【摘要】：樁基礎(chǔ)是我國高層建筑中最常見的基礎(chǔ)形式,在我國存在鉆(沖)孔灌注樁、人工挖孔樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁等多種樁型,但都存在著各自的優(yōu)缺點,廣州市建筑科學(xué)研究院有限公司研發(fā)的隨鉆跟管樁施工工法,實現(xiàn)了鉆進、沉樁和排土同步進行,同時避免了泥漿護壁帶來的污染及鉆(沖)孔灌注樁成樁質(zhì)量難以保證等問題。為進一步驗證該工法在實際工程中推廣應(yīng)用的可靠性,本文對該試驗樁進行了豎向抗壓承載性能的測試及數(shù)值分析,并按照相應(yīng)的縮放比例,開展了隨鉆跟管樁模型振動臺試驗研究,具體研究內(nèi)容及主要結(jié)論如下:1、本文詳細介紹了隨鉆跟管樁施工工藝,依據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2014,對兩根隨鉆跟管試驗樁開展了單樁豎向抗壓靜載荷試驗,試驗測得1#、2#試驗樁的極限承載力分別達到了20571kN、15100kN,其承載力為相同直徑和相同地質(zhì)條件的鉆孔灌注樁或打入樁(錘擊樁或靜壓樁)的極限承載力(經(jīng)驗值約12000kN)的1.25~1.7倍。2、本文基于內(nèi)聚力模型理論,采用內(nèi)聚力單元(cohesive element)模擬樁-注漿土體接觸面,建立二維樁-注漿體-土體ABAQUS數(shù)值模型,由此反映大直徑隨鉆跟管樁的豎向抗壓承載性能及潛在的失效機理,總結(jié)了樁-注漿體-土體系受豎向荷載作用時,存在三種常見的破壞模式,并得出了該工藝鉆孔的灌漿質(zhì)量與鉆孔孔壁的堅硬及穩(wěn)定性(樁側(cè)土體模量衰減)之間的權(quán)衡關(guān)系是非常重要的,結(jié)合數(shù)值分析,對今后的隨鉆跟管樁的施工過程提出了幾點建議。3、在前人研制模型土箱的基礎(chǔ)之上,課題組自行研制了圓形疊層剪切箱,設(shè)計并實現(xiàn)了隨鉆跟管樁模型振動臺試驗,通過圓形疊層剪切箱在空箱狀態(tài)下,測出其自振頻率為4.25Hz,并利用自由振動衰減法,測得模型土箱空箱狀態(tài)下的阻尼比4.32%,結(jié)果顯示圓形疊層剪切箱的自振頻率和阻尼比均遠離了箱內(nèi)模型土體的自振頻率和阻尼比,后期的邊界效應(yīng)測試結(jié)果也顯示課題組自行研制的圓形疊層剪切箱的邊界效應(yīng)較小,能夠在一定程度上減小甚至消除模型箱側(cè)壁邊界上的反射效應(yīng)或散射效應(yīng),從而實現(xiàn)更加真實的模擬土箱內(nèi)土體在地震作用下的自由剪切運動。4、振動臺試驗考慮了擠土模型樁和注漿模型樁的對比、樁頂?shù)牟煌s束形式、樁頂不同的上部荷載(25kg、50kg、100kg)、不同震級強度的地震波激勵等形式的對比,輸入了三類典型的地震波:El-Centro波、天津波和Kobe波,獲取了擠土樁和注漿樁在上述不同工況下的樁側(cè)土體加速度響應(yīng)、樁身應(yīng)變幅值響應(yīng)、樁身彎矩幅值響應(yīng)規(guī)律,同時對兩種模擬不同施工工法形成的樁基礎(chǔ)進行規(guī)律對比分析。試驗結(jié)果顯示,同種工況下,擠土樁樁側(cè)土體加速度放大系數(shù)總是大于注漿樁樁側(cè)土體加速度放大系數(shù);無論樁頂采用何種約束形式(鉸接或固接),樁側(cè)土體加速度放大系數(shù)自下而上呈現(xiàn)先減小后增大,類似于“k”字形分布規(guī)律;同種工況中擠土樁樁身最大彎矩總是大于注漿樁樁身最大彎矩,0.2g、0.4g、0.6g峰值加速度強度的El-Centro波、天津波、Kobe波的擠土樁身與注漿樁樁身最大彎矩幅值之比分別是:1.3~2.52倍、1.1~1.63倍、1.53~2.63倍,很顯然注漿樁在樁基礎(chǔ)抗震設(shè)計中是有利的。
【圖文】：

題背景及研究意義幾十年來，隨著我國城市化建設(shè)的高速發(fā)展，建筑已從多層向高層年來，國內(nèi)二、三線以上的城市的主要建筑都已經(jīng)超過十層，建筑采用基[1]。如圖 1-1 所示，，早在我國北宋時期就有龍華塔（始建于太平興晉祠圣母殿(建于天圣年間，1023～1031 年)，均采用木樁作為建筑茂大廈（建于上海，1999 年）共打入約一千多根鋼管樁。面對不斷地質(zhì)條件等方面的要求，以及整個行業(yè)不斷提高的可持續(xù)發(fā)展和低能、具有較高承載力且環(huán)境適應(yīng)性強的新型樁基礎(chǔ)成為了樁基礎(chǔ)領(lǐng)預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁（Prestressed High-intensity Concrete Pipe Pile鋼樁成本高、不耐腐蝕和灌注樁原料用量大、樁身質(zhì)量無法保障的、環(huán)保、高強和質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用到高層建筑、民用住宅等，也成為了科研和應(yīng)用推廣的熱點工程問題[2-5]。

大直徑隨鉆跟管樁豎向抗壓承載性能及抗震性能的試驗研究鉆孔法是預(yù)先鉆好孔位，再進行沉樁，但孔徑太大或者孔深太深易造成塌孔，從而管樁的打入。大直徑隨鉆跟管樁（Drlling with PHC Pipe Cased Pile，簡稱 DPC 樁）技術(shù)克服了傳統(tǒng)錘擊沉樁法對管樁的損傷、施工噪音污染和對附近構(gòu)筑物的影響、法沉樁無法對大直徑管樁提供足夠荷載的施工限制[6]，以及預(yù)鉆孔法存在鉆孔孔徑及塌孔等安全問題[7]。隨鉆跟管樁通過動力裝置在鉆進成孔的同時將大直徑預(yù)應(yīng)力混凝土管樁同步帶入孔底，土渣通過長螺旋鉆桿葉片從管樁內(nèi)腔帶出（即鉆進、沉排土的同步進行），沉樁結(jié)束后在管壁和孔壁間通過水泥漿粘結(jié)[8-9]，施工文明無污而且其超強的地質(zhì)適應(yīng)能力使得大直徑（>800 mm）混凝土高強管樁在內(nèi)陸非軟土成為了可能[10-11]。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU473.1

【參考文獻】

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本文編號：2602644