沿海地区不同注浆组合下钻孔桩力学响应与机理分析研究

为解决沿海软土地区桩基承载力不足的问题，研究人员开展钻孔桩联合注浆（tip and side grouting）技术研究，通过现场试验、标准贯入试验（SPT）及数值模拟，揭示了注浆环数量对桩侧阻力提升（67.98%–107.94%）的关键作用，并阐明了注浆体扩散范围对桩端承载力的优化机制，为深软土地区桩基设计提供重要依据。

　　

在东部沿海经济发达地区，交通基础设施建设需求旺盛，但深厚的软土层和埋藏较深的基岩给桩基工程带来巨大挑战。传统解决方案如增加桩数或扩大桩径不仅成本高昂，还伴随施工难度加大、垂直度控制困难等问题。更棘手的是，钻孔桩施工过程中产生的侧壁泥皮和桩底沉渣会显著削弱其承载性能。面对这些难题，注浆技术（post-grouting）作为一种经济高效的加固手段，通过向桩侧或桩端注入水泥浆液，能显著提升桩基承载力，已在工程实践中展现出巨大潜力。

为探究不同注浆组合对沿海地区钻孔桩力学性能的影响机制，东南大学的研究团队在宁波鄞州-奉化沿海冲积平原开展了系统性研究。该团队通过4根现场试验桩的静载试验，结合钻孔取芯、标准贯入试验（Standard Penetration Test, SPT）和数值模拟，揭示了联合注浆（combined grouting）对桩基承载特性的提升规律，相关成果发表于《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》。

研究采用三大关键技术：1）现场静载试验对比注浆前后承载力变化；2）通过SPT和钻孔取芯分析注浆体扩散范围及土体强化机理；3）建立有限元模型模拟不同桩端注浆参数（强度、扩散范围）的影响。试验桩样本来自宁波桥梁工程现场，涵盖不同注浆环数量（1-3环）的组合方案。

等效荷载-位移曲线分析
静载试验显示，注浆后所有试验桩的荷载-位移曲线斜率显著增大，极限承载力提升明显。特别值得注意的是，采用3环侧注浆的桩（P4）承载力增幅达107.94%，远高于单环注浆桩（67.98%），证实增加注浆环数量能有效扩大加固范围。

钻孔取芯试验结果
取芯样本中发现两种典型注浆形态：桩端区域形成水泥-砾石胶结体（cement-gravel mixture），桩侧则出现片状水泥浆脉（cement grout sheets）。尤其在P4桩21-40m深度范围内，多环注浆形成的连续浆脉网络，直观解释了侧阻力大幅提升的机理。

有限元分析
数值模拟揭示了一个反常识现象：提高桩端注浆体强度对承载力影响有限，而扩大注浆扩散范围可使承载力提升达23.7%。这为工程优化提供了明确方向——应优先控制注浆扩散半径而非过度追求材料强度。

研究结论指出：1）联合注浆通过同步激活桩端和桩侧阻力，使承载力提升67.98%-107.94%；2）沿海粉质黏土层中，桩侧注浆以劈裂注浆（fracture grouting）为主，桩端则形成压实-渗透复合型加固体；3）工程实践中应优先扩大注浆扩散范围而非单纯提高浆液强度。这些发现为沿海软土区桩基设计提供了理论依据和技术路径，对降低工程造价、保障工程质量具有重要实践价值。

该研究的创新性在于首次系统量化了注浆环数量与承载力提升的定量关系，并通过多尺度试验揭示了沿海特定地层中的注浆成型机制。正如作者Zhiyuan Ji和Guoliang Dai强调的，这项成果为"按需定制"注浆方案提供了科学支撑，尤其适用于对差异沉降敏感的大型桥梁工程。未来研究可进一步探索注浆参数与地层特性的匹配规律，推动该技术向精准化、标准化方向发展。