深厚砂土层中长螺旋钻孔压灌扩底桩承载特性研究
摘 要
长螺旋钻孔压灌扩底桩是首次将长螺旋钻孔压灌桩施工工艺与扩底桩理念有机结合起来的新成桩工艺，能有效解决传统钻孔灌注桩在深厚砂土层中成桩困难的问题，有承载力高、成本低、工期短等特点，但目前对该桩型的研究很少，因此亟待对深厚砂土层中长螺旋钻孔压灌扩底桩的承载特性相关问题开展研究。
本文首先分析总结了长螺旋钻孔压灌扩底桩施工工艺的关键技术特点，后采用原位静载试验和数值模拟等方法，对深厚砂土层中长螺旋钻孔压灌扩底桩承载特性、荷载传递机理、承载性能影响因素等问题进行了研究，具体研究内容如下：
(1) 通过原位静载试验，研究了长螺旋等径桩和长螺旋扩底桩的承载特性的差异性，发现长螺旋扩底桩的极限承载力比长螺旋等径桩高出30%，有更优的承载性能。
(2) 原位静载试验表明，长螺旋扩底桩端阻荷载分担比随着荷载的增加而增大，并在中期超过侧阻荷载分担比。而长螺旋等径桩在整个加载过程中的端阻分担荷载比都小于侧阻分担荷载比。当桩基础达到极限承载力时，长螺旋扩底桩的端阻荷载分担比超过50%，而长螺旋等径桩的端阻荷载分担比为40%左右。说明扩大头能有效提高端阻，进而提高单桩承载力。
(3) 原位静载试验表明，长螺旋扩底桩的侧阻沿入土深度增大而逐渐加速增大。但在桩身变截面处，桩周会出现临空面，桩侧摩阻力发挥不充分。在相同试验条件下，长螺旋扩底桩的侧阻力小于长螺旋等径桩。
(4) 建立与原位试验相同参数的有限元模型，模拟试验桩静载试验过程，模拟计算结果与试验结果大体相近，并对桩周土体在加载过程中变形性状进行分析，发现桩周土体的竖向变形呈漏斗型，竖向变形随着荷载的增加而增大，加载初期的塑性变形主要发生在桩端扩大头周围土体；随着荷载的增加，桩与土体之间发生滑移，变截面处出现临空面，塑性变形区域往扩大头下部土体移动。
(5) 数值模拟结果表明，扩底直径与桩径之比为1.5～2.0时长螺旋扩底桩的承载性能最优；对比分析粉质黏土、中砂、粗砂、砾砂这四种持力层对长螺旋扩底桩的承载性能的影响，发现持力层为砾砂时，承载性能最高；桩体弹性模量对长螺旋扩底桩承载性能影响较小。
关键词：深厚砂土层，长螺旋钻孔压灌扩底桩，承载特性，数值模拟，荷载传递机理
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