桩基作为桥梁主要承载结构,可大幅提高地基承载力,降低桥梁沉降,提升上部结构稳定性,在我国交通工程发展过程中发挥了十分重要的作用。然而由于地基累计变形过大、局部地质条件变化、周边工程扰动等原因,大量在役桥梁桩基出现承载力不足、沉降不均影响上部结构安全等一系列问题,特别是处于粉土、粉质粘土、沙土等软弱地层的桥梁桩基,桩基承载力不足的问题尤为普遍和严重。此外,随着经济社会的快速发展,许多高速公路因交通量饱和、通行能力不足、安全事故增多而必须实施改扩建工程,涉及到大量桥梁桩基不能满足改扩建后的承载要求。桩侧注浆技术作为一种提升桩基础承载力的技术手段,被广泛应用于实际工程中,能提升桩基础承载力,不影响建筑物正常使用;并且桩基础桩侧注浆加固技术具有成本低、节约人力、物力、时间等优点。然而,由于桩周及桩基服役环境的复杂性,导致目前桩侧注浆加固机理不明确,地层特性、注浆效果、桩基承载性能之间的内在关联机制有待于进一步研究。本文针对粉质黏土地层桩基承载力的注浆提升机理这一关键科学问题,通过模型试验、数值模拟、理论分析等手段对其进行研究,提出了适用于桩侧注浆提升桩基承载力的理论计算方法,揭示了桩侧粉质黏土地层的注浆加固机理,明确了桩侧注浆对桩基承载特性的强化作用特征,结合系统的数值模拟分析提出了粉质黏土地层桩侧注浆提升桩基承载力的最优控制方法。本文的工作和成果如下:(1)通过查阅资料及理论分析,在现有桩基础承载力计算方法基础上,以β法为基础,引入桩侧注浆系数a这一概念,确定了注浆参数与桩基承载力提升幅度之间的量化关系,建立桩基础桩侧注浆承载力计算公式。(2)通过自主研发的注浆模型装置,分析了注浆参数和地质参数对粉质黏土注浆加固作用规律。基于注浆参数以及地质参数对粉质黏土地层浆液扩散模式和注浆加固效果的作用关系,提出了注浆参数设计方法,为粉质黏土地层中桩侧注浆提供理论指导。(3)基于桩基础桩侧注浆模拟实验,分析了不同注浆条件对桩基轴力分布、侧摩阻力、荷载(Q)-沉降(S)曲线等承载特性的作用规律,揭示了桩侧注浆提升桩基承载力的作用机理,并修正完善了桩基础桩侧注浆承载力计算方法。(4)采用有限差分软件FLAC3D建立不同加固位置、桩长、桩径、注浆压力的桩基础承载力计算模型,监测了其对桩侧摩阻力、桩端阻力、荷载-沉降等数据的作用规律,提出了粉质黏土地层桩基承载力注浆提升关键控制方法。