基于相似原理的荷载传递模型及桩侧挤密加固效果数值分析

摘要

粉质黏土-粉砂地层桩侧注浆参数设计和桩基加固效果评价是在役桩基加固的关键和难点。针对在役摩擦桩桩侧注浆加固工程，采用桩基模型试验、数值模拟及现场试验，实现粉质黏土-粉砂地层桩基注浆加固。研发桩侧挤密注浆模型装置，将注浆加固体假设为沿桩长方向的圆柱体，采用圆柱形气囊的横向膨胀模拟桩侧挤密注浆加固方式，揭示桩侧挤密注浆提升在役摩擦桩承载力的作用机理。桩基模型试验中，注浆孔与桩侧距离<15 cm、注浆压力?0.50 MPa时桩基注浆加固效果明显。基于相似原理，通过桩基模型试验建立桩侧注浆加固荷载传递模型；并且，在数值分析软件中嵌入荷载传递模型以实现实际工程条件下桩侧注浆加固数值计算。数值模拟结果表明：桩基荷载传递符合指数模型，数值计算承载力与工程静载试验误差小于5%，具有可靠性。进一步分析加固位置和加固长度对桩基承载力的影响规律，结果表明：桩长40%～90%处加固效果最好，加固段长为4 m时承载力提升幅度10.7%～13.7%，实现粉质黏土-粉砂地层桩基承载力分析。随着加固长度的增加，桩基的极限承载力逐渐增加，当加固长度超过16 m（约占桩长的70%）时，能够大幅度提升桩中下部的极限摩阻力。研究结果可为在役桩基桩侧注浆加固提供指导。

关键词

摩擦桩 / 挤密注浆 / 荷载传递模型 / 数值模拟 / 承载力