桩侧模袋注浆钢管桩承载性能及影响因素分析

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我国东南沿海深厚软土地区进行工程建设时,会遇到软土地层力学性质较差,桩基侧摩阻力较小,从而导致桩的整体承载性能较差的问题。为了解决这一问题,提出了桩侧模袋注浆钢管桩这一新型桩,它由钢管桩、模袋、桩侧注浆体和桩周加固土体组成。虽然桩侧模袋注浆钢管桩进行了一些工程应用,但是理论研究还较为缺乏。为了研究桩侧模袋注浆钢管桩注浆加固对桩周土体的影响和桩侧模袋注浆钢管桩的承载性能及其影响因素,本文进行了桩侧模袋注浆钢管桩现场试验,并基于ABAQUS有限元软件结合现场试验建立了注浆加固模型和桩侧模袋注浆钢管桩静载试验模型。主要研究内容和结果如下:(1)计算了施工所需的注浆压力,分析了注浆对地表土体位移、桩周土体位移、孔隙比、超静孔隙水压力的影响。结果表明,注浆对地表土体竖向位移影响较小,对地表已有建筑物的影响较小。受注浆作用而发生明显位移、孔隙比发生改变的范围分别为0-3m和0-2.5m。受注浆作用产生超静孔隙水压力的土体范围约为0-3.1m,并且注浆完成后的0.5天内超静孔隙水压力消散的很快。同时通过桩周土体水平位移的变化研究了不同土体物理力学特性、地表超载和侧向土压力系数对注浆效果的影响。(2)通过现场试验分析了桩侧模袋注浆钢管桩的承载性能。在与实测桩侧模袋注浆钢管桩荷载-位移曲线进行对比,验证桩基静载模型可靠性的基础上,进行对比发现桩侧模袋注浆钢管桩的竖向极限承载力是相同条件下的普通未注浆桩的1.87倍,而且桩身沉降也大幅度减小。与普通未注浆桩相比,桩侧模袋注浆钢管桩轴力沿深度衰减较快,达到极限荷载时,桩端轴力较小,说明桩侧模袋注浆钢管桩的桩侧摩阻力较大,侧摩阻力承担了很大一部分荷载。(3)分析了桩身直径、桩土界面摩擦系数、注浆加固区宽度、注浆体模量、加固土力学性质对桩侧模袋注浆钢管桩承载性能的影响。结果表明,竖向极限承载力随着桩身直径增大而增大;桩土界面摩擦系数对桩的竖向极限承载力影响显著;除非能大幅度提高桩周加固土体的性质,否则桩的竖向极限承载力变化不大,这表明由于注浆施工造成加固效果好坏对桩的竖向极限承载力影响较小。注浆加固区范围不同和注浆材料模量变化对桩的竖向极限承载力影响也较小,但是会影响桩身的沉降性能。(4)基于规范中桩的竖向极限承载力的经验公式,在表示极限侧摩阻力的分项前乘一个1.3-1.5的放大系数预可估桩侧模袋注浆钢管桩的竖向极限承载力。
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