樁端存在軟弱夾層的鉆孔樁后注漿應用效果分析

杜長虹（天水師范學院,甘肅天水731000）

樁端存在軟弱夾層的鉆孔樁后注漿應用效果分析

杜長虹
（天水師范學院,甘肅天水731000）

摘要：運用SAP2000軟件，結合工程實例，分析了樁端存在軟弱夾層時，后注漿技術可以有效的提高樁端承載力和樁側摩阻力，為灌注樁設計和施工提供依據。

關鍵詞：承載力；后注漿；數值分析；軟弱夾層??

鉆孔灌注樁已廣泛應用于軟土地基的高層建筑基礎中，但鉆孔樁施工中孔底沉渣很難清理干凈，會降低樁的承載力，因而后注漿鉆孔灌注樁應運而生。許多學者在后注漿灌注樁的工藝、荷載傳遞機理及提高承載力等方面做了大量工作[1-3]。其中，陳蘭云等對飽和軟土中鉆孔灌注樁豎向承載力時效分析。為了進一步研究當樁端存在軟弱夾層時，后注漿鉆孔樁承載力變化情況，本文采用SAP2000軟件對樁端存在軟弱夾層的后注漿鉆孔樁進行數值計算，所得數據與工程實例比較。

1本構關系

為了簡化模型，認為材料破壞的同時樁也失去承載能力，并且開裂的混凝土不能在設計計算中不考慮?？紤]樁、土的共同作用，樁、土均看作彈塑性材料。因此，樁采用彈塑性本構模型，土體采用Mohr-Coulomb理想彈塑性模型。

2軟件分析

某寫字樓工程中試樁XZ3，運用SAP2000建立灌注樁注漿前、后與周圍土體相互作用的模型進行數值計算。

2.1有限元模型

（1）模型建立。建?；炯僭O:1）與土成90°，樁-接觸面-土體體在同一平面；2）在成樁時對周圍土沒有影響；3）采用接觸面單元模擬樁側壁與土之間的界面。模型以樁為中心兩邊土體對稱建立平面。土層兩側受水平約束力，第三層土體下邊界受豎向和水平約束力。認為樁體剛度大于土體。

幾何性質：土體直徑36m，第一層填土厚1.75m，第二層粉質粘土厚2.15m，第三層中粗?；◢弾r中風化帶厚6.75m；樁徑0.8m，樁長6.3m，樁入巖深度2.85m。樁端下存在約1.2m長的強風化泥巖巖脈，巖脈傾角約60°，巖脈下為中風化花崗巖。

（2）計算參數。本文分析的是鉆孔灌注樁注漿前、后承載力變化情況，因此，計算參數中樁的參數一直不變，土體的參數隨注漿前后土的情況不同變化。注漿前后土體數只有中粗?；◢弾r和軟弱巖層強風化泥巖的變形模量增加了80%，其他參數如粘聚力、內摩擦角均沒有變化。

（3）加載情況。根據土體特點，荷載直接加到樁頂，模擬樁靜載試驗中的分級加載過程。按要求加載10級，第一次加載為2393KN，后面每次加載1196KN。

2.2模擬及實例分析

（1）樁注漿前靜載試驗及模擬對比分析。對二維模型進行加載模擬后，得XZ3樁注漿前數值模擬荷載-位移曲線。將XZ3樁注漿前靜載試驗荷載-位移曲線和數值模擬荷載-位移曲線繪制為圖1。

圖1計算值和試驗值的荷載-位移曲線

圖1中兩條曲線的走勢基本一致，誤差范圍在12%～17%。差生誤差的原因是數值模擬中對混凝土材料和土層都作了一定的簡化。雖然計算值比試驗值小12%～17%，誤差相對偏大，但就理論研究來說，此種方法可用，可以繼續用此法研究。

（2）樁注漿前、后豎向承載力對比分析。通過有限元模擬樁端注漿后土層情況，得出樁注漿前、后Q～S曲線，如圖2。

鉆孔灌注樁的缺點之一是孔底清查不是很徹底，會使樁端承載力降低，同時樁端存在軟弱夾層也會使樁端承載力降低，后注漿不僅使水泥漿液固化還改善樁端土軟弱夾層性質，提高了樁端承載力。

通過有限元模擬樁側注漿前、后土層情況，得出樁軸向力為9569KN時注漿前、后樁側摩阻力分布，如圖3。

圖2樁端注漿前、后Q～S曲線（左）

圖3樁端注漿前、后樁側摩阻力分布（右）

通過樁端后注漿同時也可以提高樁側的摩阻力。在注漿時，后注漿液會從樁的頂端流出來，這也是說漿液也改善了樁側土的性質。

3結語

（1）工程實例試驗值與SAP2000軟件進行計算數據進行對比分析，得出當樁端存在軟弱夾層時，樁端后注漿工藝可以有效提高樁端承載力。還得出采用此方法進行研究是可行的。

（2）樁端后注漿的樁側摩阻力值高于沒有注漿的鉆孔灌注樁。后注漿液對改善樁側土體的性質起到了積極的作用。

（3）從模擬數據可以分析出，后注漿灌注樁使樁土聯系更加緊密，使它們更好的協同工作。

參考文獻：

[1]汪鵬程,朱向榮.鉆孔灌注樁側摩阻力靜載試驗與有限元分析[J].路基工程,2008,3(06):72-73.

[2]何劍.后注漿鉆孔灌注樁樁承載力性狀試驗研究[J].巖土工程學報,2002,106(06):743-746.

[3]王俊杰,朱俊高.不同樁底地層超長樁工作性能的數值模擬[J].巖土力學,2005,26(02):12-15.

作者簡介：杜長虹（1979-），女，內蒙古人，碩士研究生，講師，研究方向：結構工程。