钙质砂是一种在全球沿海地区普遍存在的特殊基础土,其内部孔隙多、粒间易粘结,因此在受到外力作用后容易破碎,导致钙质砂地基的工程性质与一般陆源土地基不同,因而,传统的桩基规范及建造经验在钙质砂地基中的某些方面是不适用的。在我国“海洋强国”、“一带一路”等国家战略的推动下,我国沿海建设工程中出现了以钙质砂为基础的大规模建设,在工程建设中必然会遇到钙质砂土地基的承载力问题。自密实膨胀混凝土灌注桩通过在混凝土中添加适量膨胀剂,使桩体在冷凝过程中向外膨胀对桩周钙质砂形成挤压应力,提高桩体周围钙质砂密实度,从而达到提高桩基极限承载力的目标,因此研究钙质砂地基中自密实膨胀混凝土灌注桩承载性能可有效解决上述问题。本文通过室内模型试验方法,探究自密实膨胀混凝土灌注桩在钙质砂地基中的竖向承载性能及其承载特性的影响因素,主要研究工作和成果包括:1进行了钙质砂基本物理特性试验,得到了试验使用钙质砂的物理力学性能参数,根据试验目的设计了试验方案、试验操作步骤以及试验结束标志,制作了试验模型装置,根据所需试验结果选取试验仪器。2开展了室内4种不同含量膨胀剂的单桩竖向加载模型试验,桩体浇筑成型试验过程中获得了膨胀端混凝土在冷凝过程中对桩侧向钙质砂的膨胀挤压应力变化,膨胀挤压应力随时间的变化曲线揭示了膨胀剂从发生反应到反应结束达到稳定状态的应力变化趋势,以及掺加不同含量膨胀剂的混凝土桩体对周围钙质砂的挤密效应。3模型单桩竖向静压试验获得了钙质砂地基中膨胀混凝土群桩基础的Q-s曲线、极限承载力、桩身轴力分布曲线、桩侧侧摩阻力分布曲线、端阻侧阻分担比和荷载分担比,分析了不同含量膨胀剂的自密实膨胀混凝土单桩荷载传递特性,揭示了钙质砂地基中膨胀混凝土桩竖向承载性能,试验结果表明直径50mm的模型单桩在添加10%、15%、20%的HCSA膨胀剂后极限承载力分别为8k N、9k N、11.5k N、12.5k N,较0%含量膨胀剂单桩提高12.5%、43.75%和56.25%。对比上述模型试验结果,得到了钙质砂地基中自密实膨胀混凝土灌注桩受不同含量膨胀剂影响下的承载性能规律,单桩的极限承载力在20%含量膨胀剂范围内随膨胀剂掺量增加而增大。4在单桩模型试验的基础上,在综合考虑承载力提升和成本适宜的情况下,选取15%膨胀剂含量进行不同桩距的群桩模型试验,得到了钙质砂地基中膨胀混凝土群桩基础的荷载—沉降曲线、桩身轴力—埋深曲线、桩侧摩阻力—埋深曲线、桩端阻力—埋深曲线和荷载分担比曲线,根据上述曲线得出群桩极限承载力和群桩效应,通过上述分析得到了桩、砂的受力特性和非线性共同作用随荷载变化规律,加深了对桩-砂-承台非线性共同作用机理的认识。5在群桩基础中,随着桩距的增加群桩效应减小,沉降随桩距的增加也逐渐减小,群桩效应主要削弱了靠近承台部分的桩侧摩阻力,降低基桩的极限承载力,当桩距达到6d时,群桩效应基本消除,基桩的承载性能类似于单桩。