智能化旋扩桩承载性能试验研究

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1、中国地质大学（武汉）2010届硕士毕业论文13中国地质大学（武汉）2010届硕士毕业论文智能化旋扩桩承载性能试验研究硕士生：霍少磊导师：黄生根教授摘要智能化旋扩桩因其具有承载力大、沉降小、抗震性能好、工期短、造价低的优势在工程实践愈来愈受到工程界的重视，并得到了一定范围的应用。但目前对其承载特性和荷载传递规律的研究还很少，理论研究远远滞后于工程实践的发展。因此，对智能化旋扩桩承载性能进行研究，具有重要的工程应用价值。本文主要从现场试验和理论研究两个部分对旋扩桩施工工艺和荷载传递规律作了较为深入的分析，主要内容有以下几个方面：1.首先介绍了智能化旋扩桩

2、施工技术，详细说明了旋扩桩的基本原理、适用地层、工艺流程及施工技术要点。智能化旋扩桩施工采用地面上全自动化操作代替了繁重的人工操作，与普通钻孔灌注桩及其它变截面桩相比，更精确，更高效，更安全，避免了人为因素的影响，可有效地缩短工期、提高施工质量及节约工程成本。2.详细介绍了旋扩桩的现场试验情况并对实验数据进行了分析。试桩试验采用自平衡静载测试方法，并在桩身埋设了钢筋计等测试元件，通过现场试验得到了试桩荷载-沉降曲线、侧摩阻力与位移关系曲线及侧摩阻力随深度变化曲线。根据对试桩结果的分析，智能化旋扩桩的荷载传递特性与等截面桩及其它变截面桩有所不同。开始加

3、载时，荷载几乎由桩侧阻力全部承担；随着荷载的增加，桩身扩径段开始与桩侧阻力一起发挥作用，桩侧阻力分担荷载开始减小，当荷载达到一定值时桩顶荷载主要由桩端土层承担，桩端阻力最终承担荷载达50%以上，桩身扩径段阻力所占比例约为总荷载的18%~20%。3.基于佐藤悟模型中的荷载传递方式，推导了带有一个桩身扩径段的旋扩桩荷载—沉降关系计算公式。该公式在直杆桩、扩底桩及支盘桩等桩型中具有普遍的适用性，将旋扩桩计算值与实测值曲线进行对比，拟合程度较好。将在相同参数条件下旋扩桩与直杆桩的计算值进行对比，可得旋扩桩的承载力远远大于直杆桩。根据理论研究和现场实测结果，分

4、析了在外界载荷作用下桩体的荷载-沉降规律，桩身轴力分布特征，桩身扩径段阻力、桩端阻力、桩身侧摩阻力分布及其变化规律。4.提出了一种旋扩桩单桩竖向极限承载力的计算方法。计算公式基于已有研究成果和本次试桩资料，考虑了有效桩长、桩端阻力及侧阻力综合修正系数、扩径段发挥形状修正系数及桩端面积效应等因素。通过与实测数据的对比，计算值与试验值的相对误差较小，可为旋扩桩的设计提供参考。关键词：智能化旋扩桩，承载性能，极限承载力，自平衡法13中国地质大学（武汉）2010届硕士毕业论文目录第一章绪论1§1.1引言11.1.1变截面桩的发展历史11.1.2变截面桩的分类

5、11.1.3智能化旋扩桩与其他变截面桩的区别3§1.2选题的来源、目的和意义4§1.3选题的国内外研究现状5§1.4本文的研究的内容和意义61.4.1本文研究的内容61.4.2本文研究的意义7第二章智能化旋扩桩施工技术8§2.1旋扩桩基本原理8§2.2旋扩桩适用地层9§2.3旋扩桩特点9§2.4旋扩桩施工102.4.1旋扩桩施工工艺102.4.2旋扩桩施工要点14第三章智能化旋扩桩现场试验16§3.1工程概况163.1.1工程简介163.1.2试桩场区地质条件163.1.3地层分层及物理力学指标17§3.2自平衡法试验过程193.2.1测试原理193

6、.2.2单桩竖向抗压极限承载力判断标准203.2.3等效转换曲线法20§3.3现场实验结果整理223.3.1静载试验测试结果223.3.2轴力测试结果293.3.3摩阻力及截面位移计算结果32第四章智能化旋扩桩承载性能分析39§4.1概述39§4.2旋扩桩－土（岩）共同作用的力学模型39§4.3桩身荷载传递分析的解析方法40§4.4解析解与实测P~s曲线对比464.4.1有关问题说明4613中国地质大学（武汉）2010届硕士毕业论文4.4.2计算方法474.4.3方法验证及与等直径桩的对比49§4.5试验结果分析514.5.1P/ΔP~s/Δs曲线分

7、析514.5.2桩身轴力分析534.5.3桩身扩径段与桩端端承力的分析544.5.4桩侧摩阻力的分析55第五章智能化旋扩桩设计理论和计算方法57§5.1概述57§5.2智能化旋扩桩的设计理论和计算方法57§5.3计算方法的工程验算585.3.1SYZ1试桩极限承载力计算585.3.2SYZ6试桩极限承载力计算59第六章结论及展望60§6.1主要结论60§6.2展望60致谢62参考文献6313中国地质大学（武汉）2010届硕士毕业论文第一章绪论§1.1引言1.1.1变截面桩的发展历史随着我国国民经济的高速发展，近年来高层建筑、大型桥梁、高速公路和铁路以

8、及诸多海上工程正逐渐兴起，这势必造成工程地质条件的日趋复杂，因此桩基技术一次一次地面临着新的挑战。在市场经济