鉆孔灌注樁注漿群樁的承載力分析

摘 要：工程中對樁端注漿后鉆孔灌注樁承載力實驗往往是做單樁豎向承載力的靜載荷實驗，得到的實驗數(shù)據(jù)是單樁的承載力，但是在設(shè)計時經(jīng)常按照群樁注漿設(shè)計，而注漿群樁和注漿單樁承載的受力機(jī)理是有所不同。本文通過有限元軟件分析不同樁端土模量、不同樁間距大小和不同漿泡尺寸對注漿群樁的承載力的影響分析，得出一些結(jié)論。

關(guān)鍵詞：注漿；群樁；承載力

Abstract： This project after grouting Bored pile bearing capacity test is often done vertical bearing capacity of static load test， the experimental data is pile bearing capacity， but often follow in the design of pile groups grouting design， stress mechanism and grouting pile grouting pile group is carrying different. Effects of different soil modulus pile end， pile spacing different sizes and different grouting slurry bubble size on the bearing capacity of pile group analysis， draw some conclusions in this article by the finite element analysis software.

Key words： grouting； pile group； Carrying Capacity

0.引言

在工程中，鉆孔灌注樁由于其優(yōu)點而得到廣泛發(fā)展，但是由于其存在側(cè)壁泥漿護(hù)臂而存在泥皮效應(yīng)和樁端存在沉渣問題而降低了該樁型的承載力，上個世紀(jì)60年代以來， 樁端和樁側(cè)注漿能夠克服灌注樁的上述缺點而得到了廣泛應(yīng)用，但是由于工程中往往使用群樁作為基礎(chǔ)承受上部荷載，但是關(guān)于注漿群樁的實驗和理論資料非常少，原位測試中做的靜載荷試驗也都是單樁實驗，但是單樁和群樁存在很多不同的問題，拿著單樁載荷試驗的結(jié)論套用在群樁上顯然缺乏說服力，因此，本為用有限元軟件分析探討注漿群樁的受力機(jī)理，取得一些結(jié)論。

1.有限元模型的建立

本文有限元分析的計算參數(shù)及模型。樁、土、墊層及承臺均采用節(jié)點SOLID42單元；網(wǎng)格由程序自動完成，在樁頂和樁端進(jìn)行網(wǎng)格加密；計算域水平方向從荷載板邊緣延伸一倍荷載板寬度，豎向方向計算至樁端一倍樁長。邊界條件為：兩側(cè)邊均無水平位移，底邊完全固定。計算采用的各材料的力學(xué)參數(shù)見表1，對某些參數(shù)影響作用進(jìn)行分析時，它的取值有所變化。

由于實際工程比較復(fù)雜，有限元模型不可能將實際情況全面考慮，因此，為使問題簡化，在有限元計算中做如下假定：

①同一種材料具均質(zhì)、各向同性性；

②土體界面及承臺與墊層之間均無相對滑移；

③把地基土只劃分為一個土層。

④樁間土體和墊層為連續(xù)的彈塑性體，符合Drucker-Prager模型；

⑤ 樁體和基礎(chǔ)均為線彈性體。

注漿群的樁長取30米，樁徑取0.8米。建立有限模型與實際工程中注漿單樁進(jìn)行了對比分析，得到的結(jié)論是該模型中所提供的參數(shù)基本上是符合該工程的實際工程地質(zhì)條件。

2.樁端土模量的變化對樁的承載力影響

通過圖1分析所得：在其他情況不變：樁長不變、樁徑不變、樁端注漿的漿泡尺寸和模量不變的情況下，只是改變樁端土的模量，樁端模量由5map到20mpa，（實際上就是樁端采用工程性質(zhì)不同的土做持力層。）從圖中可知，隨著樁端土模量的增加，注漿群樁的承載力逐漸增大，而且模量越大，承載力增加的效果越明顯，這主要是隨著樁端土模量的增加，樁端土的性質(zhì)得以改善，樁端土的抗剪強(qiáng)度增加的緣故。

3.樁間距對的樁承載力影響

從圖2中可知，其他條件不變，只是改變樁與樁之間的距離，樁的間距取4d、5d和6d，隨著樁間距的增加，樁的承載力增加，主要是樁間距增加，群樁效應(yīng)減小，這樣群樁中的基樁承載力增大的緣故，但是通過圖中可知注漿群樁承載力增加的幅度不是很明顯，主要是因為樁端注漿群樁，樁端漿泡尺寸一定的情況下，間距增大，漿泡在樁端無法連成一片，漿泡間的土在注漿時受到漿泡的擠密效果也不是很好，其工程性質(zhì)較差，在受到上部荷載的作用下，樁端剪切破壞可能就從這個薄弱的地方破壞，導(dǎo)致整個樁的承載力的降低，這一點和未注漿群樁的受力是完全不同，未注漿群樁中隨著樁間距的增加，群樁效應(yīng)減小，樁與樁之間的影響減小，基樁的承載力增加，樁間距越大，這種效果越明顯，但是注漿群樁間距增大，群樁效應(yīng)減小，但漿泡聯(lián)系減小，承載力反倒不是很高。因此，注漿群樁的間距和漿泡大小應(yīng)取一個最佳值，而不能套用《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中的樁的間距值。

4.樁端注漿尺寸大小對樁的承載力的影響

從圖3中可知，在樁端沒有注漿時，群樁的承載力較低，將樁端注漿后樁的承載力提高明顯，而且隨著漿泡尺寸的增加，樁的承載力逐漸增加，且增大幅度較大，這主要是因為隨著漿泡尺寸的增加，從一方面講，增加了樁端的尺寸，相當(dāng)于在樁端形成了一個擴(kuò)大頭，這樣能夠增加樁的承載力，從另一方面講，在樁端形成漿泡時，利用高壓將水泥漿液壓入樁端土中，壓漿壓力一般為幾兆帕，這樣大的壓力下，樁端附近周圍土體雖然可能沒有被注入漿體，但是土體被擠密，改善其工程性質(zhì)，土的工程性質(zhì)較未注漿時的性質(zhì)要好，在群樁中，漿泡尺寸增大，在樁端底部漿泡近似形成一個承臺，這樣就在樁端形成一個良好的受力環(huán)境，增大了樁的承載力。

5.結(jié)論

通過上述對注漿群樁樁端土模量、樁間距、漿泡尺寸不同的分析得出以下結(jié)論：

1）樁端土模量對樁承載力的提高起到至關(guān)重要的作用，樁端土模量大則樁的承載力大。

2）隨著樁間距的增加，其他條件一定，隨著樁間距的增加，群樁效應(yīng)減小，群樁承載力有提高的趨勢，但是承載力提高幅度不是很大。主要是因為雖然群樁效應(yīng)減小，但同時漿泡間的聯(lián)系也減小。

3）其他條件不變，隨著樁端注漿漿泡的尺寸增加，樁的承載力增加。

綜上所述幾點，對于群樁的承載力有較大影響，由于注漿是一個比較復(fù)雜的問題，許多問題還需進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 何劍.后注漿鉆孔灌注樁承載性狀實驗研究[J].巖土工程學(xué)報，2002.24（6）；

[2] 張忠苗、辛公鋒.不同持力層鉆孔樁樁底后注漿應(yīng)用效應(yīng)分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2002.23（6）；

[3] 張曉煒、黃根生.鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)理論與應(yīng)用[M].武漢：地質(zhì)大學(xué)出版社，2007.

[4] 楊坪、唐益群等.砂卵（礫）石層模擬注漿實驗研究[J].巖土工程學(xué)報，2006.28（2）；

[5] 胡春林、李向東等.后壓漿鉆孔灌注樁單樁豎向承載力特性研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2001，20（4）；

[6] 葛家良、陸士良.注漿模擬實驗及其應(yīng)用研究[J].巖土工程學(xué)報，1997，19（3）；

[7] 戰(zhàn)玉寶、宋曉輝等.巖土注漿理論研究進(jìn)展[J].路基工程，2010.2

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【文章編號】1627-6868（2017）05-0010-02

【作者簡介】王艷麗（1982-），女，工程師，長期從事巖土工程勘察和設(shè)計工作。吳斌（1979-），男，浙江義烏人，工程師，長期從事巖土工程勘察和設(shè)計工作。