桩端存在软弱夹层的钻孔桩后注浆应用效果分析

杜长虹（天水师范学院,甘肃天水731000）

桩端存在软弱夹层的钻孔桩后注浆应用效果分析

杜长虹
（天水师范学院,甘肃天水731000）

摘要：运用SAP2000软件，结合工程实例，分析了桩端存在软弱夹层时，后注浆技术可以有效的提高桩端承载力和桩侧摩阻力，为灌注桩设计和施工提供依据。

关键词：承载力；后注浆；数值分析；软弱夹层̓̓

钻孔灌注桩已广泛应用于软土地基的高层建筑基础中，但钻孔桩施工中孔底沉渣很难清理干净，会降低桩的承载力，因而后注浆钻孔灌注桩应运而生。许多学者在后注浆灌注桩的工艺、荷载传递机理及提高承载力等方面做了大量工作[1-3]。其中，陈兰云等对饱和软土中钻孔灌注桩竖向承载力时效分析。为了进一步研究当桩端存在软弱夹层时，后注浆钻孔桩承载力变化情况，本文采用SAP2000软件对桩端存在软弱夹层的后注浆钻孔桩进行数值计算，所得数据与工程实例比较。

1本构关系

为了简化模型，认为材料破坏的同时桩也失去承载能力，并且开裂的混凝土不能在设计计算中不考虑。考虑桩、土的共同作用，桩、土均看作弹塑性材料。因此，桩采用弹塑性本构模型，土体采用Mohr-Coulomb理想弹塑性模型。

2软件分析

某写字楼工程中试桩XZ3，运用SAP2000建立灌注桩注浆前、后与周围土体相互作用的模型进行数值计算。

2.1有限元模型

（1）模型建立。建模基本假设:1）与土成90°，桩-接触面-土体体在同一平面；2）在成桩时对周围土没有影响；3）采用接触面单元模拟桩侧壁与土之间的界面。模型以桩为中心两边土体对称建立平面。土层两侧受水平约束力，第三层土体下边界受竖向和水平约束力。认为桩体刚度大于土体。

几何性质：土体直径36m，第一层填土厚1.75m，第二层粉质粘土厚2.15m，第三层中粗粒花岗岩中风化带厚6.75m；桩径0.8m，桩长6.3m，桩入岩深度2.85m。桩端下存在约1.2m长的强风化泥岩岩脉，岩脉倾角约60°，岩脉下为中风化花岗岩。

（2）计算参数。本文分析的是钻孔灌注桩注浆前、后承载力变化情况，因此，计算参数中桩的参数一直不变，土体的参数随注浆前后土的情况不同变化。注浆前后土体数只有中粗粒花岗岩和软弱岩层强风化泥岩的变形模量增加了80%，其他参数如粘聚力、内摩擦角均没有变化。

（3）加载情况。根据土体特点，荷载直接加到桩顶，模拟桩静载试验中的分级加载过程。按要求加载10级，第一次加载为2393KN，后面每次加载1196KN。

2.2模拟及实例分析

（1）桩注浆前静载试验及模拟对比分析。对二维模型进行加载模拟后，得XZ3桩注浆前数值模拟荷载-位移曲线。将XZ3桩注浆前静载试验荷载-位移曲线和数值模拟荷载-位移曲线绘制为图1。

图1计算值和试验值的荷载-位移曲线

图1中两条曲线的走势基本一致，误差范围在12%～17%。差生误差的原因是数值模拟中对混凝土材料和土层都作了一定的简化。虽然计算值比试验值小12%～17%，误差相对偏大，但就理论研究来说，此种方法可用，可以继续用此法研究。

（2）桩注浆前、后竖向承载力对比分析。通过有限元模拟桩端注浆后土层情况，得出桩注浆前、后Q～S曲线，如图2。

钻孔灌注桩的缺点之一是孔底清查不是很彻底，会使桩端承载力降低，同时桩端存在软弱夹层也会使桩端承载力降低，后注浆不仅使水泥浆液固化还改善桩端土软弱夹层性质，提高了桩端承载力。

通过有限元模拟桩侧注浆前、后土层情况，得出桩轴向力为9569KN时注浆前、后桩侧摩阻力分布，如图3。

图2桩端注浆前、后Q～S曲线（左）

图3桩端注浆前、后桩侧摩阻力分布（右）

通过桩端后注浆同时也可以提高桩侧的摩阻力。在注浆时，后注浆液会从桩的顶端流出来，这也是说浆液也改善了桩侧土的性质。

3结语

（1）工程实例试验值与SAP2000软件进行计算数据进行对比分析，得出当桩端存在软弱夹层时，桩端后注浆工艺可以有效提高桩端承载力。还得出采用此方法进行研究是可行的。

（2）桩端后注浆的桩侧摩阻力值高于没有注浆的钻孔灌注桩。后注浆液对改善桩侧土体的性质起到了积极的作用。

（3）从模拟数据可以分析出，后注浆灌注桩使桩土联系更加紧密，使它们更好的协同工作。

参考文献：

[1]汪鹏程,朱向荣.钻孔灌注桩侧摩阻力静载试验与有限元分析[J].路基工程,2008,3(06):72-73.

[2]何剑.后注浆钻孔灌注桩桩承载力性状试验研究[J].岩土工程学报,2002,106(06):743-746.

[3]王俊杰,朱俊高.不同桩底地层超长桩工作性能的数值模拟[J].岩土力学,2005,26(02):12-15.

作者简介：杜长虹（1979-），女，内蒙古人，硕士研究生，讲师，研究方向：结构工程。