xx大橋樁底壓漿技術與工藝研究

xx大學xx大橋科研項目前言第一篇調研報告1后壓漿概述2樁端后壓漿提高承載力的機理3后壓漿的計算與設計4后壓漿施工5存在問題及研究方向第二篇試驗研究1試驗概況

2檢測結果及評價3后壓漿樁的承載特性分析4后壓漿經(jīng)濟效益分析5存在問題第三篇后壓漿技術方案1總則2樁端后壓漿設計3樁端后壓漿施工4工程質量檢驗與驗收

目錄項目概況

蘇通大橋主墩采用樁長125m，樁徑2.5m的鉆孔灌注樁。在如此大直徑超長樁上應用樁底后壓漿技術，國內外還無先例，受蘇通大橋指揮部委托，東南大學承擔后壓漿技術課題。

《蘇通大橋樁底壓漿技術與工藝研究》項目通過一、二期試樁的試驗和檢測，取得超長大直徑鉆孔灌注樁樁底壓漿作用機理、承載力特性及施工技術方案等成果，達到提高工程施工質量及可靠性的目的，將促進我國橋梁樁基技術邁向一個新臺階。

研究背景

蘇通大橋主橋墩覆蓋層厚，為滿足設計要求，必須加大直徑和樁長。而樁長的增加，將鉆孔樁的工藝缺陷更加突出。為消除不利因素的影響并達到提高鉆孔灌注樁承載力的目的，蘇通大橋采用樁端壓漿工藝，對兩期試樁進行試驗研究，形成了一套施工方法

研究目的研究樁底后壓漿技術的作用機理提出一套系統(tǒng)、完善、實用的設計計算理論和施工工藝。

研究工作進展2002.10～2003.01一期試樁測試2003.05～2003.09二期試樁測試2003.06～2003.07文獻調研2003.09～2003.10技術方案2003.10試樁結果分析主要研究內容本項目的主要研究內容包括以下4個方面：（1）后壓漿對鉆孔灌注樁承載特性的影響樁端壓漿后，超長樁呈端承摩擦樁特性，通過總結蘇通大橋一、二期試樁的靜載荷試驗及應力-應變測試資料，分析壓漿后樁的承載特性及樁側摩阻力、端阻力的分布規(guī)律（2）后壓漿鉆孔灌注樁的設計理論和計算方法對現(xiàn)有計算方法進行評價結合現(xiàn)行《公路橋涵地基基礎設計規(guī)范》及相關行業(yè)的規(guī)范，提出橋樁后壓漿鉆孔灌注樁豎向承載力的計算公式（3）后壓漿鉆孔灌注樁施工工藝根據(jù)工藝試驗和試樁試驗，總結U管和直管的工藝特點，分析物探及鉆探取芯數(shù)據(jù)和結果，評價應用效果提出樁底后壓漿施工參數(shù)的選擇方法及控制標準完善橋樁U管壓漿的施工工藝（4）橋樁后壓漿施工技術指南橋樁后壓漿施工技術指南群樁壓漿施工順序原則

創(chuàng)新點（1）在國內首次系統(tǒng)地對U型管壓漿技術進行實驗研究，提出了U型管壓漿參數(shù)的確定方法和控制標準，完善了壓漿工藝流程；（2）基于交通部《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》首次提出了壓漿后鉆孔樁承載力的計算方法；（3）根據(jù)壓漿后的試驗數(shù)據(jù)，深入分析了壓漿對樁側摩阻力及樁端阻力的影響；首次提出超長大直徑樁的承載特性;（4）通過壓漿機理研究，初步提出了群樁中進行后壓漿施工順序和工藝流程。研究成果（1）國內外文獻及應用情況調研。掌握了后壓漿技術在國內外的發(fā)展歷史、應用現(xiàn)狀、最新研究成果；（2）試樁后壓漿技術總結和承載力特性分析。總結了蘇通大橋一、二試樁后壓漿施工情況，分析施工中存在問題的原因，提出了改進措施。同時，分析了壓漿前后樁承載力特性；（3）后壓漿技術方案。編寫了壓漿技術方案，包括后壓漿技術的機理、設計、施工和檢驗標準用于指導蘇通大橋后壓漿施工。第一篇調研報告

國外研究狀況樁端壓力注漿自1961年在委內瑞拉修建Maracaibo大橋基樁中首次運用以來，在世界多個國家的橋梁中得到了廣泛的應用。圖1.3.1-1為Parana運河上橋梁樁端壓漿所用的裝置。1—64mm的鋼板；2—壓漿孔；3—均勻的礫石；4—吊鉤；5—定距塊；6—藍子；7—直徑38mm的壓漿管；8—30mm的加強管；9—直徑25mm鋼管;10—橡膠或氯丁橡膠墊；11—直徑14mm鋼管.

泰國工程師80年代在修建斜拉橋的樁基時采用了圖1.2-2所示的壓漿裝置對樁端進行壓漿

Fleming,W.G.K.[11]介紹了一種U形壓漿管（如圖1.3.1-5所示），在灌注樁身混凝土前，將U形壓漿管隨鋼筋籠一起放入孔底。

國內研究狀況

1983年，北京市建筑工程研究所在國內首先研究開發(fā)出預留壓漿空腔方式的樁端壓力注漿樁。進入20世紀90年代后，樁端壓力注漿技術在國內得到蓬勃發(fā)展，具體表現(xiàn)在作為樁端壓力注漿施工工藝的核心部件—樁端壓力注漿裝置形式眾多，目前已有16種樁端壓力注漿裝置。圖1.3.1-8為工程中常用的樁端壓漿裝置圖1.3.1-9為經(jīng)過改良的樁端壓漿裝置樁端后壓漿提高承載力的機理（1）樁端沉渣與注入的漿液混合固化，凝結成一個強度高、化學性能穩(wěn)定的結石體，從而提高樁端阻力。如圖2.3-1所示。（2）細粒土中進行樁端壓漿時，水泥漿液以網(wǎng)狀形式存在于土體中，固化后，形成水泥土復合體，它能有效地提高土體強度和變形摸量

，從而提高樁端阻力。（3）粗粒土中進行樁端壓漿時，漿液主要通過滲透、擠密、填充及固結作用，大幅度地提高持力層的強度和變形模量，并形成擴大頭，增大樁端受力面積，從而提高樁端阻力。（4）據(jù)有關試驗結果，在樁端以上2.5D范圍內壓漿樁的樁側摩阻力可以提高2.5倍。圖2.3-2[41]

為樁端壓漿后開挖出樁身形狀。存在的問四題（1）請壓漿理姐論研究蜂不完善目前研究主要膊集中在工知藝的介紹滋、機理的定性予分析、暴工程實沈例的比賀較，沒哥有提出農(nóng)合理的理翅論計算獲模型，其理論挽研究有還待進一描步完善。（2）墻施工工嘗藝有待僑進一步叨優(yōu)化（3）無凡統(tǒng)一的計凍算公式。目前后豬壓漿承冬載力的議計算基公式眾麗多，有的公式妙停留在笨經(jīng)驗水源平上。存在問題售及研究方搶向研究方向（1）進灘一步優(yōu)化粱后壓漿施預工工藝（2）采沈用數(shù)值算廊法模擬樁翻端壓漿機岸理（3）躺分析后腰壓漿樁武端群樁捕效應第二篇哭試驗研覺究一期為4味根直管后百壓漿樁試盾驗，取芯斧結果顯示信，漿液在惑土層呈薄儲層狀分部煉，充填不基均勻。二期6擁根試樁驕進行了熊后壓漿乏試驗，勻分別采懲用U型炊管和直穩(wěn)管兩種載方案。試樁壓漿一期試煎樁壓漿二期工藝孔試樁壓漿GYZ1和GYZ3樁采用六續(xù)回路U型壓漿管卡方案，GYZ2樁采用士四根直寶管方案淺。二期載嬸荷試樁桃壓漿SZ2樁和SZ3樁采用夢六回路U型壓漿憲管方案低。SZ4試樁采用4回路U型管加4直管方案億。壓漿效荷果檢測捆方法自平衡測可試法CT檢陸測取芯檢菌測CT檢測電磁波撒CT層這析成像嘩技術超聲波C憑T層析成梅像技術檢測結咸果及評掃價承載力廢測試結榆果一期試樁易測試結果S1樁志壓漿前匆后測試咐曲線S2樁焦壓漿后雄測試曲擋線S3樁壓瓜漿前后測落試曲線N3樁壓落漿前后測旦試曲線S1樁壓否漿前后轉勞換曲線S2樁雪壓漿后告轉換曲蒙線S3樁壓爆漿前后轉娛換曲線N3樁鳥壓漿前綢后轉換翁曲線二期試仿樁測試區(qū)結果SZ2其樁壓漿贏后測試粥曲線SZ3麗樁壓漿叔后測試劣曲線SZ2旱樁壓漿雨后轉換霧曲線SZ3歌樁壓漿擺后轉換呼曲線SZ4楊樁壓漿塌前后轉碑換曲線CT檢測卵結果及評叢價（1）S越Z2樁明顯形成役了一個向主上弧形擴奶大頭型水聞泥漿影響宰區(qū)，局部尾存在固結鄉(xiāng)豐現(xiàn)象，水希泥漿局部安上串。（2）G階YZ2樁采用直素管壓漿扯后，未娘發(fā)現(xiàn)擴嶺大頭；喉水泥漿含分布隨哲樁底附求近地層燦的密實戲程度不追同，無湊規(guī)律分叫布；樁再底存留仔水泥漿蛛不多；（3）S就Z3樁原設計書U管壓朝漿，后里因故改驕直管壓彈漿。水泥壓漿殃后，向1#、2#、4#孔方向銅樁側局歸部形成埋擴大頭俗，但向3#孔方向樁紙側壓漿效乳果不明顯,壓漿上捐竄高度揮達10m以上。棵樁底1m有零星萄隨機分群布壓漿侵存在。（4）合GYZ愁3樁明顯形壞成一個增向上弧戰(zhàn)形擴大磁頭型水博泥漿影欠響區(qū)，舉局部存護在固結狡現(xiàn)象，走水泥漿閑局部可禁上串，認與SZ2樁結果腸類似。結論在中粗打砂或含而礫中粗幼砂中容漏易壓漿完并固結著，而在快粉質細賠砂土及狹亞粘土或層中難慢以壓漿暫固結。取芯檢籠測結果命及評價一期S庭1、S渴2試樁水泥漿多朽以薄層狀安分布，水膀泥漿層厚亭一般為0.1～0.5桂cm，極個別候為8～10c對m，充填不餃均勻。部聚分未膠結求。S2-1灶孔標貫對佩比S2-2逗孔標貫對犁比S2-3府孔標貫對灰比二期試芒樁本次共斤檢測6根樁，號每根樁肝原則上潮布置5個檢測孔羽。檢測結論根據(jù)檢測呈結果及現(xiàn)鮮場取芯分內析，得出胞如下結論菜。（1）施墊工的23址個鉆孔均翅有未固結棟的水泥灰享漿及其與啊砂層所銅形成的誦混合物捉。（2）所浙有壓漿體昨均未凝固資，或只能狡達到半凝固狀態(tài)。弓從地下取經(jīng)芯后12糧—24小唐時形成固結的水米泥灰漿平。（3）虛顆粒越慨粗的壓首漿體水貓泥灰漿證就越容震易浸入。（4）從SZ2樁所做的繼標貫擊數(shù)薪看，其土漆層強度明顯強于珍其壓漿前朝的土層強狡度。后壓漿驗樁荷載版?zhèn)鬟f特逆性一期試樁試樁側阻孫力、端阻唯力及其比童例二期試簡樁樁的極示限承載本力及組禁成比例SZ2淡樁頂荷斯載-位窄移關系肥及構成SZ3樁立頂荷載-護位移關系碧及構成SZ4敗壓漿前并后下段渣樁平均襪摩阻力器-位移味曲線SZ4誼壓漿前除后樁端大阻力-現(xiàn)位移曲麥線SZ4摧壓漿前捧樁頂荷黃載-位推移關系找及構成SZ4襪壓漿后諸樁頂荷疲載-位黃移關系僻及構成二期試浙樁樁端毒阻力-約位移對合比曲線壓漿后途樁的承旋載特性籠分析（1）悠一期稈試樁未壓漿試運樁下段Q旺-s曲線木在很小的救荷載下出鉤現(xiàn)陡降暮段，樁端蠟阻力所占驚比例小、扎差別很大滅，變化范婦圍為1.恨88%-叫11.6雅8%，說籃明樁底存桃在沉渣，鴿且施工質氣量不穩(wěn)定頑。二期試樁由于施工故質量相對姜要好，沉枝渣較少，中未壓漿樁乒端阻所占共比例為1另4.23萬%，明顯敘高于一期兄試樁。（2）陣一期吉試樁，漢壓漿后念樁極限拐承載力束得到大持幅度的護提高，勵提高幅雄度為5棄0%-殺100基%，其雁中整樁窩側阻提孩高12龍.39疑%-5妻2.8病7%，屯樁端總圓阻力提貨高4.雄91-至25.騰67倍隙；二期試雖樁，壓械漿后，押樁極限卸承載力追提高幅罵度為6遣8.6版%，側果阻力，咬提高3窮4%，標端阻力央提高2東.93誘倍。（3）各杯試樁的Q肆-s曲線喚由陡降型絮轉變?yōu)榫徯咦冃停瑯督藙偠鹊猛娴酱蠓瘸Ｌ岣撸瑯秾⒌某休d型收態(tài)亦發(fā)生蚊改變。壓飼漿前，端浪阻占總承具載力的比希例為1.索88%-蜘14.2欲3%，基名本屬摩擦耽型樁，壓半漿后提高維到22.悔14%-盆33.2遣%，屬端歪承摩擦樁艙。后壓漿經(jīng)選濟效益對椅比表存在問句題及改紡進措施（1）唯壓水開還塞過程租，有個著別管路幕堵塞。（2）報壓漿過穿程存在逐堵管現(xiàn)葛象。（3）漿臟液配制隨認意性大。（4）飲壓漿設駱備不滿勻足要求百。（5）壓改力表反映串的壓漿壓價力受多因伏素影響。（6）蹤蝶壓漿后愿取芯時走間短。U管與直傭管比較直管方案（1）服優(yōu)點a投臘資少b管路攻連接耗時估短c無叛需在樁旱端投碎灰石d壓峽漿工作不量小（2）缺姥點a漿眼液擴散煮不均勻b可控疾性差U型管方獎案（1）桑優(yōu)點a可控怠性好b漿病液擴散赤均勻（2）夏缺點a管路幅連接耗時利長b壓冠漿工作早量大c易損片壞改進措珠施及建亂議根據(jù)《之調研報哪告》中談國內外轟經(jīng)驗及席專家意狂見，總雞結一、悟二期壓稍漿經(jīng)驗羽，針對殲蘇通大絹橋南北古塔大直炸徑群樁烤基礎，餓樁端由提彎管相蘆連改為威直管相夕連。考慮到主領塔承臺下賄橋樁受力襪不均勻，廁根據(jù)三維氏有限元分飾析結果，岡對受力大較的角樁采投用6回路假U管壓漿爆工藝，其雅余受力較懇小的樁采洗用4回路烤U管壓漿澆工藝。蘇通大橋趴引橋中小使直徑樁，照如需壓漿豪，建議采論用直管壓風漿工藝，燈壓漿管路賞由聲測管探兼用。第三篇奪后壓漿儀技術方總案樁端后燃壓漿設盛計合理壓漿屋量Gcp=π(h凳td+ξ姐n0d3)后壓漿單唇樁極限承罷載力（Quk）Quk=ΣUτpLi+(ΣξsiUτpLi+ξpAσR)λg壓漿工孝作壓力指按下式終確定pg=pw+ξr∑riLi壓漿控制誼壓力按下潛式確定PgA=G+U∑τpiLi針對蘇通泛大橋主塔候樁基：樁梨長L＝1巨25m，樁徑d＝恒2.5～肅2.8m戶。合理壓漿禾量Gcp=8.險45t棍，考慮流施工時缺損耗，凡實際每根樁跌壓漿量層為10練.5t謙。后壓漿單貞樁極限承謹載力Quk=79鞏337滴.99勿(KN彼)壓漿工作設壓力么Pg=3.01他Mpa壓漿控睡制壓力摟Pg=8.0熄Mpa樁端后水壓漿施危工壓漿前主泰要準備工左作（1）在魔樁混凝土旅澆筑完成飲后24-納48小時膨沖開單向超閥（2）壓壞水試驗和甜壓漿前，貼進行壓漿汁管路系統(tǒng)躁及接頭耐壓試結驗。水泥漿性訊能要求：初凝時間菜：3-4繪小時，稠捷度17-險18秒；7天強譜度：≥10Mp醬a。外加劑：刃U型微膨窩脹劑（≤5%），刷膨潤土（≤5%）漿液配沿制程序扣：先放吳水，再伐加外加序劑，攪旱拌均勻釘后加水泥。漿液進稿入儲漿柱桶時必聯(lián)須用1應6目紗探網(wǎng)進行億２次過左濾，防躲止雜物蓮堵塞壓日漿孔及涼管路。漿液最終循配方必須蓄通過現(xiàn)場刑試配確定覆，確認達耐到性能指俗標后，再殺付諸使用撈。壓漿管路鑰布置及樁妄端壓漿管點制作壓漿管撕布置原乏則：保黨證壓漿昏的均勻帆性便于安籃裝和保坦護注意事項稿：壓漿管添于安裝填前應進投行清洗杏，以清款除管內雜物；制作前椒，鋼管浙密封部背位應用脖細砂紙有打磨；必須使蘭用新的舞橡膠帶時，密封遣完好、念有彈性稿；應進行蘇地面試屬壓試驗膝。主塔群樁饒壓漿施工挖順序原則總原則線：先外供側，后惜內側每根樁壓址漿時，與沫其相臨的丹樁必須側未開鉆或幫灌注混凝土完構畢后壓漿嘗施工控參制壓漿總體震控制原則掃：實行壓位漿量與壓帶力雙控。壓漿次遮序與壓猴漿量分因配：①壓漿分三大次循環(huán)；②壓漿量分夜配：第一循環(huán)