不同成桩工艺条件下冻结粉土中基桩承载性状试验研究.docx

在多年冻土地区进行基础设施建设，如铁路、公路以及各类建筑物的桩基础施工，具有其独特性和挑战性。由于冻土区的特殊地质条件，基桩承载性能的优化对于工程质量和安全性至关重要。本研究针对不同成桩工艺在冻结粉土中的承载性状进行了试验研究，以期探索并解决多年冻土区应用混凝土桩时所面临的施工难题。 实验采用模型试验的方法，研究了插入桩、静压桩、钻孔灌注桩和预留孔灌注桩这四种成桩工艺对桩周温度场、桩身轴力、桩侧冻结力和桩端阻力等关键参数的影响。这一系列的实验为冻土地区基桩设计与施工提供了新的视角和实证数据。 多年冻土区的工程基础设计和施工必须考虑到土层的冻结状态，因为这直接关系到基桩的承载能力。混凝土桩的施工过程中，混凝土的水化热会导致周围冻土融化，从而影响桩周温度场，这是必须关注的关键问题。施工过程中，如何减少这种热扰动，以及如何确保扰动后的冻土及时回冻，是本研究着重解决的难题。 通过模型试验，研究者发现不同成桩工艺对桩周温度场的影响存在显著差异。其中，钻孔灌注桩对桩周温度场的扰动最小，显示出其在多年冻土区施工中的优势。这一结果为工程设计和施工提供了重要参考，有助于选择最佳的成桩方法以减少热干扰，保证桩基的承载力及时形成。 研究还发现，成桩工艺对桩身轴力、桩侧冻结力和桩端阻力的影响也各不相同。在对这些参数的详细分析中，可以看出各成桩工艺的优劣，为工程实践提供了科学依据。例如，插入桩和静压桩在某些条件下可能因为较大的温度扰动而导致承载性状不佳，而这在钻孔灌注桩和预留孔灌注桩中可能得到改善。 在模型试验中，混凝土模型桩的尺寸为直径3.8cm、长65cm，模型箱则为85cm×60cm×80cm的框架结构，内壁贴有1cm厚的有机玻璃并进行密封处理，确保了试验的可靠性。试验中通过反力架对桩进行加载，该反力架设计承载力为50kN，足以模拟实际工程中的受力情况。 针对多年冻土区施工的特殊需求，本研究的成果具有重要的应用价值。它不仅为工程设计人员提供了如何在冻土地区选择合适成桩工艺的依据，而且还为施工人员在实际操作中提供了减少温度扰动、提高基桩承载性能的具体方法。因此，本研究在多年冻土区工程设计与施工领域具有重要的现实意义和指导作用。 总结而言，研究指出不同成桩工艺对冻结粉土中基桩承载性的影响，通过试验研究发现钻孔灌注桩和预留孔灌注桩在减小温度扰动、提升桩周冻结力和端阻力方面表现较优，为多年冻土区的基桩设计与施工提供了科学依据和实践经验。这些成果将有助于推动冻土区基桩技术的进步，提升工程质量和安全性，为类似环境下的基础设施建设提供重要的参考。