（地质工程专业论文）软土地区桩端后注浆超长钻孔灌注桩的承载性状研究.pdf

摘要 钻孔灌注桩因施工简单、能提供较大的单桩承载力、对地层适应性强、钢筋 用量少、对环境影响小等优点，在工程中得到了极为广泛的应用。但是传统的钻 孔灌注桩固有的缺陷，如孔壁坍塌、桩侧有泥皮、孔底沉渣、成孔过程中孔壁土 体松动和软化等，常常造成单桩承载力不能满足设计要求。桩端后注浆技术可有 效的弥补上述缺陷造成的承载力降低。桩端后注浆是用于提高单桩承载力、减小 桩顶沉降变形的一项实用技术。桩端后注浆技术的正确运用，不仅能有效降低桩 底沉渣的不利影响，改善桩端土层的性质，还可以增大桩端承载力面积并提高桩 侧土摩擦阻力，大幅度提高桩的承载能力，减少桩项沉降，使桩的承载能力和沉 降特性满足设计要求。 本文系统分析了桩端后注浆提高基桩承载力的机理和影响桩端后注浆桩承 载力的主要因素，然后结合南京某工程实例，对两根超长钻孔灌注桩( 其中一根 为桩端注浆桩) 进行了静载荷试验和桩身轴力测试，通过对试验数据的分析和对 比，发现深厚软土地区灌注桩桩端后注浆技术可以通过改善桩端和桩侧土层特性 的基础上，增加桩侧摩阻力和桩端阻力，使单桩承载能力得到明显提高。在现场 试验基础上，结合试验场地的土层特性，建立了有限元模型，并采用大型通用有 限元软件a b a q u s 对桩端后注浆桩的荷载一沉降特性进行了模拟，通过改变桩长、 桩径、弹性模量以及桩端固结体的半径及高度等参数，对注浆前、后灌注桩承载 性状和沉降变形特性进行了数值模拟和对比分析，结果表明，后注浆技术只能在 一定的桩长、桩径、弹性模量和注浆固结体几何尺寸条件下才会取得比较明显的 效果。该研究为软土地区超长桩端后注浆灌注桩的设计提供了重要的参考依据。 关键词：软土，桩端后注浆，现场试验，承载力，沉降，a b a q u s ，有限元 a b s t r a c t d r i l l e dg 州i n gp i l 器h a sb 锄a p p l i c d 协a d l yb e c a u s eo f j 忸a d v a n t a g 器蚰c ha u s 虹m p l ec 0 1 1 s m 刎o n ，p r o 讥血培e n o r m o l l sb 龃血gc 印a d t ) ，b yas i n 出ep i l e ，b 毗c r a d a p t a _ b n i t ) ，t o b u sg r o u n dc o n d i t i o n ，s m a n c rd o s a g eo fr e i n 士醅i n gs t e db 盯，l i g m i m p a c to n 毗m 龃t 柚d s 0o n b m 也e r ea r ec o 皿o nd e f 。啮o n 埘1 l e dg r o u 血g p 诅e ，s u c ha sc o l l a p s eo f h o l ew a n ，m u d1 a y c rb y 1 cs i d eo f 硼e ，s e d i n l e n to f p o r c b o 牡o m ，s o i ls o n e n i n g 蛆d1 0 0 s i go fh o i ew a l l ，血e s ec a u s em ei i 姗倚c i e n c yo f 1 0 a 曲培c 印a c i 够o fs i i l 西ep i l e ， 血ep i l e 七。仕o mp o s t - 鲫u d n gt 。c f h n 0 1 0 9 yo fd i i l l o d 鲫u t i n gp i l em a ys o l v et h ep r o b l 锄蓝e 伍c i 锄t i y p i l e - b o t t o mp o s t - 印u t 证gi san e w t e c h i l o l o 舒，o f 证1 p r o v i n gb e 曲培c a p a c i t yb ya 豳g l ep i l e a n dr 矗l u c i l l g 出e d e f o m l a t i o no ff o m l d 撕o n ，i tc o u l di i n p r 0 v e 血e 舒t i 觚o no f 1 a y e r si nt h ee n do fp i l e s ， 如d “a l s oc o u l di i l 盯e 越e 1 eb a s ea r e a s 趾db 硒er e s i s 劬c ep r e s s l l r et 0s 撕s 母l e d 锄趾do fd 鼯i g na n dc r i t 萌o ni f 瑚i l l g 也et e c h l l o l o g yo f p i l e - b o 仕。l mp o s t 一孕o u t i n g 瓠：吼】r a t e 垃 a t 丘f s 了t h ea 1 1 n l o rg v 路as m m n a r yo f 吐l cm a i ni 幽e n f - a c t o r so nb e a r i n g c a 【p a d 坶o fb o r e dp i l eb yp i l e - b o t t o mp o s t g r o u t i i 唱a n d t h em e c h a i l i 锄o fi t s i i l c r 锄髓to fb e 撕n gc a p a d 够s e c o n m y ，a c c o r d i n gt o l es t 撕cl o a d i n ge x p e d m 曲t a n dt e s to ff o r c ea l o n g 也ep i ko f 押。吼巾e r - 1 0 n g 越l l e dg r o u t 血gp i k s ( o n ei gu s e d p i l c - b o t i d mp o s t 唱f o u t 缸gt e c h 工1 0 1 0 9 y ) i nn 觚j i n gr e 西o n ，b ya i l a l y z i n gc o n 口础l ya n d c o n t m s t i n gt o 也et e s t r e s m t ，t h e 砌1 0 rf j n dt h et e c h n 0 1 0 9 yo fp i l e - b o t t 锄 p o s t _ g r o u 血培c a l li n c r e a s e 山eb o t t o mr e s i s t 锄c ea i l d1 曲e r a lr e s i s t a n c e 埘m 协l p r o 、，i n g 也ed h a r ；孤删s t i co fb o t t o ma n dl a t e r a ls o i l ，i tc a ni 1 1 1 p m v et h eb e a 血gc ：a p a c i t yo f s i n 哲ep i l ec i e 训y o nt h eb 鹳eo f1 e i e l dc x p 丽m e n ta n ds o i lc b a r a c t e r i 蚯co f 血et e s t 粤_ o u n d ，t i l c 乱曲【0 re s t a b l i s h e sj e i 血t ce i 哪e n tm o d e l 姐d 虹【i l u l a t em ec h a r a c t e ro f p i l e b o t t o mp o s t 一刚t i n gd d e d 孕- 0 u 士i n gp i l e sb e a n g s e d i m c n t a t i o nb y 嘲e n t ：丘n i t e e l 锄e n tp r o c e s 9 一ab a q u s ，t oa i l 出y z em e 砌u e i l c eo nd d l l e d 乒o u t i n gp i l eb e a r i i l g c _ h a r a d 廿o fb e f o r ea n da n e rp i l e 七o t t 锄p o s t g r o u t i l l g ，w i ma l t 面毽血e1 e n g 血、 d i a m e t 盯、y 乱m g sm 0 山l i u so ft h ep i i 争b o 扎o mp o s t g r o u d n gt e 池l o g yo f 埘l l e d 毋d 砸n gp i l ea n dt 1 1 er a d i u s 甜l dh e i g b to fb a s ec o n s o l i 札i o n t h er e 咄s h o 、船吐1 a tm e 蛐1 0 9 ) ，o fp i l e b o 怕mp o s t - g r 0 1 m n gm a k e sa no b “o u se 侬斌o nt 1 1 ec o n m t i o no f e f f c 舐v e l 衄g _ 血、d i a m e t e r 、y b u i 唱。s m o d u l u sa n dm e a s u 舳e n to fb o t t o m c 0 地o l i d 蚯o n t b er e s e 蓟c ha 肋r d ss 咖ei 力叩o r t a mr c f 打e i l c cf o rt l l e 妇i 鲫o f p i l 争b o 怕嘲p o s t g r o u t i n gt e 咖1 0 1 0 9 yo fs u p e 卜i o n g 击i c dg r o u t i i l gp i i e0 ns o f ts o i l r e 西o n 聊啪r d ：s o f ts o i l ， p i l e - b o mp o s t g r o u 血g ，丘e l d t e s t ， b 锄培c a p a c 时， 踞d i m 衄诅t i d ，a b a q u s ，础t ee l e m e n t 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ：鎏丝捡 卜罗年 r l ，故 j l ：掣三 ， ( 2 - 1 0 ) 3 幻 、 ( 2 一1 1 ) 计算参数为： 后砂土的渗透系数( c “s ) ，假定注浆过程中不变； 旦叫生浆量( c m 3 ) ； 毛r 浆液在地层中的渗透系数( c 耐s ) ，k 社p 矽一浆液粘度对水的粘度，假定注浆过程中不变； 彳一渗透面积( c m 2 ) ； ，j 浆液扩散体的半径( c m ) ； 办j 浆液扩散体边缘处的水压力水头，厘米水头； 办广注浆管口处的浆液压力水头，厘米水头； 眦浆管口处地下水头和注浆压力之和( c m ) ； 种浆管的半径； 卜_ 注浆时间( s ) ； 甩一砂土的孔隙率。 由式( 2 1 1 ) 可以看出，加固体大小随土体渗透性k 、出口处注浆水头差h 增大而增大； 随平均充满度a 、土体的孔隙率及浆液的粘度( 水的粘度基本上是固定值) 增大而减小。另外， 1 9 河海大学申请硕士学位论文软土地区桩端后注浆超长钻孔灌注桩的承载性状研究 还可以看出，加固体还可以随时间t 的增加而一直在扩大，这显然是不符合工程实际的。 出现这一问题的原因是忽略了土体的渗透系数k 随着孔隙充满度的增加而减小；在压密和 劈裂注浆中还应涉及土强度、应力应变关系以及加固过程中它们的变化。所以，加固范围 不可能随时间的增长而一直在扩大，时间t 的影响只能说明，达到一定大小的加固范围， 需要保证足够的注浆时间。 2 5 本章小结 本章对后注浆桩的定义和分类做了详细的介绍，从力学机理和化学机理