苏通某大桥桩底压浆技术与工艺

xx大桥桩底压浆技术与工艺研究

xx大学xx大桥科研项目前言第一篇调研报告1后压浆概述2桩端后压浆提高承载力的机理3后压浆的计算与设计4后压浆施工5存在问题及研究方向第二篇试验研究1试验概况

2检测结果及评价3后压浆桩的承载特性分析4后压浆经济效益分析5存在问题第三篇后压浆技术方案1总则2桩端后压浆设计3桩端后压浆施工4工程质量检验与验收

目录项目概况

苏通大桥主墩采用桩长125m，桩径2.5m的钻孔灌注桩。在如此大直径超长桩上应用桩底后压浆技术，国内外还无先例，受苏通大桥指挥部委托，东南大学承担后压浆技术课题。

《苏通大桥桩底压浆技术与工艺研究》项目通过一、二期试桩的试验和检测，取得超长大直径钻孔灌注桩桩底压浆作用机理、承载力特性及施工技术方案等成果，达到提高工程施工质量及可靠性的目的，将促进我国桥梁桩基技术迈向一个新台阶。

研究背景

苏通大桥主桥墩覆盖层厚，为满足设计要求，必须加大直径和桩长。而桩长的增加，将钻孔桩的工艺缺陷更加突出。为消除不利因素的影响并达到提高钻孔灌注桩承载力的目的，苏通大桥采用桩端压浆工艺，对两期试桩进行试验研究，形成了一套施工方法

研究目的研究桩底后压浆技术的作用机理提出一套系统、完善、实用的设计计算理论和施工工艺。

研究工作进展2002.10～2003.01一期试桩测试2003.05～2003.09二期试桩测试2003.06～2003.07文献调研2003.09～2003.10技术方案2003.10试桩结果分析主要研究内容本项目的主要研究内容包括以下4个方面：（1）后压浆对钻孔灌注桩承载特性的影响桩端压浆后，超长桩呈端承摩擦桩特性，通过总结苏通大桥一、二期试桩的静载荷试验及应力-应变测试资料，分析压浆后桩的承载特性及桩侧摩阻力、端阻力的分布规律（2）后压浆钻孔灌注桩的设计理论和计算方法对现有计算方法进行评价结合现行《公路桥涵地基基础设计规范》及相关行业的规范，提出桥桩后压浆钻孔灌注桩竖向承载力的计算公式（3）后压浆钻孔灌注桩施工工艺根据工艺试验和试桩试验，总结U管和直管的工艺特点，分析物探及钻探取芯数据和结果，评价应用效果提出桩底后压浆施工参数的选择方法及控制标准完善桥桩U管压浆的施工工艺（4）桥桩后压浆施工技术指南桥桩后压浆施工技术指南群桩压浆施工顺序原则

创新点（1）在国内首次系统地对U型管压浆技术进行实验研究，提出了U型管压浆参数的确定方法和控制标准，完善了压浆工艺流程；（2）基于交通部《公路桥涵地基与基础设计规范》首次提出了压浆后钻孔桩承载力的计算方法；（3）根据压浆后的试验数据，深入分析了压浆对桩侧摩阻力及桩端阻力的影响；首次提出超长大直径桩的承载特性;（4）通过压浆机理研究，初步提出了群桩中进行后压浆施工顺序和工艺流程。研究成果（1）国内外文献及应用情况调研。掌握了后压浆技术在国内外的发展历史、应用现状、最新研究成果；（2）试桩后压浆技术总结和承载力特性分析。总结了苏通大桥一、二试桩后压浆施工情况，分析施工中存在问题的原因，提出了改进措施。同时，分析了压浆前后桩承载力特性；（3）后压浆技术方案。编写了压浆技术方案，包括后压浆技术的机理、设计、施工和检验标准用于指导苏通大桥后压浆施工。第一篇调研报告

国外研究状况桩端压力注浆自1961年在委内瑞拉修建Maracaibo大桥基桩中首次运用以来，在世界多个国家的桥梁中得到了广泛的应用。图1.3.1-1为Parana运河上桥梁桩端压浆所用的装置。1—64mm的钢板；2—压浆孔；3—均匀的砾石；4—吊钩；5—定距块；6—蓝子；7—直径38mm的压浆管；8—30mm的加强管；9—直径25mm钢管;10—橡胶或氯丁橡胶垫；11—直径14mm钢管.

泰国工程师80年代在修建斜拉桥的桩基时采用了图1.2-2所示的压浆装置对桩端进行压浆

Fleming,W.G.K.[11]介绍了一种U形压浆管（如图1.3.1-5所示），在灌注桩身混凝土前，将U形压浆管随钢筋笼一起放入孔底。

国内研究状况

1983年，北京市建筑工程研究所在国内首先研究开发出预留压浆空腔方式的桩端压力注浆桩。进入20世纪90年代后，桩端压力注浆技术在国内得到蓬勃发展，具体表现在作为桩端压力注浆施工工艺的核心部件—桩端压力注浆装置形式众多，目前已有16种桩端压力注浆装置。图1.3.1-8为工程中常用的桩端压浆装置图1.3.1-9为经过改良的桩端压浆装置桩端后压浆提高承载力的机理（1）桩端沉渣与注入的浆液混合固化，凝结成一个强度高、化学性能稳定的结石体，从而提高桩端阻力。如图2.3-1所示。（2）细粒土中进行桩端压浆时，水泥浆液以网状形式存在于土体中，固化后，形成水泥土复合体，它能有效地提高土体强度和变形摸量

，从而提高桩端阻力。（3）粗粒土中进行桩端压浆时，浆液主要通过渗透、挤密、填充及固结作用，大幅度地提高持力层的强度和变形模量，并形成扩大头，增大桩端受力面积，从而提高桩端阻力。（4）据有关试验结果，在桩端以上2.5D范围内压浆桩的桩侧摩阻力可以提高2.5倍。图2.3-2[41]

为桩端压浆后开挖出桩身形状。存在剥的问孔题（1贡）压葵浆理禾论研物究不朵完善目前研究置主要姐集中对在工董艺的咬介绍云、机写理的定私性分屯析、虹工程扁实例灰的比勒较，妻没有香提出矛合理的虫理论游计算琴模型哪，其理言论研摆究有今待进吹一步完善半。（2翅）施毙工工金艺有渣待进呆一步狮优化（3折）无测统一轧的计好算公营式。目前项后压忙浆承银载力非的计逐算顶公式铅众多母，有的公谁式停批留在架经验难水平次上。存在旷问题笔及研芽究方畜向研究方方向（1拘）进浇一步锡优化排后压束浆施同工工献艺（2瓦）采借用数朋值算岩法模秀拟桩逮端压城浆机胶理（3傻）分忠析后术压浆戒桩端罚群桩胳效应第二苏篇扣试晒验研平究一期唤为4牢根直拌管后口压浆纲桩试幕验，煎取芯锯结果脾显示忽，浆骂液在稻土层著呈薄浇层状够分部鸦，充搅填不睡均匀步。二期葬6根咸试桩嚼进行蛛了后家压浆漠试验默，分谣别采代用U匙型管猛和直稍管两犬种方尘案。试桩口压浆一期岁试桩遭压浆二期筒工艺型试桩夕压浆GY内Z1和GY钩Z3桩采殖用六城回路U型压竞浆管遣方案百，GY泼Z2桩采绸用四串根直见管方教案。二期眨载荷歪试桩侨压浆SZ外2桩和SZ朵3桩采裤用六巧回路U型压砌浆管净方案倾。SZ使4试桩大采用4回路U型管守加4直管京方案事。压浆弱效果蓬检测里方法自平求衡测疯试法CT养检测取芯毯检测CT肢检测电磁昂波C飞T层景析成怜像技枪术超声扛波C找T层议析成脚像技驶术检测扩结果秒及评递价承载累力测誓试结轮果一期爽试桩片测试养结果S1拒桩压终浆前揉后测垄试曲泡线S2购桩压母浆后杆测试市曲线S3厨桩压龄浆前锤后测陪试曲批线N3氏桩压寨浆前粗后测订试曲行线S1灰桩压践浆前宵后转那换曲商线S2壁桩压尊浆后诵转换茎曲线S3乎桩压怨浆前菊后转站换曲芒线N3惊桩压赖浆前浆后转龄换曲伤线二期宋试桩猴测试悄结果SZ偷2桩摘压浆絮后测惑试曲仅线SZ垮3桩滤压浆弓后测摘试曲聚线SZ添2桩且压浆肺后转吊换曲陈线SZ粪3桩滨压浆小后转愁换曲验线SZ朱4桩逗压浆调前后催转换携曲线CT格检测之结果懂及评佛价（1想）S报Z2嫩桩明显酒形成尊了一兄个向愚上弧签形扩集大头翅型水太泥浆零影响练区，聚局部羽存在版固结拾现象那，水递泥浆什局部枪上串撤。（2宇）G睡YZ鹿2桩采用木直管炉压浆助后，脸未发盒现扩嗽大头汇；水驴泥浆全分布啄随桩咬底附渡近地顿层的身密实装程度饼不同鄙，无絮规律捧分布故；桩搂底存政留水薪泥浆写不多笨；（3品）S颗Z3杂桩原设秋计U喂管压倒浆，啄后因铲故改絮直管颠压浆坊。水泥露压浆止后，呈向1#、2#、4#孔方猛向桩牵侧局垃部形舌成扩段大头故，但景向3#孔方此向桩蛛侧压裹浆效帮果不夏明显,压浆鱼上窜台高度盘达10都m以上室。桩励底1m有零别星随跨机分妈布压木浆存归在。（4惧）G帝YZ再3桩明显债形成惠一个挨向上盾弧形究扩大问头型汽水泥钥浆影斤响区唉，局该部存壤在固东结现未象，挥水泥扒浆局叔部可真上串有，与SZ逼2桩结谜果类粒似。结论在中蒸粗砂姻或含颈砾中萌粗砂帜中容协易压盐浆并贺固结职，而轨在粉封质细肚砂土倾及亚占粘土尘层中冠难以亭压浆买固结厌。取芯士检测项结果栽及评舱价一期狐S1阔、S滴2试坏桩水泥驼浆多盲以薄洽层状惠分布极，水眨泥浆铜层厚纸一般序为0.下1～0.摸5c谋m，极产个别标为8～10洒cm，充酿填不鲁均匀故。部别分未卷胶结饼。S2许-1部孔标搭贯对泰比S2雕-2遇孔标险贯对辜比S2火-3棵孔标少贯对谅比二期献试桩本次疫共检奶测6根桩闯，每例根桩捕原则很上布粘置5个检梦测孔剧。检测援结论根据崭检测导结果惩及现独场取律芯分订析，技得出笋如下粥结论山。（1泰）施少工的全23茶个钻作孔均挨有未和固结右的水许泥灰芬浆及其侦与砂列层所肉形成角的混假合物间。（2干）所暮有压箱浆体妇均未诞凝固禽，或蔬只能挂达到夹半凝固状航态。止从地砖下取减芯后科12曲—2舅4小侄时形抗成固结的暂水泥鹅灰浆我。（3输）颗射粒越抢粗的嗓压浆同体水买泥灰词浆就舍越容政易浸入。（4）从SZ适2桩所级做的值标贯很击数挤看，足其土为层强细度明显留强于顿其压咐浆前独的土秃层强四度。后压融浆桩随荷载利传递惨特性一期多试桩试桩使侧阻能力、直端阻劫力及此其比梳例二期乔试桩桩的恨极限般承载液力及强组成触比例SZ哈2桩羞顶荷案载-田位移捆关系眉及构佳成SZ炭3桩蒙顶荷君载-连位移旷关系衬及构窑成SZ深4压慰浆前殖后下葛段桩石平均唉摩阻忙力-匆位移僚曲线SZ毒4压顺浆前埋后桩字端阻恐力-诸位移绿曲线SZ烂4压就浆前币桩顶晋荷载微-位捉移关易系及惧构成SZ赶4压请浆后料桩顶讯荷载痕-位束移关齐系及喜构成二期猜试桩郊桩端理阻力黎-位哪移对匹比曲菊线压浆出后桩禁的承鹅载特报性分见析（1紫）栽一期以试桩未压投浆试添桩下骡段Q比-s虽曲线摩在很遗小的趣荷载赠下出槐现嚼陡降错段，意桩端墙阻力爱所占注比例听小、欺差别晌很大飞，变润化范镜围为探1.富88爬%-只11递.6镰8%咏，说烂明桩携底存尽在沉浊渣，伤且施畜工质路量不复稳定台。二期丹试桩由于水施工疼质量志相对饱要好胀，沉艺渣较脖少，枝未压驴浆桩别端阻锯所占挣比例流为1颤4.虎23晒%，柱明显久高于平一期害试桩煤。（2故）肤一期抽试桩沟，压档浆后丧桩极佛限承少载力鼠得到建大幅蒸度的河提高硬，提晋高幅肃度为丝式50筋%-躁10鸟0%败，其纪中整宿桩侧揉阻提猫高1垃2.胶39泪%-辈52岸.8陆7%背，桩筒端总眼阻力夏提高扮4.且91乞-2险5.宝67摘倍；二期迹试桩临，压详浆后配，桩厚极限懒承载俭力提垦高幅植度为锹68井.6临%，渴侧阻撞力，炕提高揭34矛%，垒端阻塔力提轻高2清.9武3倍圈。（3级）各谜试桩段的Q辜-s讯曲线虫由陡平降型易转变考为缓迟变型溉，桩透端刚泉度得兰到大炮幅度叮提高挡，桩挎的承珠载型捉态亦劲发生崖改变粗。压弃浆前托，端套阻占萄总承葵载力哗的比搬例为携1.叨88冒%-抄14竞.2丝式3%尽，基腿本属凡摩擦尺型桩奥，压叶浆后哈提高恳到2铸2.右14低%-爪33孕.2胸%，购属端茂承摩浇擦桩锄。后压木浆经裁济效歌益对防比表存在必问题娘及改舰进措剃施（1愤）压俘水开颜塞过考程，粪有个骆别管帐路堵闪塞。（2拐）压屡浆过匪程存洋在堵匪管现案象。（3围）浆佣液配妻制随义意性汤大。（4垒）压撑浆设们备不烘满足颗要求座。（5我）压演力表幸反映印的压佳浆压责力受狗多因岔素影津响。（6凝）压毒浆后协取芯砌时间反短。U管希与直均管比蝇较直管按方案（1摔）优壳点a邮投资过少b紧管路筝连接剃耗时境短c御无需诵在桩解端投虏碎石d念压浆来工作霞量小（2课）缺徒点a舟浆液汇扩散厦不均丽匀b可尺控性讲差U型竿管方位案（1债）优革点a接可控荒性好b肠浆液腊扩散出均匀（2图）缺帽点a余管路穴连接翁耗时菜长b脏压浆俩工作贪量大c袭易损皂坏改进易措施值及建绒议根据笼《调怜研报楚告》电中国扩内外壁经验责及专内家意耍见，告总结烂一、蜘二期兰压浆伤经验眼，针奔对苏拳通大跳桥南层北塔胃大直倾径群芦桩基哈础，悲桩端涝由弯效管相均连改缺为直悠管相抛连。考虑尾到主缎塔承永台下赴桥桩签受力巾不均丹匀，山根据达三维顾有限宰元分晶析结龄果，享对受脸力大依的角盾桩采矿用6济回路做U管戒压浆映工艺刷，其必余受飘力较烤小的绿桩采岗用4赠回路晚U管粱压浆姐工艺伐。苏通领大桥验引桥撕中小雨直径希桩，密如需故压浆宰，建它议采盐用直蕉管压卷浆工设艺，徐压浆仪管路甜由声馆测管闯兼用趁。第三图篇服后压睡浆技碧术方递案桩端代后压初浆设令计合理恼压浆挣量Gcp=π效(h惰td勒+ξ灶n0d3)后压款浆单港桩极次限承顺载力冈（Quk）Quk=ΣUτpLi+(ΣξsiUτpLi+ξpAσR)λg压浆掘工作捡压力劳按下紫式确忆定pg=pw+ξr∑riLi压浆输控制眼压力筋按下图式确坐定PgA=罚G+U∑哭τpiLi针对证苏通唇大桥敏主塔距桩基于：桩杨长L绢＝1住25手m，桩径壤d＝滋2.拨5～束2.螺8m勿。合理卧压浆香量振Gcp=8纱.4搏5t出，考枝虑施倚工时长损耗绝，实获际每根哲桩压瓶浆量却为1六0.态5t票。后压所浆单据桩极钓限承命载力Quk=7兰93蓄37爷.9咐9(昌KN学)压浆榜工作馋压力舰Pg=3.拜01鸡Mp氧a压浆扁控制看压力革Pg=8.己0M井pa桩端彼后压纸浆施坊工压浆典前主意要准目备工托作（1亭）在袜桩混鞋凝土姓浇筑风完成孔后2族4-借48间小时甘冲开真单向省阀（2烫）压制水试仁验和址压浆管前，纯进行滋压浆枣管路律系统哑及接头耐字压试结验。水泥屑浆性缓能要类求：初凝垄时间召：3矿-4泉小时暮，稠提度1现7-境18讲秒；7天占强度菠：≥10旗Mp板a。外加羡剂：亦U型摔微膨晒胀剂浇（≤5%日），泄膨润曾土（≤5%周）浆液态配制悲程序崇：先静放水栋，再情加外昏加剂危，搅总拌均婚匀后低加水泥。浆液猪进入袄储浆属桶时御必须机用1存6目他纱网零进行钥２次看过滤旗，防阳止杂草物堵我塞压庸浆孔筹及管岗路。浆液愉最终腰配方础必须峰通过救现场雀试配讨确定明，确揭认达夹到性仅能指遇标后测，再雀付诸团使用登。压浆级管路畏布置稳及桩龟端压军浆管浙制作压浆腊管布箩置原篮则：透保证絮压浆片的均盛匀性便于微安装漫和保添护注意雨事项造：压浆仰管于测安装失前应通进行讨清洗幸，以评清除祝管内杂物灾；制作挥前，桥钢管峰密封伯部位颈应用早细砂碗纸打崭磨；必须麦使用而新的膨橡胶营带，阁密封箱完好们、有浸弹性个；应进麦行地细面试核压试闸验。主塔讲群桩握压浆座施工吸顺序消原则总原罗则：损先外梅侧，灿后内底侧每根姥桩压棍浆时散，与熊其相谦临的逃桩必篮须醒未开咏钻或箩灌注默混凝土润完毕后压屈浆施挪工控脊制压浆着总体薯控制托原则伍：实拖行压浑浆量宣与压鞠力双宅控。压浆改次序阁与压恼浆量客分配旅：①压浆此分三奖次循睁环；②压浆卵量分扫配：第一瞧循环翼：4棵0%竞；第二柔循环赢：4滑0%捆；第三只循环雾：2行0%指。压浆属时间呼及压恢力控判制：第一答循环