DX旋挖挤扩灌注桩单桩及群桩承载机理及沉降研究

【摘要】：DX旋挖挤扩灌注桩是近年来兴起的一种新型的变截面桩型,通过旋转过程中碾压、切削和挤扩一体化的方式在常规灌注桩的桩身上形成上下对称的承力盘。旋挖挤扩的施工方式极大地提高了此类桩型的可靠性和效率,同时扩展了在不同土体中的适用性。工程实践证明DX桩具备承载力高、沉降小、施工简单快速的显著优点。承力盘的存在使得DX桩成为承力盘、桩身、桩端共同承载的多支点新桩型,承载机理和沉降模式十分复杂。 本文旨在通过模型试验、现场试验、数值模拟、理论分析等多种手段,对DX桩承载特性以及沉降机理进行研究,掌握承力盘、桩身与土体的相互作用规律,为DX桩承载分析和沉降计算提供依据,通过理论推导获得DX桩沉降计算的公式。 本次研究主要获得了以下结论和创新： 1)相同桩长与桩径的DX桩与普通直孔桩相比,其极限承载力有明显的提高,通常为2倍以上,与此相应,同一工作应力下沉降不足直孔桩的1/2。 2)在加载初期,承力盘便参与工作,承担较大的荷载,使得DX桩在较小位移情况下即能提供较高的承载力。随着荷载的增大,其占总荷载的比例基本不变或略有增加。承力盘受力占总荷载的百分比大致在30%-40%之间。DX桩的Q-s曲线为缓变型曲线,通常下盘仍有很大的承载潜力,DX桩的承载安全性更好。 3)在对群桩的试验中发现,在砂土中,对于4桩和6桩的DX桩群桩,随着桩间距的增大,其承载力与沉降的变化情况不明显；而在粘性土中,承载力会随着桩间距的增大而有所提高。 4)在群桩中,当桩间距较小时,桩间土与桩基之间形成整体效应,群桩的侧摩阻力会有所提高,但同时其承力盘的作用会被削弱；随着桩间距的增大,这种整体效应减弱,各基桩之间转为各自独立的沉降。通过研究表明,这一临界桩间距大致为2.5倍的承力盘盘径。 5)在Geddes应力解的基础上,引入分层总和法,对DX桩的沉降进行计算。通过对室外大比尺模型试验以及实际工程中原型桩的计算表明,该计算方法的计算值与实测值之间的误差在合理的范围内,可以为将来进一步的研究提供参考。