本成果属于交通运输领域应用技术研究

  成孔是桩基施工的关键工序之一，而成孔方式的不同将直接影响桩侧阻力的分布和桩端阻力的发挥。黄土地区桩基施工过程中除采用旋挖钻孔外，冲击钻孔和人工挖孔也必不可少。人工挖孔是由人工进行成孔，成孔结束后需对桩底进行清孔，清孔过程可能导致桩周土体松弛变形，影响桩侧阻力的发挥，但人工挖孔一般均在桩侧设置混凝土护壁；旋挖钻孔是由旋挖钻机对土体进行切削；冲击钻孔属于部分挤土成孔，桩端土体因冲击作用变得密实，有利于桩端阻力的发挥，但桩底清孔不干净。总之，成孔方式与桩基的承载特性包括桩侧阻力的分布和桩端阻力的发挥息息相关。其次，三种不同成孔方式所形成的桩土界面不同，致使桩端后压浆的作用效果不同，导致荷载作用下三种不同成孔方式桩端后压浆灌注桩的承载特性不同。本课题依托吴定高速公路建设，采用室内外试验、数值分析、理论计算等方法，对黄土地区不同成孔方式灌注桩承载力对比、后压浆适应性、桩侧摩阻力合理区间取值及灌注桩优化设计等方面开展研究，研究路线及技术原理如下： 

（1）调研收集有关资料，制定详细的研究大纲和实施细则；

（2）在充分收集、分析前人资料的基础上，结合现场静载试验测试成果，对比分析人工挖孔、旋挖钻孔和冲击钻孔灌注桩的荷载—沉降特性；

（3）结合现场试验，分析桩端注浆前后桩基承载特性的变化规律，对比分析桩端后压浆对不同成孔方式灌注桩承载特性的影响力；

（4）在现场桩身应力应变测试成果的基础上，对比研究人工挖孔、旋挖钻孔和冲积钻孔灌注桩的荷载传递规律、桩身压缩量变化特征、桩身轴力分布特征、桩侧阻力和桩端阻力的发挥特性；

（5）通过对桩侧土体开展物理力学性质试验及静力触探试验，对比分析成孔工艺对桩侧土体的影响规律及相应桩基竖向受荷性状；

（6）分别完善人工挖孔、旋挖钻孔和冲击钻孔灌注桩单桩轴向极限承载力的计算公式，并根据现场测试结果得出相互间承载力换算关系。

（7）根据旋挖钻孔灌注桩桩侧摩阻力、桩端阻力及桩身轴力的分布特性，提出桩侧摩阻力标准值取值方法，并对黄土地区旋挖成孔灌注桩进行优化设计；

  其性能指标在于：

（1）根据黄土地区公路桥梁人工挖孔、旋挖钻孔和冲击钻孔灌注桩竖向承载力现场试验结果，得出不同成孔工艺时桩身轴力及桩侧摩阻力分布规律；

（2）根据不同成孔方式灌注桩桩侧、桩端阻力分配比例，提出桩基承载力计算公式，并建立相互间的换算关系；

（3）根据黄土地区人工挖孔、旋挖钻孔和冲击钻孔灌注桩桩端后压浆现场试验结果，总结不同成孔方式灌注桩桩端后压浆效果，给出该地区桥梁桩基后压浆设计与施工技术建议；

（4）提出旋挖钻孔灌注桩桩侧摩阻力标准值取值及优化设计方法，项目的整体研究水平达到国际先进水平。

 与国内外同类技术比较及项目的创造性、先进性：

 （1）分析了人工挖孔、冲击钻孔、旋挖成孔灌注桩承载特性之间的差异，其中，人工挖孔桩极限承载力最大，冲击钻孔桩的最小。基于现场承载力测试结果及影响因素分析，给出了不同成孔方式灌注桩承载力计算修正公式。

（2）建立了考虑浆液后期时变性的浆液上返模型，得到了压力作用下不同土体中浆液上返高度计算公式，建立了考虑成孔方式影响的桩端后压浆灌注桩（摩擦桩）极限承载力计算公式，提高了桩端后压浆灌注桩极限承载力的计算精度。

（3）结合现场静载试验，采用多参数法给出了黄土状土及老黄土侧摩阻力取值建议值，建立了适用于黄土地区旋挖钻孔灌注桩单桩优化模型，采用遗传算法对试桩进行优化求解。