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(jié)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(cè)摩阻力，為灌注樁設計和施工提供依據(jù)。

關鍵詞：承載力；后注漿；數(shù)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(shù)值計算，所得數(shù)據(jù)與工程實例比較。

1本構(gòu)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。考慮樁、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(gòu)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(shù)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(cè)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(cè)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(zhì)：土體直徑36m，第一層填土厚1.75m，第二層粉質(zhì)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(shù)。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(shù)中樁的參數(shù)一直不變，土體的參數(shù)隨注漿前后土的情況不同變化。注漿前后土體數(shù)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(shù)如粘聚力、內(nèi)摩擦角均沒有變化。

（3）加載情況。根據(jù)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(shù)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(shù)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(shù)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(xù)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(zhì)，提高了樁端承載力。

通過有限元模擬樁側(cè)注漿前、后土層情況，得出樁軸向力為9569KN時注漿前、后樁側(cè)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(cè)摩阻力分布（右）

通過樁端后注漿同時也可以提高樁側(cè)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(cè)土的性質(zhì)。

3結(jié)語

（1）工程實例試驗值與SAP2000軟件進行計算數(shù)據(jù)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(cè)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(cè)土體的性質(zhì)起到了積極的作用。

（3）從模擬數(shù)據(jù)可以分析出，后注漿灌注樁使樁土聯(lián)系更加緊密，使它們更好的協(xié)同工作。

參考文獻：

[1]汪鵬程,朱向榮.鉆孔灌注樁側(cè)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(shù)值模擬[J].巖土力學,2005,26(02):12-15.

作者簡介：杜長虹（1979-），女，內(nèi)蒙古人，碩士研究生，講師，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。