长螺旋钻孔压灌桩模型试验及数值模拟研究.pdfVIP

浙江大学硕+学位论文摘要

摘要

长螺旋钻孔压灌桩属于灌注桩型的一种，由于其独特的成桩工艺与较好的承

载性能，而得到推广和应用。目前针对此桩型的承载机理，系统性的研究不足，

导致其设计理论远远落后于工程实践。本文采用模型试验和数值模拟两种研究方

式，针对长螺旋钻孔压灌桩的成桩机制和承载变形特性进行分析和探讨。主要的

工作和研究成果如下：

模型试验方面，采用室内模型试验并通过自制模型钻机系统，模拟长螺旋钻

孔压灌桩在粘土．砂双层地基中的螺旋钻进．上拔／压浆．插笼／成桩等一系列过程；

设置了长螺旋钻孔压灌桩和普通挖孔灌注桩的对比模型试验，研究以上两种不同

成桩方法对桩的荷载传递及承载特性的影响。试验结果表明：长螺旋钻孔压灌桩

在螺旋钻进过程和压浆过程中产生了桩周土改善效应和扩径效应，相比于普通挖

孔灌注桩，桩径增大了19％、总侧摩阻力增加了4．2％～9．1％，能够有效提升承载

性能，桩侧摩阻力分布存在两个峰值，马鞍形分布更加明显；模型试验对比结果

显示长螺旋钻孔压灌桩单桩承载力相对提高50．0％，总沉降量相对减少40．5％；

工程试桩结果显示两种桩型在中低荷载下的荷载．沉降曲线形态接近，长螺旋钻

孔压灌桩在高荷载下桩侧摩阻力发挥更加充分，与模型试验结果较为一致。

数值模拟方面，结合宁波地区工程实例，利用有限元软件ABAQUS建立合

理的桩土数值模型，进行静载荷模拟试验。针对其成桩机制中产生的桩周土改善

效应、扩径效应，以及成桩后桩身强度等影响因素，分析总结了其对长螺旋钻孔

压灌桩承载变形特性的影响：桩周土改善效应能有效减少长螺旋钻孔压灌桩的沉

降，提高桩侧摩阻力的发挥，但是在风化岩段桩侧摩阻力会随着摩擦系数增大而

减少；扩径效应的尺寸影响较为复杂，随着桩径的增大，承载性能增加，但不同

设计桩径的提升效果不同。在工程应用中，谨慎选用小直径的长螺旋钻孔压灌桩

桩型；桩身强度影响桩身弹性变形量，进而减少桩顶沉降。随着桩身强度增加，

桩身轴力沿深度方向递减更快、桩侧摩阻力在相同深度处减小、桩端阻力比增大。

但在低荷载时，桩侧摩阻力在风化岩段随桩身强度增大而减小。

关键字：长螺旋钻孔压灌桩；模型试验；数值模拟；成桩机制；承载机理

浙江大学硕十学位论文ABSTRACT

ABSTRACT

isone

Continuousofthehasbeen

flightauger(CFA)pilecast—in—placepiles，which

andbecauseofitsandbetter

popularizedapplieduniquepile—formingtechnology

isalackofresearchonthe

bearingcapacity．Atpresent，theresystematicbearing

mechanismofthisofcausesthetofallfarbehindthe

typepile，whichdesigntheory

thistestandnumericalsimulationareusedto

engineeringpractice．Inpaper,model

anddiscussthemechanismanddeformation

analyzepile-formingbearing

CFAmainworkandresearchresults