某公路大桥由于河床深层采砂,造成河床下陷,部分河岸坍塌,河床地层土质松散,抽砂层以上土层处于沉降状态,形成扰动地层。由于地层发生扰动,原设计方案发生变更,改为增大桩径、桩长的设计方案,但是钻进过程中,即使在慢速钻进、以优质泥浆护壁的前提下,仍然发生了扩孔、护筒掉落的现象,且由于地层扰动范围较深,扩孔范围较大,钢护筒下落较深,严重影响了桩基的施工。文章以该公路大桥为研究背景,针对大桥主桥桥位处因采砂造成的特殊地质情况,通过加固方案比选确定高压旋喷桩加固扰动地层为最优方案,分别以高压旋喷桩加固采砂扰动地层前后的钻孔和桩基(包括单桩和群桩)为研究对象,利用有限元软件ABAQUS,分析高压旋喷桩对钻孔孔壁稳定性的影响,对比分析加固前后桩基受荷后的工作性状,研究加固前后桩身轴力、桩侧阻力、桩端沉降的分布特征,确定高压旋喷桩加固后桩基在竖向荷载和水平荷载作用下的极限承载力,判断高压旋喷桩对于桩基承载特性的影响。具体而言,包括以下几部分:(1)结合实际工程地质条件,针对采砂扰动地层这一特殊状况,针对性地提出了护筒跟进方案和高压旋喷桩固结扰动地层方案,通过比选两种加固方案的优缺点,综合考虑施工工期、施工风险及施工质量等多种因素,最终确定选用高压旋喷桩固结扰动土层后再行桩基钻孔的施工方案。(2)根据工程地质勘探资料,选择合理的计算参数,利用规范公式计算旋喷桩加固前的单桩竖向极限承载力,并与有限元软件的分析结果作对比。对比后发现两数值十分接近,证明建立的数值模型是合理的。(3)对旋喷桩加固前后的三维钻孔有限元模型进行模拟分析,通过模拟钻孔开挖、施加泥浆护壁荷载,判断旋喷桩在孔壁稳定性中起到的作用。结果显示,高压旋喷桩固结扰动土层以后,钻孔孔壁的横向位移均比加固前有所减小,旋喷桩范围内尤为明显,说明高压旋喷桩对于提高钻孔的孔壁稳定性有利。(4)对旋喷桩加固前后的三维单桩有限元模型进行模拟分析,通过施加强制位移计算单桩竖向极限承载力,分析加固前后桩身轴力、桩侧阻力、桩端沉降的分布特征。数据显示桩身轴力均由桩顶发挥至桩底且逐渐减小;桩侧摩阻力从上到下发挥,直至桩身全长且在旋喷桩长度范围内,摩阻力较加固前增大;加固后的桩端沉降较加固前减小;根据Q-S曲线确定桩基极限承载力,加固后桩基极限承载力提高了约14.68%。(5)分别建立旋喷桩加固前后的三维单桩和群桩的有限元模型,根据规范对桩顶施加强制位移确定桩基水平承载力,通过分析加固前后桩身弯矩、横向位移和P-S曲线的分布特征,判断旋喷桩对桩基水平承载性能的影响,确定桩基水平极限承载力。数据显示,加固后单桩的水平极限承载力较加固前提高了15.42%,群桩的水平极限承载力较加固前提高了15.17%。(6)分别建立旋喷桩加固前后的三维群桩有限元模型,计算加固前后群桩竖向承载力,研究受荷后群桩基础的工作性状,对比分析加固前后群桩桩身平均轴力、桩侧平均摩阻力、桩端沉降的分布特征,确定群桩极限承载力。数据表明,桩身轴力在桩身范围内都有发挥,且由于桩侧摩阻力的增大,在旋喷桩顶部桩身轴力迅速减小,而后趋于平缓;整体范围内,旋喷桩加固后的桩侧平均摩阻力较加固前大;加固后的桩端沉降较加固前明显减小了9.43mm;Q-S曲线显示加固后桩基极限承载力提高了约16.57%;旋喷桩加固后,群桩效率系数较加固前增大为0.913,说明旋喷桩可以减小群桩效应,对增加群桩基础的承载力有利。