:后压浆桩相比未压浆桩,荷载-沉降曲线由“陡降型”变为“缓变型”,单桩承载性能大幅度提高。(3)后压浆提高了桩端土体的强度,有效改善桩-土界面特性,使得桩端阻力和桩侧阻力发挥水平得到大幅度提高。对现场静载荷试验收集到的数据处理并分析,得到压浆前后桩端和桩侧阻力承担荷载的百分比发生变化,后压浆桩相比未压浆桩,桩端阻力占桩顶荷载的百分比提高了约10%,桩端阻力和桩侧阻力异步发挥的特性得到改善。(4)采用有限元软件构建试桩模型进行数值模拟,将模拟结果与现场静载荷试验实测结果进行对比,验证建模的正确性。然后分别对不同压浆部位的桩基承载性状进行有限元数值模拟,模拟结果表明:桩端压浆、桩侧压浆以及桩端桩侧联合压浆的单桩极限承载力值较未压浆桩分别提高了37.4%、48.9%、65.7%。(5)通过改变桩长、桩端固结体直径和压浆量等参数,对后压浆桩的承载性状进行有限元数值模拟,模拟结果表明:当桩长为35m时,后压浆对桩基承载力的提升效果最好;桩端固结体直径的增大或压浆量的增加在一定范围内能够有效提高单桩承载力,超过这一范围时,对承载力的提升效果会明显减弱。

关键词：钻孔灌注桩后压浆承载特性静载荷试验有限元分析

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后压浆钻孔灌注桩承载特性研究

岩土力学 2015年第S1期36卷 513-517页

作者：姚建平蔡德钩朱健王立伟中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081 中铁置业集团西安有限公司陕西西安710065

以中铁西安中心超高层建筑为工程背景,采用后压浆钻孔灌注桩技术对该工程进行地基处理。工程中测试钻孔灌注桩压浆前、后单桩竖向抗压静载试验及桩身内力。采用建筑桩基技术规范、侧阻、端阻分项增强系数法、基于极限承载力增强系数法... 详细信息

以中铁西安中心超高层建筑为工程背景,采用后压浆钻孔灌注桩技术对该工程进行地基处理。工程中测试钻孔灌注桩压浆前、后单桩竖向抗压静载试验及桩身内力。采用建筑桩基技术规范、侧阻、端阻分项增强系数法、基于极限承载力增强系数法和只考虑桩端改善承载力5种方法进行了后压浆桩的桩基极限承载力计算。结果表明,后压浆后桩基极限承载力提高了24%,侧阻、端阻分项增强系数法和基于极限承载力增强系数法与现场实测最接近;建筑桩基技术规范与只考虑桩端承载力改善与现场实测结果相差较大,其计算值偏于安全保守。

关键词：超高层地基处理后压浆钻孔灌注桩承载特性

砂土层中后压浆单桩承载特性模型试验和数值模拟研究

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砂土层中后压浆单桩承载特性模型试验和数值模拟研究

作者：肖子力西南交通大学

学位级别：硕士

在我国,建筑、铁路与公路桥梁建设广泛使用泥浆护壁钻孔灌注桩。但其存在几个明显缺点:钻孔对周围地层的扰动和成孔后的应力释放易在桩侧和桩底形成松软扰动土层;泥浆的使用易形成桩周泥皮和桩端沉淀层、淤泥层;清水的冲刷易造成桩周土... 详细信息

在我国,建筑、铁路与公路桥梁建设广泛使用泥浆护壁钻孔灌注桩。但其存在几个明显缺点:钻孔对周围地层的扰动和成孔后的应力释放易在桩侧和桩底形成松软扰动土层;泥浆的使用易形成桩周泥皮和桩端沉淀层、淤泥层;清水的冲刷易造成桩周土体和孔壁的冲蚀并起到扰动破坏作用;混凝土固化收缩,在桩土间易形成收缩缝隙。桩基础后压浆技术可以显著克服上述不足之处,运用高压力注浆对普通钻孔灌注桩进行处理,有效改善桩的边界条件,扩大桩的支承面积,明显提高桩身侧摩阻力、端阻力,大幅度提高桩的承载能力,减小桩基沉降变形。现有研究和实际工程中后压浆主要采用“开式”和“闭式”技术,结合该两种后压浆技术优点,同时较大程度规避该两种后压浆技术缺点的新型“复合式”桩基后压浆技术,还少有研究。本文通过开展3根桩长1m、桩径0.1m的单桩竖向抗压模型试验,在砂土层中模拟灌注桩开式、复合式后压浆,并与未压浆桩对比,同时运用数值模拟结果加以验证,分析了竖向受荷桩的荷载-沉降规律、桩身轴力和桩侧摩阻力传递特性等,同时借助有限元数值模拟探讨了长径比和压浆量对承载力的影响。得到如下几点结论:(1)根据模型试验结果,在相同压浆压力和压浆量下,复合式后压浆桩的极限承载力较未压浆桩明显提高101.6%、较开式后压浆桩提高20.6%;同一级荷载作用下,其沉降量仅为未压浆桩的18.8%～29.0%、为开式后压浆桩的30.4%～52.7%。(2)通过后压浆效果开挖分析,发现复合式后压浆桩在桩端形成直径约为23cm、高度约为16cm的扩大头,实现了对桩端特定范围内土体的挤密加固作用,其加固区的整体性和均匀分布性更好,揭示了桩土与浆液的相互作用原理;(3)复合式后压浆技术能有效提高端阻承担比,充分发挥了桩端阻力的作用;同时有效提高了桩身侧摩阻力,对桩底以上0.6m范围内的土体起到了加固作用;(4)根据数值模拟结果可知,各试桩在同级荷载下位移值略小于实测值,侧摩阻变化趋势较为吻合。改变桩径比改变桩长更能提高桩的承载能力,压浆量对承载力的提高存在一个扩大头直径等于3倍桩径的临界点。(5)结合数值模拟对比得知,相比于开式后压浆,复合式后压浆技术在提高桩的承载能力、减少桩基沉降、控制压浆区域等方面具有明显的优势。

关键词：后压浆模型试验数值模拟承载能力沉降

深厚软土地区欠均匀卵石层后压浆钻孔灌注桩承载性能试验研究

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深厚软土地区欠均匀卵石层后压浆钻孔灌注桩承载性能试验研究

作者：张峰温州大学

学位级别：硕士

钻孔灌注桩因其施工便捷、适用范围广等特点在如今的基础工程中得到了广泛的运用,但在软土工程中由于土体的强度较低大大降低了桩基的承载性能,尤其对于滨海城市软土分布深厚的地区。由于像这种海相沉积物地层在历史地质的演变过程中往... 详细信息

钻孔灌注桩因其施工便捷、适用范围广等特点在如今的基础工程中得到了广泛的运用,但在软土工程中由于土体的强度较低大大降低了桩基的承载性能,尤其对于滨海城市软土分布深厚的地区。由于像这种海相沉积物地层在历史地质的演变过程中往往下覆层多见卵石层发育,因此此类地区往往采用将卵石层作为持力层和桩端后压浆的方法有效提高桩基的承载力。目前,对于后压浆技术的研究逐步完善,对于压浆过程中浆液水灰比、注浆压力、压浆量的设计也有大致统一的规范,但不同地区的土层性质往往大不相同,相应的压浆参数的设计也会有显著的差异。压浆量作为压浆中的重要参数,目前的研究相对较少,针对上覆为软土持力层为卵石的地质中的钻孔灌注关于压浆量的研究更是相对匮乏,因此积累相关的一些数据很有必要。针对上述问题,本文采用室内模型试验和现场试验相结合的方式,研究深厚软土中桩端后压浆前后桩基的特性,另外还探究了压浆量对桩基承载力的影响,为今后实际工程中桩基的设计提供了参考依据。研究主要内容如下:（1）建立了软土和上覆为软土下覆层为卵石层两种地质模型,分别进行了压浆和未压浆桩的室内静载试验,对桩的荷载-沉降关系、荷载传递规律、桩侧摩阻力的发挥规律等进行分析,结果显示选择卵石层作为持力层可大幅度提高桩基的承载力,软土中后压浆亦可提高桩基的承载力,提升幅度约28.5%,而卵石持力层中压浆承载力却未见提高。（2）为探究上覆为软土下覆为卵石层地质情况下压浆量对桩基承载力的影响,继续增加桩端压浆量探究不同压浆量下桩基荷载-沉降关系、轴力-深度关系等参数,并对压浆后的桩端土体取样进行电镜试验探究压浆后浆液的扩散范围,试验发现压浆量越多桩基的沉降量越小,但桩基极限承载力并不随着压浆量的增加而无限增加,压浆量达到一定值时承载力不再提高,另外,压浆量越大浆液往位于浆管一侧的方向扩散的范围越广而桩端附近浆液聚集却较少,最终此次试验中性价比最优压浆量为0.002m。（3）开展现场单桩基础竖向静载试验,结果表明桩基的承载力并不随着压浆量的增大而无限增加,压浆量达到一定值后桩基承载力不变但沉降量有明显改善。现场试验的实测结果与中、日、美三国规范下承载力估算结果进行对比分析,研究表明中、日、美的规范都相对较为保守,估算值均小于实测结果,结合比较结果最终提出适用于软土卵石持力层地质情况下的桩基承载力估算公式。

关键词：钻孔灌注桩承载性能后压浆卵石层压浆量

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砂土中后压浆螺旋锚上拔承载特性研究

砂土中后压浆螺旋锚上拔承载特性研究

作者：刘江鹏南京航空航天大学

学位级别：硕士

海洋环境复杂,海上结构对基础有着更高的上拔承载需求。螺旋锚作为一种锚固基础,具有安装工艺简单、充分利用土体承载力以及低碳环保的优势。后压浆技术作为提升承载力,减小基础沉降的重要手段在桩基领域有着广泛的应用,有助于提升螺旋... 详细信息

海洋环境复杂,海上结构对基础有着更高的上拔承载需求。螺旋锚作为一种锚固基础,具有安装工艺简单、充分利用土体承载力以及低碳环保的优势。后压浆技术作为提升承载力,减小基础沉降的重要手段在桩基领域有着广泛的应用,有助于提升螺旋锚的上拔承载性能。本文通过在砂土地基中进行室外后压浆螺旋锚模型上拔试验,并结合颗粒流软件进行后压浆螺旋锚上拔数值模拟,对后压浆螺旋锚的上拔承载特性展开研究,主要研究工作以及结论如下:（1）通过对砂土水泥土进行无侧限抗压试验和三轴压缩试验,水泥土的无侧限抗压强度q会随着水泥掺量α和养护龄期T的增大而增大。水泥土的内摩擦角φ和黏聚力c会随着水泥掺量α的增大而增大。依据砂土和水泥土三轴压缩试验结果,确定了颗粒流软件中砂土和水泥土的相关模型参数。（2）在砂土地基中,对埋深比H/D=6和8的后压浆螺旋锚进行上拔模型试验。后压浆螺旋锚的极限上拔荷载Q和极限上拔荷载的提升比例β会随着压浆量G的增大而增大。上拔试验结束后对后压浆螺旋锚进行开挖,采用超细水泥浆生成水泥土固化物密度小于普通水泥浆,并且采用普通水泥浆生成水泥土固化物密度与水泥掺量α=10%的砂土水泥土近似。后压浆主要从扩大承载面积和改善土体物理性质两个方面对螺旋锚上拔承载性能产生影响,建立了后压浆水泥土固化物梯形分布模型。（3）通过对后压浆螺旋锚进行颗粒流上拔数值模拟,后压浆螺旋锚极限上拔荷载对应土体影响区域会随着压浆量的增大而增大,极限上拔荷载下土体的破坏特征会随着压浆量的增大而发生变化,由砂土内部的局部破坏转变为延伸至砂土地基表面的整体破坏。在最大压浆量下的极限上拔荷载提升比例β会随着螺旋锚埋深比的增大而增大。

关键词：螺旋锚后压浆模型试验颗粒流数值分析上拔承载特性

后压浆钻孔灌注桩在冲洪积地质特征中的应用与研究

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安徽建筑 2022年第6期29卷 107-108页

作者：靳皓宇舒寅笛宋家由燕旭楠嘉兴南洋职业技术学院浙江嘉兴314000

文章依托实际工程对8根桩体进行静载试桩试验。结果表明,应用后压浆技术,桩体竖向承载力提高172%~200%,沉降量降低42%~64%,撤去上覆荷载,桩体可以反弹25%~35%,而未应用该技术的桩体撤去上覆荷载反弹仅0~10%。数据显示,在冲洪积地质特征... 详细信息

文章依托实际工程对8根桩体进行静载试桩试验。结果表明,应用后压浆技术,桩体竖向承载力提高172%~200%,沉降量降低42%~64%,撤去上覆荷载,桩体可以反弹25%~35%,而未应用该技术的桩体撤去上覆荷载反弹仅0~10%。数据显示,在冲洪积地质特征中,应用后压浆技术不仅能提高桩体总承载力和降低总沉降量,还能提高桩体的抗拉、抗拔性能。

关键词：后压浆承载力注浆参数沉降量

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后压浆法在钻机基础施工中的应用

石油化工建设 2022年第8期44卷 177-179页

作者：席国强代飞旭中国石油塔里木油田分公司新疆巴州841000

介绍后压浆技术在钻机基础族工过程中心导管施工工艺中的应用,并总结了施工过程中关健的相关施工参数,证明该应用能够克服钻孔成孔固井工艺本身存在的一些缺点,提高了中心导管的整体性,消除了后期石油钻机钻进过程中的窜浆风险。

关键词：钻机基础后压浆中心导管施工

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超长大直径钻孔灌注桩桩端后压浆试验研究

岩石力学与工程学报 2010年第A2期29卷 3885-3892页

作者：程晔龚维明张喜刚戴国亮东南大学土木工程学院江苏南京210096 南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016 中交公路规划设计院北京100010

综合运用静载试验、CT试验及取芯试验等试验方法,针对桩端后压浆对超长大直径钻孔灌注桩承载性能的影响进行研究,并对其作用机制进行分析。对同一根桩桩端压浆前后,以及同一场地上同样尺寸的未压浆桩与压浆桩,分别进行静载试验。试验结... 详细信息

综合运用静载试验、CT试验及取芯试验等试验方法,针对桩端后压浆对超长大直径钻孔灌注桩承载性能的影响进行研究,并对其作用机制进行分析。对同一根桩桩端压浆前后,以及同一场地上同样尺寸的未压浆桩与压浆桩,分别进行静载试验。试验结果表明:桩端后压浆可有效提高超长大直径钻孔灌注桩的桩端承载力,以及桩底截面以上一定范围的桩侧摩阻力,从而提高整桩承载力。桩端后压浆不仅可以提高桩承载力,还可以有效提高其刚度,有利于控制基础的沉降。CT试验及取芯试验明确了水泥浆在桩周的分布范围,证实了桩端后压浆的效果,并表明桩端持力层为砂性土层时效果较好。

关键词：土力学钻孔灌注桩桩端后压浆静载试验承载力

基于自平衡法后压浆灌注桩荷载传递函数的变化分析

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土木工程学报 2017年第8期50卷 98-104页

作者：万志辉戴国亮龚维明陈海君陈向阳东南大学混凝土及预应力混凝土教育部重点实验室江苏南京210096 东南大学土木工程学院江苏南京210096 浙江省交通规划设计研究院浙江杭州310006

通过对实际工程自平衡试桩资料的分析,根据自平衡试桩的特点提出上下段桩选取不同荷载传递函数模型及压浆前后采用不同荷载传递函数模型,并采用Mindlin位移解与荷载传递法混合求解来考虑土体连续性的影响进行承载特性分析,最后通过一个... 详细信息

通过对实际工程自平衡试桩资料的分析,根据自平衡试桩的特点提出上下段桩选取不同荷载传递函数模型及压浆前后采用不同荷载传递函数模型,并采用Mindlin位移解与荷载传递法混合求解来考虑土体连续性的影响进行承载特性分析,最后通过一个工程实例验证了该模型的合理性。结果表明,荷载传递函数模型选取是正确合理的,考虑压浆后桩的荷载传递函数模型的变化影响更符合实际工程;土体连续性对超长桩的承载力及沉降计算有着较大影响,考虑土体连续性的桩顶位移比未考虑土体连续性的要大,结果偏安全。

关键词：超长桩荷载传递函数后压浆自平衡土体连续性