鉆孔灌注樁中注漿群樁和注漿單樁的比較分析研究

林群仙++李少和++黃曼

摘 要：鉆孔灌注樁樁側和樁端注漿技術在實際工程中得到了廣泛的應用，工程中對注漿樁樁豎向承載力的確定進行了靜載荷試驗，取得了許多有益的結論，但是目前由于在實際工程中做靜載荷試驗費用較高，而且一般都做的實驗是單樁，但實際上許多工程往往都是采用群樁，然而，注漿群樁和注漿單注在各個方面有明顯的不同，故本文通過對鉆孔灌注樁樁端注漿群樁和注漿單樁的承載機理及性狀的分析，得出注漿群樁和單樁的異同點。

關鍵詞：樁端注漿；群樁；單樁；分析

0.引言

鉆孔灌注樁在實際工程中得到了廣泛的應用，而樁側和樁端注漿是解決灌注樁承載力不足和沉降過大的一種有效的方法在工程中得到越來越多的認可。但是由于理論存在諸多問題，導致在實際工程中存在一定的盲目性，比如，注漿時間是多長，注漿量是多少，注漿后樁的承載力是多少等一系列問題尚不能完全解決，還有，注漿群樁理論尚不成熟，但在實際工程中往往都用的是群樁，注漿單樁和注漿群樁存在哪些異同點在工程試樁時是無法解決這個問題。故本文通過有限元分析注漿單樁的承載性狀和注漿群樁的承載性狀，得到一些有益的結論。

1.模型的建立

本文有限元分析的計算參數及模型。樁、土、墊層及承臺均采用節點SOLID42單元；網格由程序自動完成，在樁頂和樁端進行網格加密；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：兩側邊均無水平位移，底邊完全固定。計算采用各材料的力學參數見表1-1，對某些參數影響作用進行分析時，它的取值有所變化。

本文所選取的參數來自于浙江某地的實際工程，且進行了注漿單樁的載荷試驗。

由于實際工程比較復雜，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、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的彈塑性體，符合Drucker-Prager模型；

⑤ 樁體和基礎均為線彈性體。

注漿群樁和未注漿群樁的樁長取30米，樁徑取1米。樁間距采用1.5米、2米和2.5米進行6樁分析，采用一般進行分析。

建立有限模型與實際工程中注漿單樁進行了對比分析，得到的結論是該模型中所提供的參 數基本上是符合該工程的實際工程地質條件。

2.注漿單樁和注漿群樁中基樁樁體性狀分析

（1）注漿單樁受力分析

1）承載力方面

通過圖2-1中單樁注漿實驗載荷試驗的結果分析得到，樁端經過注漿后承載力明顯比未注漿樁提高幅度大。這是因為：①樁端注漿，在樁端形成一個較大的一個擴大頭，這樣就相當于增加樁端的受力面積，相應的承載力就提高較大，然而，該擴大頭和未注漿樁的擴大頭不盡相同，主要表現在未注漿樁的擴大頭可以提高樁的承載力，但擴大頭上部一段樁的長度不能計算樁側阻力（樁基規范規定），而注漿樁不但在樁端形成擴大頭提高承載力，而且漿液隨著樁的側壁向上爬升，這樣提高了樁側的摩阻力，因此，樁側阻力和樁端阻力同時增加。②樁端注漿改善了樁端土的性質，使樁端模量增大，同時，在注漿時，漿液沿著樁側向上爬升，按照樁基規范，漿液爬升高度可達6米，這樣，樁的側壁阻力增加，這樣，樁的整體承載力就提高。

2）沉降方面：

從載荷試驗p-s曲線上分析，未注漿樁的沉降量較大，而注漿單樁沉降較小，這一點已經有很多工程得到結論。這主要的原因樁體注漿后在樁端形成的擴大頭，受力面積增大，按照樁基規范，樁端面積增大，樁端附加應力減小，這樣，對樁端土的附加應力就比較小，所以，沉降比未注漿的樁要小。另一個原因是是樁端注漿改善了樁端土的模量，土的壓縮性較小。綜上所述，注漿后的樁沉降量比未注漿樁小。

（2）注漿群樁受力分析

1）承載力方面

通過圖2-2可知，注漿群樁中的單樁承載力比未注漿單樁承載力大，但是和注漿單樁相比，承載力較小，注漿群樁中的基樁比注漿單樁承載力小的原因是雖然群樁進行了注漿，樁端土體得到了改善，但是，樁端形成的擴大頭模量大，但是擴大頭與擴大頭之間土的模量相對還是較小，樁體仍然以摩擦型為主，仍然存在群樁效應，即樁與樁之間相互影響，這樣的結果使得出現上述結果。

2）沉降方面

通過圖2-2可知，注漿群樁中沉降比未注漿樁小的原因和注漿單樁一樣，是因為樁端形成擴大頭，增加了樁端截面積，這樣減小了樁端的附加應力，在應力擴散中，土中的附加應力相應也較小，沉降較小，但是，注漿群樁沉降比注漿單樁沉降較大的原因在于群樁中存在群樁效應，樁體間相互影響，這樣沉降就相對要大。

3.結論

通過未注漿單樁和注漿單樁的靜載荷試驗和群樁的有限元分析得到以下結論：

（1）從承載力方面講，注漿單樁承載力提高幅度最大，而未注漿單樁承載力較低，注漿群樁中的基樁處于中間。

（2）從沉降方面講，也有此規律，注漿單樁沉降量較小，注漿群樁沉降量次之，未注漿單樁沉降量最小。

工程，甚至建設項目，就形成一個多層次，大系統的模糊綜合評判系統。這種方法理論性強，實用性好，并具有可操作性，結果客觀合理，通過它的量化分析，可以為質量評定工作提供有益的信息。

在實際工程中往往是依據注漿單樁的載荷試驗來設計注漿群樁，通過本文分析得出上述結論，在實際設計中需要注意的問題是不能完全根據注漿單樁的承載力來確定注漿群樁的承載力。而是需要分析具體工程地質特性、樁間距等一系列情況最終確定。

參考文獻

[1] 高文生.后壓漿灌注樁單樁承載力性狀的研究[D].北京：中國建筑科學研究院，1997.

[2 ]黃吉龍、陳錦劍.樁端后注漿灌注樁豎向承載性能的數值分析[J].上海交通大學學報，2006.40（12）.

[3] 黃生根、曹輝.軟土地基中應用后壓漿技術的機理研究[J].巖土工程技術，2002.16（1）.

[4] 張忠苗、張乾青.后注漿抗壓樁受力性狀的實驗研究[J].巖土力學與工程學報，2009.28（3）.

[5] GB 94-2008.建筑樁基技術規范[S].北京：住房和城鄉建設部，2008.

摘 要：鉆孔灌注樁樁側和樁端注漿技術在實際工程中得到了廣泛的應用，工程中對注漿樁樁豎向承載力的確定進行了靜載荷試驗，取得了許多有益的結論，但是目前由于在實際工程中做靜載荷試驗費用較高，而且一般都做的實驗是單樁，但實際上許多工程往往都是采用群樁，然而，注漿群樁和注漿單注在各個方面有明顯的不同，故本文通過對鉆孔灌注樁樁端注漿群樁和注漿單樁的承載機理及性狀的分析，得出注漿群樁和單樁的異同點。

關鍵詞：樁端注漿；群樁；單樁；分析

0.引言

鉆孔灌注樁在實際工程中得到了廣泛的應用，而樁側和樁端注漿是解決灌注樁承載力不足和沉降過大的一種有效的方法在工程中得到越來越多的認可。但是由于理論存在諸多問題，導致在實際工程中存在一定的盲目性，比如，注漿時間是多長，注漿量是多少，注漿后樁的承載力是多少等一系列問題尚不能完全解決，還有，注漿群樁理論尚不成熟，但在實際工程中往往都用的是群樁，注漿單樁和注漿群樁存在哪些異同點在工程試樁時是無法解決這個問題。故本文通過有限元分析注漿單樁的承載性狀和注漿群樁的承載性狀，得到一些有益的結論。

1.模型的建立

本文有限元分析的計算參數及模型。樁、土、墊層及承臺均采用節點SOLID42單元；網格由程序自動完成，在樁頂和樁端進行網格加密；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：兩側邊均無水平位移，底邊完全固定。計算采用各材料的力學參數見表1-1，對某些參數影響作用進行分析時，它的取值有所變化。

本文所選取的參數來自于浙江某地的實際工程，且進行了注漿單樁的載荷試驗。

由于實際工程比較復雜，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、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的彈塑性體，符合Drucker-Prager模型；

⑤ 樁體和基礎均為線彈性體。

注漿群樁和未注漿群樁的樁長取30米，樁徑取1米。樁間距采用1.5米、2米和2.5米進行6樁分析，采用一般進行分析。

建立有限模型與實際工程中注漿單樁進行了對比分析，得到的結論是該模型中所提供的參 數基本上是符合該工程的實際工程地質條件。

2.注漿單樁和注漿群樁中基樁樁體性狀分析

（1）注漿單樁受力分析

1）承載力方面

通過圖2-1中單樁注漿實驗載荷試驗的結果分析得到，樁端經過注漿后承載力明顯比未注漿樁提高幅度大。這是因為：①樁端注漿，在樁端形成一個較大的一個擴大頭，這樣就相當于增加樁端的受力面積，相應的承載力就提高較大，然而，該擴大頭和未注漿樁的擴大頭不盡相同，主要表現在未注漿樁的擴大頭可以提高樁的承載力，但擴大頭上部一段樁的長度不能計算樁側阻力（樁基規范規定），而注漿樁不但在樁端形成擴大頭提高承載力，而且漿液隨著樁的側壁向上爬升，這樣提高了樁側的摩阻力，因此，樁側阻力和樁端阻力同時增加。②樁端注漿改善了樁端土的性質，使樁端模量增大，同時，在注漿時，漿液沿著樁側向上爬升，按照樁基規范，漿液爬升高度可達6米，這樣，樁的側壁阻力增加，這樣，樁的整體承載力就提高。

2）沉降方面：

從載荷試驗p-s曲線上分析，未注漿樁的沉降量較大，而注漿單樁沉降較小，這一點已經有很多工程得到結論。這主要的原因樁體注漿后在樁端形成的擴大頭，受力面積增大，按照樁基規范，樁端面積增大，樁端附加應力減小，這樣，對樁端土的附加應力就比較小，所以，沉降比未注漿的樁要小。另一個原因是是樁端注漿改善了樁端土的模量，土的壓縮性較小。綜上所述，注漿后的樁沉降量比未注漿樁小。

（2）注漿群樁受力分析

1）承載力方面

通過圖2-2可知，注漿群樁中的單樁承載力比未注漿單樁承載力大，但是和注漿單樁相比，承載力較小，注漿群樁中的基樁比注漿單樁承載力小的原因是雖然群樁進行了注漿，樁端土體得到了改善，但是，樁端形成的擴大頭模量大，但是擴大頭與擴大頭之間土的模量相對還是較小，樁體仍然以摩擦型為主，仍然存在群樁效應，即樁與樁之間相互影響，這樣的結果使得出現上述結果。

2）沉降方面

通過圖2-2可知，注漿群樁中沉降比未注漿樁小的原因和注漿單樁一樣，是因為樁端形成擴大頭，增加了樁端截面積，這樣減小了樁端的附加應力，在應力擴散中，土中的附加應力相應也較小，沉降較小，但是，注漿群樁沉降比注漿單樁沉降較大的原因在于群樁中存在群樁效應，樁體間相互影響，這樣沉降就相對要大。

3.結論

通過未注漿單樁和注漿單樁的靜載荷試驗和群樁的有限元分析得到以下結論：

（1）從承載力方面講，注漿單樁承載力提高幅度最大，而未注漿單樁承載力較低，注漿群樁中的基樁處于中間。

（2）從沉降方面講，也有此規律，注漿單樁沉降量較小，注漿群樁沉降量次之，未注漿單樁沉降量最小。

工程，甚至建設項目，就形成一個多層次，大系統的模糊綜合評判系統。這種方法理論性強，實用性好，并具有可操作性，結果客觀合理，通過它的量化分析，可以為質量評定工作提供有益的信息。

在實際工程中往往是依據注漿單樁的載荷試驗來設計注漿群樁，通過本文分析得出上述結論，在實際設計中需要注意的問題是不能完全根據注漿單樁的承載力來確定注漿群樁的承載力。而是需要分析具體工程地質特性、樁間距等一系列情況最終確定。

參考文獻

[1] 高文生.后壓漿灌注樁單樁承載力性狀的研究[D].北京：中國建筑科學研究院，1997.

[2 ]黃吉龍、陳錦劍.樁端后注漿灌注樁豎向承載性能的數值分析[J].上海交通大學學報，2006.40（12）.

[3] 黃生根、曹輝.軟土地基中應用后壓漿技術的機理研究[J].巖土工程技術，2002.16（1）.

[4] 張忠苗、張乾青.后注漿抗壓樁受力性狀的實驗研究[J].巖土力學與工程學報，2009.28（3）.

[5] GB 94-2008.建筑樁基技術規范[S].北京：住房和城鄉建設部，2008.

摘 要：鉆孔灌注樁樁側和樁端注漿技術在實際工程中得到了廣泛的應用，工程中對注漿樁樁豎向承載力的確定進行了靜載荷試驗，取得了許多有益的結論，但是目前由于在實際工程中做靜載荷試驗費用較高，而且一般都做的實驗是單樁，但實際上許多工程往往都是采用群樁，然而，注漿群樁和注漿單注在各個方面有明顯的不同，故本文通過對鉆孔灌注樁樁端注漿群樁和注漿單樁的承載機理及性狀的分析，得出注漿群樁和單樁的異同點。

關鍵詞：樁端注漿；群樁；單樁；分析

0.引言

鉆孔灌注樁在實際工程中得到了廣泛的應用，而樁側和樁端注漿是解決灌注樁承載力不足和沉降過大的一種有效的方法在工程中得到越來越多的認可。但是由于理論存在諸多問題，導致在實際工程中存在一定的盲目性，比如，注漿時間是多長，注漿量是多少，注漿后樁的承載力是多少等一系列問題尚不能完全解決，還有，注漿群樁理論尚不成熟，但在實際工程中往往都用的是群樁，注漿單樁和注漿群樁存在哪些異同點在工程試樁時是無法解決這個問題。故本文通過有限元分析注漿單樁的承載性狀和注漿群樁的承載性狀，得到一些有益的結論。

1.模型的建立

本文有限元分析的計算參數及模型。樁、土、墊層及承臺均采用節點SOLID42單元；網格由程序自動完成，在樁頂和樁端進行網格加密；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：兩側邊均無水平位移，底邊完全固定。計算采用各材料的力學參數見表1-1，對某些參數影響作用進行分析時，它的取值有所變化。

本文所選取的參數來自于浙江某地的實際工程，且進行了注漿單樁的載荷試驗。

由于實際工程比較復雜，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、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的彈塑性體，符合Drucker-Prager模型；

⑤ 樁體和基礎均為線彈性體。

注漿群樁和未注漿群樁的樁長取30米，樁徑取1米。樁間距采用1.5米、2米和2.5米進行6樁分析，采用一般進行分析。

建立有限模型與實際工程中注漿單樁進行了對比分析，得到的結論是該模型中所提供的參 數基本上是符合該工程的實際工程地質條件。

2.注漿單樁和注漿群樁中基樁樁體性狀分析

（1）注漿單樁受力分析

1）承載力方面

通過圖2-1中單樁注漿實驗載荷試驗的結果分析得到，樁端經過注漿后承載力明顯比未注漿樁提高幅度大。這是因為：①樁端注漿，在樁端形成一個較大的一個擴大頭，這樣就相當于增加樁端的受力面積，相應的承載力就提高較大，然而，該擴大頭和未注漿樁的擴大頭不盡相同，主要表現在未注漿樁的擴大頭可以提高樁的承載力，但擴大頭上部一段樁的長度不能計算樁側阻力（樁基規范規定），而注漿樁不但在樁端形成擴大頭提高承載力，而且漿液隨著樁的側壁向上爬升，這樣提高了樁側的摩阻力，因此，樁側阻力和樁端阻力同時增加。②樁端注漿改善了樁端土的性質，使樁端模量增大，同時，在注漿時，漿液沿著樁側向上爬升，按照樁基規范，漿液爬升高度可達6米，這樣，樁的側壁阻力增加，這樣，樁的整體承載力就提高。

2）沉降方面：

從載荷試驗p-s曲線上分析，未注漿樁的沉降量較大，而注漿單樁沉降較小，這一點已經有很多工程得到結論。這主要的原因樁體注漿后在樁端形成的擴大頭，受力面積增大，按照樁基規范，樁端面積增大，樁端附加應力減小，這樣，對樁端土的附加應力就比較小，所以，沉降比未注漿的樁要小。另一個原因是是樁端注漿改善了樁端土的模量，土的壓縮性較小。綜上所述，注漿后的樁沉降量比未注漿樁小。

（2）注漿群樁受力分析

1）承載力方面

通過圖2-2可知，注漿群樁中的單樁承載力比未注漿單樁承載力大，但是和注漿單樁相比，承載力較小，注漿群樁中的基樁比注漿單樁承載力小的原因是雖然群樁進行了注漿，樁端土體得到了改善，但是，樁端形成的擴大頭模量大，但是擴大頭與擴大頭之間土的模量相對還是較小，樁體仍然以摩擦型為主，仍然存在群樁效應，即樁與樁之間相互影響，這樣的結果使得出現上述結果。

2）沉降方面

通過圖2-2可知，注漿群樁中沉降比未注漿樁小的原因和注漿單樁一樣，是因為樁端形成擴大頭，增加了樁端截面積，這樣減小了樁端的附加應力，在應力擴散中，土中的附加應力相應也較小，沉降較小，但是，注漿群樁沉降比注漿單樁沉降較大的原因在于群樁中存在群樁效應，樁體間相互影響，這樣沉降就相對要大。

3.結論

通過未注漿單樁和注漿單樁的靜載荷試驗和群樁的有限元分析得到以下結論：

（1）從承載力方面講，注漿單樁承載力提高幅度最大，而未注漿單樁承載力較低，注漿群樁中的基樁處于中間。

（2）從沉降方面講，也有此規律，注漿單樁沉降量較小，注漿群樁沉降量次之，未注漿單樁沉降量最小。

工程，甚至建設項目，就形成一個多層次，大系統的模糊綜合評判系統。這種方法理論性強，實用性好，并具有可操作性，結果客觀合理，通過它的量化分析，可以為質量評定工作提供有益的信息。

在實際工程中往往是依據注漿單樁的載荷試驗來設計注漿群樁，通過本文分析得出上述結論，在實際設計中需要注意的問題是不能完全根據注漿單樁的承載力來確定注漿群樁的承載力。而是需要分析具體工程地質特性、樁間距等一系列情況最終確定。

參考文獻

[1] 高文生.后壓漿灌注樁單樁承載力性狀的研究[D].北京：中國建筑科學研究院，1997.

[2 ]黃吉龍、陳錦劍.樁端后注漿灌注樁豎向承載性能的數值分析[J].上海交通大學學報，2006.40（12）.

[3] 黃生根、曹輝.軟土地基中應用后壓漿技術的機理研究[J].巖土工程技術，2002.16（1）.

[4] 張忠苗、張乾青.后注漿抗壓樁受力性狀的實驗研究[J].巖土力學與工程學報，2009.28（3）.

[5] GB 94-2008.建筑樁基技術規范[S].北京：住房和城鄉建設部，2008.