钻孔灌注桩中注浆群桩和注浆单桩的比较分析研究

林群仙++李少和++黄曼

摘 要：钻孔灌注桩桩侧和桩端注浆技术在实际工程中得到了广泛的应用，工程中对注浆桩桩竖向承载力的确定进行了静载荷试验，取得了许多有益的结论，但是目前由于在实际工程中做静载荷试验费用较高，而且一般都做的实验是单桩，但实际上许多工程往往都是采用群桩，然而，注浆群桩和注浆单注在各个方面有明显的不同，故本文通过对钻孔灌注桩桩端注浆群桩和注浆单桩的承载机理及性状的分析，得出注浆群桩和单桩的异同点。

关键词：桩端注浆；群桩；单桩；分析

0.引言

钻孔灌注桩在实际工程中得到了广泛的应用，而桩侧和桩端注浆是解决灌注桩承载力不足和沉降过大的一种有效的方法在工程中得到越来越多的认可。但是由于理论存在诸多问题，导致在实际工程中存在一定的盲目性，比如，注浆时间是多长，注浆量是多少，注浆后桩的承载力是多少等一系列问题尚不能完全解决，还有，注浆群桩理论尚不成熟，但在实际工程中往往都用的是群桩，注浆单桩和注浆群桩存在哪些异同点在工程试桩时是无法解决这个问题。故本文通过有限元分析注浆单桩的承载性状和注浆群桩的承载性状，得到一些有益的结论。

1.模型的建立

本文有限元分析的计算参数及模型。桩、土、垫层及承台均采用节点SOLID42单元；网格由程序自动完成，在桩顶和桩端进行网格加密；计算域水平方向从荷载板边缘延伸一倍荷载板宽度，竖向方向计算至桩端一倍桩长。边界条件为：两侧边均无水平位移，底边完全固定。计算采用各材料的力学参数见表1-1，对某些参数影响作用进行分析时，它的取值有所变化。

本文所选取的参数来自于浙江某地的实际工程，且进行了注浆单桩的载荷试验。

由于实际工程比较复杂，有限元模型不可能将实际情况全面考虑，因此，为使问题简化，在有限元计算中做如下假定：

①同一种材料具均质、各向同性性；

②土体界面及承台与垫层之间均无相对滑移；

③把地基土只划分为一个土层。

④桩间土体和垫层为连续的弹塑性体，符合Drucker-Prager模型；

⑤ 桩体和基础均为线弹性体。

注浆群桩和未注浆群桩的桩长取30米，桩径取1米。桩间距采用1.5米、2米和2.5米进行6桩分析，采用一般进行分析。

建立有限模型与实际工程中注浆单桩进行了对比分析，得到的结论是该模型中所提供的参 数基本上是符合该工程的实际工程地质条件。

2.注浆单桩和注浆群桩中基桩桩体性状分析

（1）注浆单桩受力分析

1）承载力方面

通过图2-1中单桩注浆实验载荷试验的结果分析得到，桩端经过注浆后承载力明显比未注浆桩提高幅度大。这是因为：①桩端注浆，在桩端形成一个较大的一个扩大头，这样就相当于增加桩端的受力面积，相应的承载力就提高较大，然而，该扩大头和未注浆桩的扩大头不尽相同，主要表现在未注浆桩的扩大头可以提高桩的承载力，但扩大头上部一段桩的长度不能计算桩侧阻力（桩基规范规定），而注浆桩不但在桩端形成扩大头提高承载力，而且浆液随着桩的侧壁向上爬升，这样提高了桩侧的摩阻力，因此，桩侧阻力和桩端阻力同时增加。②桩端注浆改善了桩端土的性质，使桩端模量增大，同时，在注浆时，浆液沿着桩侧向上爬升，按照桩基规范，浆液爬升高度可达6米，这样，桩的侧壁阻力增加，这样，桩的整体承载力就提高。

2）沉降方面：

从载荷试验p-s曲线上分析，未注浆桩的沉降量较大，而注浆单桩沉降较小，这一点已经有很多工程得到结论。这主要的原因桩体注浆后在桩端形成的扩大头，受力面积增大，按照桩基规范，桩端面积增大，桩端附加应力减小，这样，对桩端土的附加应力就比较小，所以，沉降比未注浆的桩要小。另一个原因是是桩端注浆改善了桩端土的模量，土的压缩性较小。综上所述，注浆后的桩沉降量比未注浆桩小。

（2）注浆群桩受力分析

1）承载力方面

通过图2-2可知，注浆群桩中的单桩承载力比未注浆单桩承载力大，但是和注浆单桩相比，承载力较小，注浆群桩中的基桩比注浆单桩承载力小的原因是虽然群桩进行了注浆，桩端土体得到了改善，但是，桩端形成的扩大头模量大，但是扩大头与扩大头之间土的模量相对还是较小，桩体仍然以摩擦型为主，仍然存在群桩效应，即桩与桩之间相互影响，这样的结果使得出现上述结果。

2）沉降方面

通过图2-2可知，注浆群桩中沉降比未注浆桩小的原因和注浆单桩一样，是因为桩端形成扩大头，增加了桩端截面积，这样减小了桩端的附加应力，在应力扩散中，土中的附加应力相应也较小，沉降较小，但是，注浆群桩沉降比注浆单桩沉降较大的原因在于群桩中存在群桩效应，桩体间相互影响，这样沉降就相对要大。

3.结论

通过未注浆单桩和注浆单桩的静载荷试验和群桩的有限元分析得到以下结论：

（1）从承载力方面讲，注浆单桩承载力提高幅度最大，而未注浆单桩承载力较低，注浆群桩中的基桩处于中间。

（2）从沉降方面讲，也有此规律，注浆单桩沉降量较小，注浆群桩沉降量次之，未注浆单桩沉降量最小。

工程，甚至建设项目，就形成一个多层次，大系统的模糊综合评判系统。这种方法理论性强，实用性好，并具有可操作性，结果客观合理，通过它的量化分析，可以为质量评定工作提供有益的信息。

在实际工程中往往是依据注浆单桩的载荷试验来设计注浆群桩，通过本文分析得出上述结论，在实际设计中需要注意的问题是不能完全根据注浆单桩的承载力来确定注浆群桩的承载力。而是需要分析具体工程地质特性、桩间距等一系列情况最终确定。

参考文献

[1] 高文生.后压浆灌注桩单桩承载力性状的研究[D].北京：中国建筑科学研究院，1997.

[2 ]黄吉龙、陈锦剑.桩端后注浆灌注桩竖向承载性能的数值分析[J].上海交通大学学报，2006.40（12）.

[3] 黄生根、曹辉.软土地基中应用后压浆技术的机理研究[J].岩土工程技术，2002.16（1）.

[4] 张忠苗、张乾青.后注浆抗压桩受力性状的实验研究[J].岩土力学与工程学报，2009.28（3）.

[5] GB 94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：住房和城乡建设部，2008.

摘 要：钻孔灌注桩桩侧和桩端注浆技术在实际工程中得到了广泛的应用，工程中对注浆桩桩竖向承载力的确定进行了静载荷试验，取得了许多有益的结论，但是目前由于在实际工程中做静载荷试验费用较高，而且一般都做的实验是单桩，但实际上许多工程往往都是采用群桩，然而，注浆群桩和注浆单注在各个方面有明显的不同，故本文通过对钻孔灌注桩桩端注浆群桩和注浆单桩的承载机理及性状的分析，得出注浆群桩和单桩的异同点。

关键词：桩端注浆；群桩；单桩；分析

0.引言

钻孔灌注桩在实际工程中得到了广泛的应用，而桩侧和桩端注浆是解决灌注桩承载力不足和沉降过大的一种有效的方法在工程中得到越来越多的认可。但是由于理论存在诸多问题，导致在实际工程中存在一定的盲目性，比如，注浆时间是多长，注浆量是多少，注浆后桩的承载力是多少等一系列问题尚不能完全解决，还有，注浆群桩理论尚不成熟，但在实际工程中往往都用的是群桩，注浆单桩和注浆群桩存在哪些异同点在工程试桩时是无法解决这个问题。故本文通过有限元分析注浆单桩的承载性状和注浆群桩的承载性状，得到一些有益的结论。

1.模型的建立

本文有限元分析的计算参数及模型。桩、土、垫层及承台均采用节点SOLID42单元；网格由程序自动完成，在桩顶和桩端进行网格加密；计算域水平方向从荷载板边缘延伸一倍荷载板宽度，竖向方向计算至桩端一倍桩长。边界条件为：两侧边均无水平位移，底边完全固定。计算采用各材料的力学参数见表1-1，对某些参数影响作用进行分析时，它的取值有所变化。

本文所选取的参数来自于浙江某地的实际工程，且进行了注浆单桩的载荷试验。

由于实际工程比较复杂，有限元模型不可能将实际情况全面考虑，因此，为使问题简化，在有限元计算中做如下假定：

①同一种材料具均质、各向同性性；

②土体界面及承台与垫层之间均无相对滑移；

③把地基土只划分为一个土层。

④桩间土体和垫层为连续的弹塑性体，符合Drucker-Prager模型；

⑤ 桩体和基础均为线弹性体。

注浆群桩和未注浆群桩的桩长取30米，桩径取1米。桩间距采用1.5米、2米和2.5米进行6桩分析，采用一般进行分析。

建立有限模型与实际工程中注浆单桩进行了对比分析，得到的结论是该模型中所提供的参 数基本上是符合该工程的实际工程地质条件。

2.注浆单桩和注浆群桩中基桩桩体性状分析

（1）注浆单桩受力分析

1）承载力方面

通过图2-1中单桩注浆实验载荷试验的结果分析得到，桩端经过注浆后承载力明显比未注浆桩提高幅度大。这是因为：①桩端注浆，在桩端形成一个较大的一个扩大头，这样就相当于增加桩端的受力面积，相应的承载力就提高较大，然而，该扩大头和未注浆桩的扩大头不尽相同，主要表现在未注浆桩的扩大头可以提高桩的承载力，但扩大头上部一段桩的长度不能计算桩侧阻力（桩基规范规定），而注浆桩不但在桩端形成扩大头提高承载力，而且浆液随着桩的侧壁向上爬升，这样提高了桩侧的摩阻力，因此，桩侧阻力和桩端阻力同时增加。②桩端注浆改善了桩端土的性质，使桩端模量增大，同时，在注浆时，浆液沿着桩侧向上爬升，按照桩基规范，浆液爬升高度可达6米，这样，桩的侧壁阻力增加，这样，桩的整体承载力就提高。

2）沉降方面：

从载荷试验p-s曲线上分析，未注浆桩的沉降量较大，而注浆单桩沉降较小，这一点已经有很多工程得到结论。这主要的原因桩体注浆后在桩端形成的扩大头，受力面积增大，按照桩基规范，桩端面积增大，桩端附加应力减小，这样，对桩端土的附加应力就比较小，所以，沉降比未注浆的桩要小。另一个原因是是桩端注浆改善了桩端土的模量，土的压缩性较小。综上所述，注浆后的桩沉降量比未注浆桩小。

（2）注浆群桩受力分析

1）承载力方面

通过图2-2可知，注浆群桩中的单桩承载力比未注浆单桩承载力大，但是和注浆单桩相比，承载力较小，注浆群桩中的基桩比注浆单桩承载力小的原因是虽然群桩进行了注浆，桩端土体得到了改善，但是，桩端形成的扩大头模量大，但是扩大头与扩大头之间土的模量相对还是较小，桩体仍然以摩擦型为主，仍然存在群桩效应，即桩与桩之间相互影响，这样的结果使得出现上述结果。

2）沉降方面

通过图2-2可知，注浆群桩中沉降比未注浆桩小的原因和注浆单桩一样，是因为桩端形成扩大头，增加了桩端截面积，这样减小了桩端的附加应力，在应力扩散中，土中的附加应力相应也较小，沉降较小，但是，注浆群桩沉降比注浆单桩沉降较大的原因在于群桩中存在群桩效应，桩体间相互影响，这样沉降就相对要大。

3.结论

通过未注浆单桩和注浆单桩的静载荷试验和群桩的有限元分析得到以下结论：

（1）从承载力方面讲，注浆单桩承载力提高幅度最大，而未注浆单桩承载力较低，注浆群桩中的基桩处于中间。

（2）从沉降方面讲，也有此规律，注浆单桩沉降量较小，注浆群桩沉降量次之，未注浆单桩沉降量最小。

工程，甚至建设项目，就形成一个多层次，大系统的模糊综合评判系统。这种方法理论性强，实用性好，并具有可操作性，结果客观合理，通过它的量化分析，可以为质量评定工作提供有益的信息。

在实际工程中往往是依据注浆单桩的载荷试验来设计注浆群桩，通过本文分析得出上述结论，在实际设计中需要注意的问题是不能完全根据注浆单桩的承载力来确定注浆群桩的承载力。而是需要分析具体工程地质特性、桩间距等一系列情况最终确定。

参考文献

[1] 高文生.后压浆灌注桩单桩承载力性状的研究[D].北京：中国建筑科学研究院，1997.

[2 ]黄吉龙、陈锦剑.桩端后注浆灌注桩竖向承载性能的数值分析[J].上海交通大学学报，2006.40（12）.

[3] 黄生根、曹辉.软土地基中应用后压浆技术的机理研究[J].岩土工程技术，2002.16（1）.

[4] 张忠苗、张乾青.后注浆抗压桩受力性状的实验研究[J].岩土力学与工程学报，2009.28（3）.

[5] GB 94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：住房和城乡建设部，2008.

摘 要：钻孔灌注桩桩侧和桩端注浆技术在实际工程中得到了广泛的应用，工程中对注浆桩桩竖向承载力的确定进行了静载荷试验，取得了许多有益的结论，但是目前由于在实际工程中做静载荷试验费用较高，而且一般都做的实验是单桩，但实际上许多工程往往都是采用群桩，然而，注浆群桩和注浆单注在各个方面有明显的不同，故本文通过对钻孔灌注桩桩端注浆群桩和注浆单桩的承载机理及性状的分析，得出注浆群桩和单桩的异同点。

关键词：桩端注浆；群桩；单桩；分析

0.引言

钻孔灌注桩在实际工程中得到了广泛的应用，而桩侧和桩端注浆是解决灌注桩承载力不足和沉降过大的一种有效的方法在工程中得到越来越多的认可。但是由于理论存在诸多问题，导致在实际工程中存在一定的盲目性，比如，注浆时间是多长，注浆量是多少，注浆后桩的承载力是多少等一系列问题尚不能完全解决，还有，注浆群桩理论尚不成熟，但在实际工程中往往都用的是群桩，注浆单桩和注浆群桩存在哪些异同点在工程试桩时是无法解决这个问题。故本文通过有限元分析注浆单桩的承载性状和注浆群桩的承载性状，得到一些有益的结论。

1.模型的建立

本文有限元分析的计算参数及模型。桩、土、垫层及承台均采用节点SOLID42单元；网格由程序自动完成，在桩顶和桩端进行网格加密；计算域水平方向从荷载板边缘延伸一倍荷载板宽度，竖向方向计算至桩端一倍桩长。边界条件为：两侧边均无水平位移，底边完全固定。计算采用各材料的力学参数见表1-1，对某些参数影响作用进行分析时，它的取值有所变化。

本文所选取的参数来自于浙江某地的实际工程，且进行了注浆单桩的载荷试验。

由于实际工程比较复杂，有限元模型不可能将实际情况全面考虑，因此，为使问题简化，在有限元计算中做如下假定：

①同一种材料具均质、各向同性性；

②土体界面及承台与垫层之间均无相对滑移；

③把地基土只划分为一个土层。

④桩间土体和垫层为连续的弹塑性体，符合Drucker-Prager模型；

⑤ 桩体和基础均为线弹性体。

注浆群桩和未注浆群桩的桩长取30米，桩径取1米。桩间距采用1.5米、2米和2.5米进行6桩分析，采用一般进行分析。

建立有限模型与实际工程中注浆单桩进行了对比分析，得到的结论是该模型中所提供的参 数基本上是符合该工程的实际工程地质条件。

2.注浆单桩和注浆群桩中基桩桩体性状分析

（1）注浆单桩受力分析

1）承载力方面

通过图2-1中单桩注浆实验载荷试验的结果分析得到，桩端经过注浆后承载力明显比未注浆桩提高幅度大。这是因为：①桩端注浆，在桩端形成一个较大的一个扩大头，这样就相当于增加桩端的受力面积，相应的承载力就提高较大，然而，该扩大头和未注浆桩的扩大头不尽相同，主要表现在未注浆桩的扩大头可以提高桩的承载力，但扩大头上部一段桩的长度不能计算桩侧阻力（桩基规范规定），而注浆桩不但在桩端形成扩大头提高承载力，而且浆液随着桩的侧壁向上爬升，这样提高了桩侧的摩阻力，因此，桩侧阻力和桩端阻力同时增加。②桩端注浆改善了桩端土的性质，使桩端模量增大，同时，在注浆时，浆液沿着桩侧向上爬升，按照桩基规范，浆液爬升高度可达6米，这样，桩的侧壁阻力增加，这样，桩的整体承载力就提高。

2）沉降方面：

从载荷试验p-s曲线上分析，未注浆桩的沉降量较大，而注浆单桩沉降较小，这一点已经有很多工程得到结论。这主要的原因桩体注浆后在桩端形成的扩大头，受力面积增大，按照桩基规范，桩端面积增大，桩端附加应力减小，这样，对桩端土的附加应力就比较小，所以，沉降比未注浆的桩要小。另一个原因是是桩端注浆改善了桩端土的模量，土的压缩性较小。综上所述，注浆后的桩沉降量比未注浆桩小。

（2）注浆群桩受力分析

1）承载力方面

通过图2-2可知，注浆群桩中的单桩承载力比未注浆单桩承载力大，但是和注浆单桩相比，承载力较小，注浆群桩中的基桩比注浆单桩承载力小的原因是虽然群桩进行了注浆，桩端土体得到了改善，但是，桩端形成的扩大头模量大，但是扩大头与扩大头之间土的模量相对还是较小，桩体仍然以摩擦型为主，仍然存在群桩效应，即桩与桩之间相互影响，这样的结果使得出现上述结果。

2）沉降方面

通过图2-2可知，注浆群桩中沉降比未注浆桩小的原因和注浆单桩一样，是因为桩端形成扩大头，增加了桩端截面积，这样减小了桩端的附加应力，在应力扩散中，土中的附加应力相应也较小，沉降较小，但是，注浆群桩沉降比注浆单桩沉降较大的原因在于群桩中存在群桩效应，桩体间相互影响，这样沉降就相对要大。

3.结论

通过未注浆单桩和注浆单桩的静载荷试验和群桩的有限元分析得到以下结论：

（1）从承载力方面讲，注浆单桩承载力提高幅度最大，而未注浆单桩承载力较低，注浆群桩中的基桩处于中间。

（2）从沉降方面讲，也有此规律，注浆单桩沉降量较小，注浆群桩沉降量次之，未注浆单桩沉降量最小。

工程，甚至建设项目，就形成一个多层次，大系统的模糊综合评判系统。这种方法理论性强，实用性好，并具有可操作性，结果客观合理，通过它的量化分析，可以为质量评定工作提供有益的信息。

在实际工程中往往是依据注浆单桩的载荷试验来设计注浆群桩，通过本文分析得出上述结论，在实际设计中需要注意的问题是不能完全根据注浆单桩的承载力来确定注浆群桩的承载力。而是需要分析具体工程地质特性、桩间距等一系列情况最终确定。

参考文献

[1] 高文生.后压浆灌注桩单桩承载力性状的研究[D].北京：中国建筑科学研究院，1997.

[2 ]黄吉龙、陈锦剑.桩端后注浆灌注桩竖向承载性能的数值分析[J].上海交通大学学报，2006.40（12）.

[3] 黄生根、曹辉.软土地基中应用后压浆技术的机理研究[J].岩土工程技术，2002.16（1）.

[4] 张忠苗、张乾青.后注浆抗压桩受力性状的实验研究[J].岩土力学与工程学报，2009.28（3）.

[5] GB 94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：住房和城乡建设部，2008.