PCC桩芯土室内模型试验研究
能量桩工程应用研究进展及PCC能量桩技术开发_刘汉龙 (1)
第35卷第12期岩土工程学报Vol.35 No.12 2013年12月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Dec. 2013 DOI：能量桩工程应用研究进展及PCC能量桩技术开发刘汉龙1，孔纲强1，吴宏伟2（1. 河海大学土木与交通学院，南京210098；2. 香港科技大学土木工程系，香港）摘要：能量桩是一种由地源热泵技术与桩基埋管换热器结合组成的经济高效节能减排技术。
简要介绍了基于地源热泵技术的能量桩技术原理、桩型、埋管形式以及技术经济优势，总结了近年来国内外能量桩技术的研究现状及其工程应用，包括基于灌注桩的传热管埋管形式和基于预制桩的传热管埋管形式；指出了目前工程应用中存在的一些主要问题，并提出一种新型PCC能量桩技术及其施工工艺；最后简要分析了能量桩技术在国家节能减排工程中的应用前景，并提出有待进一步研究的方向。
关键词：能量桩；地源热泵；热力学；承载力；荷载传递；工程实例中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：作者简介：刘汉龙(1964– )，男，长江学者特聘教授，博士，博导，主要从事软土地基处理及桩基础方面的教学与研究工作。
E-mail: hliuhhu@。
Review of the applications of energy pile and development of PCC energy piletechnicalLIU Han-long1, KONG Gang-qiang1, Charles W. W. Ng2(1. College of Civil and Transportation Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. Civil Engineering Department, Hong Kong University of Scienceand Technology, Hong Kong, China)Abstract:Energy pile is combination of ground source heat pump technology and purposely designed pile for storing energy in the ground using buried pipes during hot climates and retrieving energy from it when it is needed. The working technical principles, pile type, buried form, and economic advantages of energy pile are briefly introduced. Heat transfer pipes can be buried in drilled shaft, precast piles, steel piles, and cement mixing piles. The current advance and research status on energy piles at home and abroad, and their engineering applications (including drilled shafts and precast piles) in recent years are reviewed and summarized. Moreover, some major problems in engineering applications are revealed, leading to the development of a new PCC energy pile. The prospects of this PCC energy pile in the national energy saving projects are briefly analyzed and possible further research is identified.Key words:PCC energy pile; ground source heat pumps; thermodynamics; bearing capacity; load transfer; case study1 引言地源热泵（ground source heat pumps, GSHP）技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天将室内的余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。
PCC桩在软土地基处理中的应用研究
１ ２
１ ２
２ ３ｘ３ 正 方 形 ２ ６ ５ １
２ ３×３ 正 方 形 ２ ５ １ ０
加 固后 路 堤 的抗 滑 稳 定 安 全 系数 为 １７ ，满 足 ．６
要求。
２ １ ２ Ｋ ０＋ ４ ． ． ２ ４ ０～Ｋ ０＋ ２ ２ ５ ０段
３ 工 程 段 落 监测
３ １ 监 测 内容及数 据整 理 ． 本工 程对 填土 下地表 工后 沉降进 行 了观测 ， 以确 定 在高 附加应 力作 用下 ，地基 土沉 降情况 。地 表 沉 降 板 分别 埋 在 路 肩 、路 中 心 处 ，分 别 埋 设 于 Ｐ Ｃ桩 、 Ｃ
Ｃ ５混 凝 土 轴 心 抗 压 强 度 ：Ｐ＝７５ ａ＝７５× ２ ． ＭＰ ． １ Ｐ ，桩体截 面积 可抗 压 为 ：Ｆ＝ ． ０ ０３２＝ ０ｋａ ７５×１ × ．３
２ ９ Ｎ ４ ０ｋ
ｐｌ Ｍ∑ ｚ ２７ｋ ＞ １ ６Ｎ 满足上部荷 ｐ＝ ：７６Ｎ ８２ ｋ ， ｇ ．
载 的要 求 。 根 据材 料强 度计算 ：
在此 取桩 间 土 的极 限 承 载力 亦 为 １０ Ｐ 。根 据 土层 ０ ｋａ
１ 工 程 建 设 环 境 及 概 况
本次现浇薄壁管桩选择在张石高速公路第二合同
Ｋ ９＋ ０ １ ６ ０一 ＋ ５ ６ ０和 Ｋ ０＋ ４ ２ ４ ０～ ＋ ２ ５ ０两 个 高填 土 段
状况 ，地 基 处 理 方 案 布 置 为 ：设 计 桩 径 ｑ ＯＯ ｍ， ￣ Ｏｍ ｌ 壁厚 １０ ２ ｍｍ，混 凝 土 强 度 为 Ｃ ５，采 用 桩 间 距 横 向 ２ ３０ ．ｍ、纵 向排 与 排 间 距 为 ３０ ．ｍ，正 方 形 布 置 。Ｋ ９ １ ＋０ ６０～Ｋ ９＋６０段 桩 长 ２ｍ，填 土 高度 Ｈ＝７５ １ ５ ５ ．ｍ； Ｋ ０＋４０一Ｋ ０＋５０段 桩 长 ２ Ｉ，路 堤 填 土 高 度 ２ ４ ２ ２ １ ｎ Ｈ ＝ ． ｍ。管 桩 净 截 面 积 Ａ＝０ ５ ．４—０ ３ Ｘ ８０ ． Ｘ３ １ ．８
关于聚合物改性水泥混凝土(PCC)试验的探讨
６ 、 Ｃ ＯＲ Ｓ 系统 的精 度分析 ：
实时定 位 测 量精 度反 映 的是用 户 在真 实作 业 条件 下 ， 可 以得 到 的实 时定
三维 中 误差 ｌ 单位： 毫米 ７ ｌ １ ０ ５ １ ３ ７ ｌ Ｈ ７ １ ４ ． ７ ｌ １ ９ ． ２
７ 、 结束 语 ：
Ｃ Ｏ Ｒ Ｓ 系统建设涉及到Ｇ Ｐ Ｓ 卫星定位技术 、 网 络技 术 、 计 算 机 软 硬 件 技 术、 力学技术、 防雷技术 、 材料技术和数学等各方 面技术 内容。在建设过程 根据参考站近３ 个月的连续运行统计， 在每天的任意时刻， 系统可用卫星 中， 必需把握好技术使用和技术挖掘 ， 保证系统能够在各项技术使用 的支 数始终在ｌ ４ ～ １ ９ 颗之间， Ｒ Ｔ Ｋ 测量 均 能顺 利结 算 ， 满 足 系统 建设 需要 。 持下稳 步推进 ， 并在建设过程中不断积累各种技术经验， 为今后 的工作打下
Ｃ Ｏ Ｒ Ｓ 定位服务的时效性 ，对于用户而言就是实时定位所需的初始化时 间。对于Ｒ Ｔ Ｋ 基于载波相位差分的Ｇ Ｎ Ｓ Ｓ 定位技术而言， 用户单元得到系统数 据服务后可很快得到浮动解 ，但 由于其必须进行 固定整周模糊度的计算 ， 需 要一定时间的观测才能获得符合定位精度要求的固定解 ， 浮动解到固定解的 时 间称 为初 始化 时 间。 系统 在进 行 定位 精度 测 试 同时 也对初 始 化时 间进 行 记 录和 统计 ， Ｌ Ｈ Ｃ Ｏ Ｒ Ｓ 系统 能够 达 到定 位服 务设 计 的 时效性 目的 。
基于PCC桩处理高速铁路软土路基施工工艺的研究
加 固和 不加 固软 土路基 的位移 沉降， 阐述 了 Ｐ Ｃ桩改善软土路基的力学原理 ， Ｃ 同时提 出 Ｐ Ｃ桩施工的具体方案。 Ｃ
关 键 词 ： 土路 基 ； 降 变形 ；Ｃ 软 沉 Ｐ Ｃ桩 ； 理 方 案 ； 工 工 艺 处 施
中 图分 类 号 ：Ｕ ７ ． Ｔ ４ ８１
文 献 标 识 码 ： Ｂ
式 中 ： 软土 的快 剪单位 粘 聚力 ｋ ／ Ｃ一 Ｎｍ ； ｐ 填 土 的天然 容量 ｋ ／ 一 Ｎｍ 。
（） ａ 路基沉陷
（） ｂ 路基沉缩
图 １ 软土 路 基 常见 变 形
． １ 、 ＼！ ／＿ 、 ／ ． 、Ｓ ＼ ／ ＼
（） Ｃ 地基沉 陷
处理 软土地 基在 技术上 必须 解决 失稳 和过量 沉 降两
为 ３％ ～ ０ ， ５ ６ ％ 塑性 指数 为 １ ３ 。 ３～ ０
在未 经处 置 的天然 软土地 基单 位面积 荷载 达到
大 问题 ， 两大 问题都 与沉 降计算 密切相 关 。 这
１ 软土路 基 力， 够填 筑 的路 堤 高度 成 为 能
ｔ ｅ ｔａｆｃ ｖ ｌ ｍｅ，ｔ ｅ ｓ ｂ ｒ ｄ ｄｕｕ ｈ ｒ ｆ ｏ ｕ ｉ ｈ ｕ ｇ ａ ｅｍｏ ｌｓ，ｔ ｅ ｂ ｓ ｄ ｌ ｓａ ｄ ｔｅ ｃ ａ ｇ ｆｂ ｓ ｈ ｃ ｎ ｓ ．Ａｆ ｒｔ ｅｃ ｌ ｕａ ｉ ｇ ｈ ａ ｅ ｍｏ ｕ ｕ ｎ ｈ ｈ ｎ ｅ ｏ ａ ｅ ｔ ｉｋ ｅ ｓ ｔ ｈ ａｃ ｌｔｎ ｅ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｎ ｎ ｌｚｎｇ，ｗｅ ｃ ｎ ｉｆ ｒｔ ａ ｔｄ ｅ ｎｔ ｈ ｖ ｂ ｉｕ ｆｅ ｔｏ ｅ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｔ ｉｋ ｅ ｓ ｏ ｅ ｎ ｏ ｃ ｅｅ ｐ ｖ — ａ ｎ ｅ ｈ ｔｉ ｏ ｓ ａ ｅ ｏ ｖ ｏ ｓ ｅｆ ｃ ｎ ｒ ｄ ｃ ｎ ｈ ｈ ｃ ｎ ｓ ｆｃ ｍｅ ｔｃ ｎ ｒ ｔ ａ ｅ
现浇薄壁管(PCC)桩的桩身完整性检测
它的适 用性和 局限性 。 水 泥 土搅 拌 桩 施 工 质 量 难 以 控 制 ， 加 固深度也有 限，且检测量大 费用高 ；超载 预 压方 法 由于 软 弱 地 基 土 的 强 度 很 低 ，存 在路堤 的稳定性 问题 ，不能快速加载 ，制 约 工程 的进 度 ， 因此 施 工 工期 很长 ，影 响 了 工程 投资 的经 济 性 。 强 夯法 主要 是 针 对
概 述
我 国 地 域 辽 阔 ，地 质 条 件极 为 复 杂 ， 特别是在沿海地区及内地 湖河沉积相地区 存在 着 许 多复 杂 的软 土 地 基 ， 在这 些 地 质 条 件 下修 建 高 质 量 的 公路 及 建筑 物 都 要 进 行软 基处理 ，以增加地基的稳 定性 及减少 沉降。软基处理方法的选择使 用对 工程 质 量、 工期和经济效益均有重要的影响 。 目前
厂预制 ，预制混凝土管桩从形式 上是节省 了材料 ，但考虑到运输和施工等 因素 ，又 必须 加 入 了大 量 的 钢 筋 以 增 加 强 度抵 抗 施 工可能带来的破坏性 ， 从而增加 了造价 ， 故 地 基 加 固成 本 较 高 。 因此 ， 寻 求 使 用 较 少 的 混 凝 土 方 量 ， 以实现造价低、 承载力高， 并且地基的稳定 性增 加 明 显的 新 桩 型成 为岩 土 工 程 界 的迫 切需 要解决 的问题 。正是考虑到实心桩及 预制 管桩 的不足 ，河海大学开发 了高效经 济的Ｐ Ｃ桩软土地基加 固专利技术和施工 Ｃ 工艺 ， 达到了造价低 、 承载 力高 、 地基的稳 定性 增加 和 地 基 沉 降 降 低等 明 显 目的 。 １２ 工 技 术 原理 ．施 Ｐ 桩 技 术 采 取振 动 沉 模 自动排 土 现 ＣＣ 场灌注混凝土而成管桩 ，具 体步骤是依靠 沉腔上部锤头的振动力将内外双 层套管所 形成的环形腔体在活瓣桩靴 的保护下打入 预定的设计深度 ，在腔体内现成浇注混凝 土 ，之后振动拔管 ，在环形域中土体 与外 部的土体之 间便形成混凝土管桩 。在形成 复合地 基时 ，为了保证桩与土共 同承担荷 载 ，并调 整桩 与桩 间土 之 间竖 向荷 载 及水 平 荷 载 的 分担 比 例 以及 减 少 基 础 底 面 的 应 力集中问题 ，在桩 顶设 置褥垫 层，从而形 成 Ｐ Ｃ桩 复合地基。振动沉模大直径现浇 Ｃ 管 桩 动 力 设 备 是振 动 锤 ，振 动 锤 的两 根 轴 上 各 装 有 偏 心 块 ， 由偏 心 块 产 生 偏 心 力 。 当两 轴 相 向 同速 运 转 ， 横 向 偏 心 力 抵 消 ， 竖 向偏 心 力 相 加 ，使 振 动 体 系产 生 垂 直 往 复 高 频 率 振 动 。振 动 体 系具 有 很 高 的 质 量 和速度 ，产生 强大的 冲击动量 ，将环形空 腔模板迅速沉入地层 。腔体模板的沉入速
pcc桩施工技术初探
原因分析：①起重能力不够；②沉管到位以后耽误时间过长；③地下水位偏 高。
采取措施：①选择具有足够起重能力的机械，配置千斤顶等设备辅助；②控 制沉管最终贯入度；③在黏土层较厚或者地下水偏低的地段施工时，可在桩管底 加焊一道Ф14mm 的钢筋圆箍。 3.3 成桩标高偏低
（2）适用范围。PCC 桩基适用于处理黏性土、粉土、淤泥质土、松散或稍密 砂土及素填土等地基，适用于各种结构物的大面积地基处理。适用范围较广。
2 施工工艺质量控制要点
2.1 PCC 桩机械性能与构造 （1）施工机具的主要技术性能要求：沉桩深度达到 25m 以上；桩径为
1000~1500mm；管桩壁厚 100~150mm；混凝土可多次加料；提升力至少达到 30t， 压桩力加上高频振动荷载达到 100t。
（2）管腔内灌满混凝土后，应先振动 10s 再开始拔管，边振边拔，每拔 1m 停拔并振动 5~10s，如此反复直至沉管全部拔出。
（3）在拔管过程中根据土层的实际情况二次添加混凝土，以满足桩顶混凝土 标高要求。
（4）距离桩顶 5.0m 时宜一次性成桩。 2.5 桩头及桩帽施工质量控制
（1）沉管拔出后清洁并处理桩头，保证设计尺寸和厚度。 （2）待桩身定型后（一般施工后 24h 时），根据设计桩帽的尺寸清理桩头部 分的土芯，支立模板并浇筑桩帽。 2.6 桩头褥垫层施工控制 桩帽混凝土达到强度要求后，进行褥垫层施工。以越南河内城市轻轨项目为 例，设计垫层厚度 50cm，各层厚度允许误差±20mm，按以下步骤施工： （1）铺设第一层碎石，厚度 20cm，采用小型推土机或挖掘机进行。采用压 路机按照设计要求碾压，局部转角人工夯实。 （3）铺设第一层土工格栅。检查土工格栅的质量，满足设计要求，格栅之间 的搭接位置至少要重叠 2~3 网格。 （4）铺设第二层碎石，厚度 20cm，按设计要求碾压。 （5）铺第二层土工格栅。 （6）铺设最后一层碎石，厚度 10cm，按设计要求碾压。 施工完毕后，再复核平面和高程。
PCC桩复合地基褥垫层特性足尺模型试验研究与分析的开题报告
PCC桩复合地基褥垫层特性足尺模型试验研究与分析的开题报告【研究题目】PCC桩复合地基褥垫层特性足尺模型试验研究与分析【研究背景与意义】地基失稳问题是影响工程安全和工期的重要因素之一，为保证工程的质量和安全，需要采用一些地基加固措施。
其中，复合地基是一种常用的加固方法，它是利用多种材料结合起来形成一种复合体系，以提高地基承载力和稳定性。
PCC桩是复合地基中常用的一种材料，它的加固效果明显，且能够适应各种土层和微碎岩层，因此深受工程师们的喜爱。
但是，PCC桩在使用中也存在一些问题，比如大量使用会导致工程成本过高，而且在软弱地基中的加固效果并不理想。
为了解决这些问题，研究人员提出了一种新型的加固方法，即采用PCC桩与褥垫层相结合的方式进行复合地基加固。
褥垫层是一种由碎石、玻璃纤维等材料组成的薄层，其主要作用是增加地基的支撑面积，提高地基承载力和稳定性。
褥垫层与PCC桩的结合可形成一种新型复合地基体系，具有更好的加固效果和经济性。
因此，本研究旨在通过建立足尺模型试验系统，研究PCC桩复合地基褥垫层特性的影响因素及其力学性质，为复合地基加固工程的设计与施工提供科学参考。
【研究目标与内容】研究目标：1. 确定PCC桩复合地基褥垫层的最佳结构形式和参数；2. 分析PCC桩复合地基褥垫层的承载力和变形特性；3. 探讨PCC桩复合地基褥垫层的应用范围和局限性。
研究内容：1. 建立PCC桩复合地基褥垫层足尺模型试验系统；2. 研究PCC桩复合地基褥垫层的受力特性和变形特性；3. 分析PCC桩复合地基褥垫层的结构形式和参数对其力学性能的影响；4. 对试验结果进行分析和讨论，提出相应的改进建议。
【研究方法与步骤】研究方法：1. 建立足尺模型试验系统，包括试验场地、试验设备、试验样品等；2. 进行试验前的试验准备工作，包括样品加工、材料准备、设备检查等；3. 进行试验过程中的数据采集、力学性能测试等工作；4. 对试验结果进行数据处理、分析和讨论。
PCC桩Q-S曲线Bolztmann模型拟合及承载力计算
PCC桩Q-S曲线Bolztmann模型拟合及承载力计算
蒋建平;高广运;章杨松
【期刊名称】《煤炭学报》
【年(卷),期】2009(034)004
【摘要】基于3个场地共13根桩的现场试验资料,对现浇混凝土薄壁筒桩进行了桩顸荷载一桩顶沉降曲线的数学拟合和承载力计算.结果表明,和抛物线模型、指数模型相比,本文建议的玻耳兹曼模型是描述薄壁筒桩桩顶荷栽-桩顶沉降曲线的较好模型,它对直线型、缓变型、陡变型曲线都能进行较好的拟合;用玻耳兹曼模型拟合13根薄壁筒桩的桩顶荷载-桩顶沉降曲线的效果很好,相关系数都达到0.980 6以上,平均0.992 6;对桩顶沉降已超过30 mm的8根桩,Q30计算值与实测值误差百分比的绝对值在0.110 0%～8.440 0%,平均值为2.897 5%,对桩顶沉降未达到30 mm的5根桩,利用拟合方程式可对桩项荷栽Q30进行预测.
【总页数】6页(P531-536)
【作者】蒋建平;高广运;章杨松
【作者单位】上海海事大学海洋环境与工程学院,上海,200135;同济大学土木工程学院,上海,200092;南京理工大学,土木工程系,江苏,南京,210094
【正文语种】中文
【中图分类】TU473
【相关文献】
1.桩-土界面的数值模拟与单桩Q-S曲线的数值分析 [J], 段文峰;廖雄华;金菊顺;王幼青
2.考虑桩-土接触面及桩底土非线性的单桩Q-s曲线分析 [J], 宋和平;张克绪;胡庆立
3.完整指数函数模型拟合单桩 Q-s 曲线的分析 [J], 张昕焜;江雄满
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对桩基技术—pcc桩技术的研究100
对桩基技术—PPC桩技术的研究[摘要]：随着中国特色社会主义建设的步伐加快，我国建筑行业取得了突飞猛进的发展，在此期间也产生了诸多先进的施工技术。
其中桩基技术是建筑基础施工中最常用的技术，而 PPC桩技术又是所有桩基技术中的典型代表，它对土质较差条件表现出了很强的适应性，并且在实践应用中取得了令人满意的成效。
合理地选用桩基技术类型决定了建筑物结构的质量安全，因此，我们要给予桩基技术—PPC桩技术高度重视，对该技术做出更深层次的研究极其具有现实意义。
作者结合有关桩基技术的实践经验，对PPC桩技术的技术原理、使用现状、施工方法、及现存问题行了详细的研究，并在此基础上提出了几点相应的改进建议，以期对未来的桩基技术—PPC桩技术研究起到借鉴的作用，为我国建筑行业有更长远的发展做一份贡献。
关键词：建筑施工；桩基技术；PPC桩技术；承载力1桩基技术的发展及PPC桩技术应用现状受建筑工程量增加的影响，桩基技术也在迅速发展，并且已经被广泛的推广到建筑施工中。
PPC桩技术除了能够增强地基承载力与减少地基沉降量外，还能提高工程质量以及缩短工期，加固处理条件要求不苛刻，保证了地基的稳定性，所以不同种地质条件下都可以使用。
基于上述优点，桩基技术在建筑施工中被广泛应用。
以前常用的桩基技术有实心预制桩和现场灌注混凝土桩两种，但这两种桩各自存在着弊端，实心预制桩投资成本较大，而现场灌注混凝土桩又会浪费资源，基于此逐渐发展起了PPC桩技术，该桩综合了实心预制桩和现场灌注混凝土桩各自的优点，但PPC桩技术也存在其他问题，例如，施工难度大、技术要求高。
PPC桩技术应用实例很多，现已在南京市政道路工程中的应用为例。
南京大厂区地基土层是8m―10m深粉质粘土，设计路堤填土最大高度可达6m。
针对此种复杂条件，以往的桩基技术都不能达到要求，经过多方案综合比较，选定了PPC桩技术，设计桩长度在6m―11.8m之间，直径为1000mm，壁厚120mm，工程总长度是3780m。
水泥土强度室内与芯样试验结果对比分析_许崧
（２）淤 泥、淤 泥 质 粘 土：深 灰 色，流 塑、部 分 软 塑 ，局 部 夹 砂 薄 层 ，天 然 含 水 量 、孔 隙 比 高 ，抗 剪 强 度 低，压缩性高，埋深０．６～２．５ｍ，第四系全新统海 积 成 因 ，广 泛 分 布 ，该 层 为 本 区 主 要 不 良 地 质 层 。
水泥土强度室内与芯样试验结果对比分析
许 崧１，阎 长 虹１，夏 文 俊２，赵 阳２
（１．南 京 大 学 地 球 科 学 与 工 程 学 院 ，南 京 ２１００９３；２．江 苏 省 交 通 工 程 建 设 局 ，南 京 ２１００９３）
摘 要 ： 连临高速路江苏段地基土层为滨海相软 土，路 基 采 用 水 泥 土 搅 拌 桩 加 固。 现 场 取 土 进 行 室 内 水泥土改性试验发现，水泥土强度随水泥掺量和龄 期 的 增 加 而 增 大 。 现 场 水 泥 土 搅 拌 桩 抽 芯 样 试 验 发 现，相同龄期条件下，水泥土室内试验强度一般要 比 抽 芯 样 强 度 高 ０．２ 至 ０．８ 兆 帕。 两 种 实 验 中，该 地 基 第 一 层 土 的 水 泥 土 强 度 均 大 于 第 二 层 土 ，表 明 土 层 性 质 对 水 泥 土 强 度 影 响 很 大 。 受 搅 拌 不 均 匀 影 响 ， 芯 样 试 验 强 度 比 较 离 散 ，随 芯 样 夹 土 厚 度 增 加 ，水 泥 土 芯 样 波 速 和 强 度 下 降 。 关 键 词 ： 连临高速；搅拌桩；水泥土强度；芯样 中 图 分 类 号 ： ＴＵ４１１ 文 献 标 识 码 ： Ａ
长短桩组合桩基础室内模型试验分析研究的开题报告
长短桩组合桩基础室内模型试验分析研究的开题报告一、选题背景随着建筑物越来越高、基础要求越来越严格，桩基础作为其中重要的一种类型，越来越受到人们的关注。
而长短桩组合桩基础是近年来发展起来的一种新型桩基础形式，它可以克服长桩单桩沉没难以控制的缺点，同时又可以通过较短的桩身减小施工难度和成本。
然而，长短桩组合桩基础在实际工程中不同程度存在一些问题，如长短桩之间接触面积不充分、桩顶承载力分布不均等，这些问题会直接影响桩基础的承载力和工程安全性。
因此，对长短桩组合桩基础进行室内模型试验分析研究，有助于揭示其内在机理，优化结构设计，提高桩基础的承载能力和使用寿命。
二、研究内容与目的本项目旨在通过以模型试验为基础，探讨长短桩组合桩基础的承载力特性，研究长短桩之间的细节问题，旨在提高其承载力和安全性。
具体的研究内容和目的如下：1.建立长短桩组合桩基础模型，模拟不同岩土地质条件下桩基础的承载力。
2.分析长短桩组合桩的受力机理，探究长短桩之间接触面积、桩顶承载力分布等问题，解决长短桩组合桩的不足之处。
3.通过试验得到长短桩组合桩基础的受力性能数据，进一步分析桩基础的承载力特性，以实现桩基础设计的优化。
4.探讨长短桩组合桩基础的应用前景，为工程实践提供参考。
三、研究方法与步骤1. 在室内环境下，建立长短桩组合桩基础模型，并应用数据采集仪器进行试验数据的实时监测与数据处理。
2.通过单桩静载试验和桩基础荷载试验对长短桩组合桩进行试验，并得到试验数据，通过试验数据反演实验参数，根据现场的土工参数及荷载数据加以验证计算模型得以合理。
3.通过模型试验数据的分析，探讨长短桩组合桩基础的力学特性、受力特点和承载力机理。
4.结合文献资料，得到长短桩组合桩基础的设计方法、计算规程和设计指导，为实际工程应用提供技术参考。
四、研究意义与预期成果本研究可以探究长短桩组合桩基础的受力机制和承载力特性，特别是对长短桩组合桩之间的接触面积和桩顶承载力分布进行深入探究，为优化其结构设计提供分析依据。
岩土工程技术创新方法的实践论文
岩土工程技术创新方法的实践论文岩土工程学科是融合了多种技术手段的学科，而岩土工程能利用多种勘测技术改造岩土和土体。
地质发生变化，相应的岩体也会形成复杂的结构，尤其是在不同的地域中，岩土特点也会产生较大的差异，而岩土工程则是在不同的自然环境和地质环境下，进一步保证岩土土体的稳定性，发挥岩土工程技术应用价值。
1.1PCC桩技术PCC桩技术属于柔性桩技术，本身成本较低，应用也较为广泛，但也正由于其性质影响，一旦深度较深，很难控制其强度，造成混凝土管桩沉降，而采用刚性桩身，尽管强度较大，也能有较大的加固深度，但是相应的成本也会明显增加，很难大范围推广。
1.2桩靴结构技术沉管灌注桩桩尖有两种不同的形式，在应用中成本较低，而且可以反复使用，施工较为简单，不过桩靴形状为三角形，应力集中分布，极易发生变形，活瓣闭合受到影响，水或泥沙杂质会进入桩管中，影响到桩身质量。
预制桩靴能较好的控制开闭，解决这一问题，不过体积较大，运输难度较高，相应的成本也会增加，还不能反复使用，因此在推广上也有一定的难度。
1.3碎石桩技术目前岩土工程施工技术广泛采用碎石桩技术，本身桩身存在较大的孔隙，方便排水，避免由于外在因素的震荡而造成地基损坏。
碎石桩技术抗液化效果较好，孔隙排水保证了桩基稳定，但是收到自身柔性的影响，桩基的承载能力有限，极易发生变形，一旦岩土工程上层负荷较大，就会存在较大的安全隐患。
对于一些岩土工程上方的房屋建筑，往往采用刚性地基方式，不过由于桩身不存在排水孔隙，尽管承载性能较好，但是排水效果较差，很难保证地基稳定性，极易受到液化破坏。
1.4桥头跳车问题岩土工程上方的高速公路中桥头跳车问题是我国岩土工程技术的难点所在。
地基本身土质较软，承载力较差，尤其是在路堤较高的状况下，会造成施工完成之后大面积沉降。
桥梁本身采用桩基础，不会发生沉降，桥和路之间的不均匀沉降，就会出现桥头跳车问题。
2.1地基处理技术的创新实践岩土工程技术创新中，地基处理技术的创新主要是振动沉模然后关注混凝土管桩，在岩土工程中应用较为广泛，无论是城市道路还是高速公路的地基处理上，都可以应用这一技术手段。
长短桩组合桩基础室内模型试验分析研究的开题报告
长短桩组合桩基础室内模型试验分析研究的开题报告一、选题背景随着城市化进程的不断推进和建筑技术的不断提高，基础工程建设在现代建筑中起着至关重要的作用。
其中，桩基础作为承载建筑物重量的重要组成部分，其稳定性和安全性的保证对建筑物的长期使用至关重要。
而长短桩组合桩基础则是一种采用不同长度的桩进行组合而成的基础形式，其具有承载力高、安全可靠、施工简便等优点，已经成为了现代建筑领域中广泛采用的一种桩基础形式。
二、研究目的和意义本次研究旨在通过室内模型试验的形式，对长短桩组合桩基础进行深入分析和研究，研究其承载力、稳定性和应力分布等参数，并探讨其结构设计的优化方案。
通过本次研究，有望：1. 深入了解长短桩组合桩基础的结构特点及其力学性能；2. 确定长短桩组合桩基础的最优结构设计方案；3. 对于桩基础的研究和优化提供理论支持和实验数据。
三、研究内容和方法研究内容：1. 设计长短桩组合桩基础的室内模型，并进行试验；2. 分析长短桩组合桩基础的承载力、稳定性及应力分布等参数，并对其结构设计进行探讨和优化；3. 基于以上分析和探讨，提出长短桩组合桩基础的结构优化方案。
研究方法：1. 设计与制作实验模型：根据研究对象的要求，设计并建立长短桩组合桩基础的室内模型，并考虑其结构的适应性与可重复性。
为保证实验的科学性，应该将实验过程中的各种参数记录下来。
2. 进行试验分析：通过实验研究，分析长短桩组合桩基础的间接承载力、抗弯承载力以及其稳定性，同时分析应力分布等参数。
3. 提出优化方案：综合实验结果，根据长短桩组合桩基础的力学性能，确定其合理的结构设计方案。
四、研究预期结果1. 确定长短桩组合桩基础的承载力、稳定性及应力分布等参数。
2. 提出长短桩组合桩基础的结构优化方案。
3. 研究结果可为桩基础相关领域的工程设计提供理论依据，并提高其应用效果和工程质量。
四、可行性分析1. 研究人员的实验技能和科研能力；2. 工作场地和设备完备；3. 研究对象数据来源可靠。
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PCC 桩芯土室内模型试验研究张晓健 刘汉龙 高玉峰(河海大学,江苏南京210098)摘要:通过自行研发的试验装置,对PCC 桩进行单桩以及单桩复合地基的室内模型试验,从而得出桩芯土的工作性状。
从试验结果看出,桩芯土是发挥作用的。
关键词:PCC 桩;桩芯土;模型试验中图分类号:TU 473 文献标识码:A 文章编号:10002131X (2005)1220099204MODE L TEST OF INNER SOI L OF PCC PI LEZhang Xiaojian Liu Hanlong Gao Yufeng(H ohai University ,Nanjing 210098,China )Abstract :T est equipment is em ployed ,and m odel tests of single 2pile and single 2pile com posite ground are carried out.As a result ,the properties of inner s oil are obtained.It is concluded that inner s oil is functional.K eyw ords :PCC pile ;inner s oil ;m odel test收稿日期:2004203223前 言作为复合地基的一种形式,桩体复合地基近年来在建筑道路与桥梁工程中得到越来越多的应用,并取得了较大的发展。
它是依靠桩与土的共同作用以达到提高承载力及减小变形的目的。
常用的三种类型桩有:散体材料桩、柔性桩和刚性桩。
而管桩具有结构简单、用料量少、结构受力条件好、施工速度快、造价低等优点,已成为研究者研究的重点。
常见的有钢管桩、大圆筒结构、沉管灌注筒桩和现浇混凝土薄壁管桩(以下简称PCC 桩)。
许多学者致力于这方面的研究,而桩芯土即管内土体的工作性状又成为研究的重点。
陈福全、龚晓南等指出大圆筒结构是无底的,在垂直向与水平荷载作用下,刚性的无底圆筒结构将挤入基床,在筒底下部产生很大的反力,会急剧增大筒内填土的竖向压力,相对于筒壁,摩阻力方向向上,有利于结构抗倾稳定[1]。
朱向荣指出筒桩的单桩竖向极限承载力除保留沉管灌注桩的桩侧摩阻力、桩端阻力外,还增加了土芯端阻力,但对土芯的作用机理尚不清楚。
他同时得出无桩芯土情况下,不仅土芯的端阻力为零,而且桩端阻力的发挥也比有土芯时要小[2]。
费康、刘汉龙等指出PCC 桩内侧摩阻力由下向上发展,且管内壁传递荷载是PCC 桩荷载传递的主要特点[3],但是并没有从试验结果加以验证。
可见,桩芯土的研究已成为关注的重点。
PCC 桩是河海大学研制的一种新型桩[4,5],因其实用性和经济性而逐渐应用于工程建设中。
以往对它的研究大多局限于理论研究和数值计算,包括用大型有限元程序计算桩的承载力和位移,而对其室内模型试验尚无先例,对其桩芯土的研究更是甚少。
本文通过自行研制的加载和量测装置对PCC 桩进行单桩和单桩复合地基的室内模型试验,得出桩芯土的工作性状。
1 试验方法试验在一个长115m ,宽018m ,高112m 的模型试验槽内进行,用砂土作为桩周土。
为了力图模拟现场现浇管桩的性状,用两个不同管径的硬质PVC 管(管径分别为110mm 和75mm ,长度为90cm )固定在底座上,其中内管固定时预先分成几瓣,外管分成两瓣,便于成桩后拆模。
然后在两管之间浇筑混凝土,待混凝土具有一定强度后,即进行拆模,所得到的管桩与现浇混凝土桩具有一定的相似性,但不完全等同于预制桩,然后将其进行室内试验。
试验的加载系统主要由杠杆和砝码组成,力臂之比为3∶1,即三倍于砝码的重力作用在桩顶,本次试验所施最大荷载为4200N 。
第38卷第12期土 木 工 程 学 报V ol 138N o 112 2005年12月CHI NA CI VI L E NGI NEERI NGJOURNA LDec 1 2005量测系统由百分表、频率仪以及应变仪组成。
其中百分表用来量测桩顶的沉降,频率仪用来测定桩周土压力的大小,进而计算作用在桩身上的摩阻力。
采用X D —20B 智能选点应变仪采集系统,在加载过程中可以测出桩身某一点的应变变化值,从而计算出桩身轴力。
2 模型试验本次试验做了单桩以及单桩复合地基两种试验。
为了重点研究桩芯土的工作性状,在试验时分别考虑了有桩芯土和无桩芯土两种情况,并对试验结果进行对比。
试验装置示意图如图1所示。
图1 试验装置图Fig 11 I nstallation ofthe experimental equipment211 单桩试验试验前,先清扫模型槽,然后注入砂土30cm 左右。
在制好的模型桩两侧对称的贴上应变片,并通过导线引出,接到端子上,再与X D —20B 选点智能应变仪连接。
在贴片的地方用胶布保护以免应变片受到破坏。
然后将模型桩放置于槽中央,在桩两侧紧靠桩身埋设土压力盒,沿桩长均匀布置,相邻土压力盒间隔为15cm ,如图2所示。
边埋边填砂土,埋设时注意压力盒要保持垂直位置,以使所测压力为桩身单元的侧向压力。
同时由下而上分别记下各压力盒的编号,便于试验时读出相应土压力盒的频率值。
直至埋置距桩顶约4cm 处,整平砂土表面。
在桩顶处固定一块刚性承压板(30cm ×30cm ),通过槽上的基准梁将百分表架到承压板上,以便测得桩顶的沉降。
图2 桩身压力盒分布图Fig 12 Distribution of pressure cells along the pile试验开始,每级荷载为600N 。
在某级荷载作用稳定后用应变仪自动采集出每个测点的应变值,以计算桩身的轴力,同时记下该级荷载下的百分表读数和频率值,用于计算桩顶沉降和桩身土压力。
然后再施加下一级荷载,直至加载结束。
由于桩身模量较大,试验并未加载至破坏。
为达到研究土芯工作性状的目的,本次试验开始没有注入桩芯土,试验结束后再在管内注入砂土进行第二次试验,以便将两种结果进行对比。
212 单桩复合地基试验在单桩试验的基础上进行了单桩复合地基试验。
将砂土表面与桩顶置于同一平面上,然后将承压板置于该表面,其余的试验过程与单桩试验相同。
为了消除表面不平整而引起的百分表读数误差,在加载前先施加一小荷载进行预压,使砂土表面与承压板底面齐平,以保证所测沉降为桩顶沉降。
本试验同样进行了有无桩芯土两种情况下的对比,便于更好的研究土芯的性状。
213 试验结果与分析本次试验得到了有无桩芯土两种情况下单桩和单桩复合地基桩顶荷载沉降P -S 曲线以及桩身土压力分布情况,同时还得到了无桩芯土情况下的桩身应变变化分布,亦对应于桩身轴力分布。
在有无桩芯土两种情况下,单桩与单桩复合地基的桩顶P -S 曲线分别如图3、4所示。
图3 有桩芯土桩顶P -S 曲线图Fig 13 P -S curve of pile head with inner soil从图3和图4可以看出,无论有无桩芯土,单桩桩顶沉降较单桩复合地基沉降都要大,这是因为在荷载较小的情况下,桩的弹性压缩量很小,桩顶沉降主要是由桩的刚体位移所引起。
对单桩复合地基,在上部荷载作用下,由于使用了刚性承压板,桩顶与砂土表面要变形协调,因此荷载将由桩与桩周土共同承担,桩顶实际承受的荷载比单桩要小,故沉降也比单桩小。
・001・ 土 木 工 程 学 报2005年图4 无桩芯土桩顶P -S 曲线图Fig 14 P -S curve of pile head without inner soil由上图还可以看出,在无桩芯土情况下,其单桩与单桩复合地基的桩顶沉降都比有桩芯土时要大,有土芯情况下,单桩与单桩复合地基的沉降分别为2186mm 和1141mm ,而在无桩芯土情况下,两者分别达到了3183mm 和3106mm ,这说明桩芯土是发挥一定作用的。
可以推断,对于外径为1000mm ,内径达到760mm 的PCC 桩来说,其土芯是承受一定的上部荷载并发挥一定的摩阻力作用的。
为了更好地说明桩芯土是否发挥摩阻力作用,用Seed 和Resee 提出的双曲线荷载传递函数模型来计算单桩桩顶荷载,即τ(z )=S (z )a s +b s S (z)式中:τ(z )为桩身摩阻力;S (z )为桩身位移;a s 、b s 为传递系数。
将桩身分成n 个单元,从最底部单元开始,假定一桩端沉降,对该单元应用上述传递关系计算该单元顶部的荷载,直至计算至桩顶,得到的就是桩顶荷载和沉降,具体的计算过程笔者另有文叙述。
考虑了有无内摩阻力两种情况,将计算结果与实测结果比较,如下图5所示。
图5 计算值与试验值对比Fig 15 Comp arison betw een computed and measured d ata从图5可以看出,对于PCC 桩,考虑内摩阻力的计算结果与有桩芯土的试验结果较接近,而不考虑内摩阻力的计算结果则与没有桩芯土的试验结果吻合较好。
由此也可以推断,对于大直径现浇混凝土薄壁管桩,其内部土体是发挥摩阻力和端阻力作用的。
试验还得到了有无桩芯土情况下单桩复合地基桩身的土压力分布,见图6和图7。
图6 有桩芯土单桩复合地基桩身土压力分布Fig 16 E arth pressure along the single pile ofcomposite ground with inner soil图7 无桩芯土单桩复合地基桩身土压力分布Fig 17 E arth pressure along the single pile ofcomposite ground without inner soil从上述两图可以看出,土压力较大的部位都集中在靠近桩顶的部位,这是由于在单桩复合地基中,使用了刚性承压板,桩和桩周土开始就共同承受上部荷载,但是由于桩周土的模量比桩的模量要小,会产生较大的变形,使得上部土中的应力急剧增加,因此桩顶附近的桩身土压力很快增大。
桩周土的竖向变形近似为线性减小分布[6],因此随着深度的增加,土压力又逐渐小。
由于刚性承压板的存在,桩土表面变形协・101・ 第38卷 第12期张晓健等・PCC 桩芯土室内模型试验研究调,桩承受的荷载逐渐增大,桩端产生刚体位移(由于桩体模量很大,其弹性压缩量非常小),使得桩身中下部的摩阻力首先被调动出来,故中下部的土压力又有所增大。
从图中还可以看出,无桩芯土时上部桩身土压力要比有桩芯土时要大,最大达39178kPa 。
这表明有土芯存在的情况下,桩芯土承受一定的上部荷载。
综合上述试验结果对比分析可知,桩芯土的存在不仅承受了部分上部荷载,并且发挥了一定的摩阻力作用。
这证实了朱向荣等把土芯端阻力作为沉管灌注筒桩极限承载力一部分[2]的合理性。