薄壁锥端注浆微型钢管桩抗拔承载特性的现场试验

• 作者: 崔强 郭超溢 张楷 张传庆
• 来源期刊: 工程科学与技术
• 关键词: 输电线路 注浆钢管桩 现场试验 CT扫描 数值模拟 抗拔承载力
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 水利与土木工程|HYDRAULIC & CIVIL ENGINEERING
• 页码范围: 21-31
• 页数: 11页
• 分类号: TU473
• 语种: 中文
• DOI: 10.15961/j.jsuese.202001045

摘要

解决新时期电网"绿色建设"的需求,研发并应用新型环保型杆塔基础是电网建设中的首要任务之一.本文提出一种改进的薄壁锥端注浆微型钢管桩,通过现场试验,研究该类钢管桩的抗拔承载特性.以双楼—交河220 kV线路工程为背景,设计出 ?159和?203 mm两种桩径、5和8 m两种埋深、注浆与不注浆两种条件,共18根钢管桩,开展18组试验桩的现场抗拔承载特性试验,对比分析了注浆作用对不同型号抗拔桩荷载位移曲线、抗拔承载力及桩周土体破坏模式的影响;基于现场试验获取的桩土界面破坏机制,建立桩土体系的有限元模型,对钢管桩上拔变形破坏过程进行数值模拟分析,重点佐证了现场试验中得出的桩土界面破坏模式;通过测试注浆前后桩周土体的抗剪强度参数和微观结构,分析注浆作用对桩周土体影响的宏微观机制.结果表明:1)注浆前后钢管桩荷载位移曲线由陡变型转变为缓变型,塑性变形特性增强;2)注浆前后,钢管桩抗拔承载力提高59％～148％,提高幅度与其长细比呈负相关;3)未注浆钢管桩发生破坏时,地表土体鲜见裂缝,桩体近乎被抽出,注浆钢管桩破坏时地表土体出现径向与环向裂缝;4)注浆过程中的浆液向土体空隙中不断渗透,充填了大量空隙,从而加固了桩周土体,最终在钢管桩周围形成水泥固结体,并与桩周土体之间形成剪切面,这一结论同时得到数值模拟结果的佐证.注浆作用对钢管桩抗拔承载力的影响机制主要体现在有效剪切面积的加大和桩周土体侧摩阻力的提高两个方面.工程应用表明,该桩型具有施工周期快、承载力高、对周围环境破坏小的优点,在双楼—交河220 kV线路工程中应用效果良好.