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自平衡法后注浆灌注桩变形特性研究

发表日期:2019-04-06 16:45:18 文章来源: 分类:[技术百科 ] 浏览次数:

旋挖钻机成孔有着对位准确,成孔垂直度高就位灵活。在安放护筒时可利用护筒驱动器安放,因此下护筒时速度快、偏差小、定位准确; 干法成孔时,成孔时间短,所以泥皮薄、泥浆比重小、护壁效果好,一定程度上增加桩的摩阻力。但灌注桩采用旋挖钻机成孔的时候往往成桩质量可靠性低,其主要体现在桩端沉渣厚度比较大,很大程度上影响了桩的承载力。在成桩后对桩身特别是桩底才会用后注浆工艺,可以使得桩端沉渣有效地固结,并且可以有效改善嵌岩段侧摩阻力,使得桩的承载力大幅提高,切变形性能得到大幅改善。为验证后注浆法对桩身承载力及变形性能的影响,我们对某实际工程 6 根桩进行试验。

贵州喀斯特地区某高层自平衡荷载箱使用地.jpg

试验采用自平衡法,使用预埋荷载箱。根据桩所在的地层根据场地勘察报告显示,土层情况如下。

1) 可塑红黏土 重度平均值 γ = 17. 9kN/m3; 压缩模量 Es = 4. 33MPa; 承载力特征值 fak = 170kPa; 黏聚力ck =27.7kP。

2) 中 风 化 石 灰 岩 桩 端 载 力 特 征 值: qpa =5 000kPa; 承载力特征值: fak = 5 000kPa; 重度平均值:γ = 24. 55kN/m3。

1 后注浆干法成孔灌注桩

沿钢筋笼均匀布设 3 根钢管作为注浆管,注浆管与钢筋 笼 加 强 筋 绑 扎 连 接,注 浆 管 顶 部 高 出 地 面60cm,以利于注浆施工。注浆管绑扎于加劲箍外侧,并与钢筋笼箍筋绑扎,纵筋底部与齐平。混凝土终凝后对注浆管做清水劈通。在桩底注浆中还有 2 个重要作用: ①疏通注浆通道; ②将沉渣及泥层中的细粒部分压至注浆范围内; 注浆采用 P·O 42.5 级普通硅酸盐水泥配制的浆液,水灰比取 0.5 ~ 0.6,注浆时先稀浆后浓浆。注浆压力达到要求的终压,并保持终压 10 ~15min,终压力为初压力的 2 ~ 3 倍; 注浆结束后,注浆管端部应采取机械封堵闭浆,闭浆时间一般至少应保持 24 ~ 48h 才能撤离,防止地下水对浆液的局部稀释,造成浆液固结强度的降低。

2 试验方法

自平衡法:其检测原理是将一种特制的加载装置(荷载箱),在混凝土浇筑之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置( 具体位置根据试验的不同目的而定) ,将荷载箱的加压管以及所需的其他测试装置( 位移等) 从桩体引到地面,然后灌注成桩。由加压泵在地面向荷载箱加压加载,荷载箱产生上下两个方向的力,并传递到桩身。由于桩体自成反力,我们将得到相当于两个静载试验的数据: 荷载箱以上部分,我们获得反向加载时上部分桩体的相应反应系列参数; 荷载箱以下部分,我们获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数. 通过对加载力与这些参数( 位移等) 之间关系的计算和分析,我们不仅可以获得桩基承载力,而且可以获得每层土层的侧阻系数、桩的侧阻、桩端承力等一系列数据。

3 试验结果

在进行桩基自平衡检测时,由于位于荷载箱下部的桩身是向下运动,而位于荷载箱上部的桩身却是向上运动,这样不能形成有效的提现桩基在荷载作用下下沉的现象。因此必须将桩基自平衡检测所得到的沉降数据转换为传统的荷载沉降曲线。平衡检测所得到的沉降数据转换为传统的荷载沉降曲线的公式如所示。Q = KQ + Q -式中: Q 为传统静载桩承载力; Q + 为荷载箱上部桩摩阻力( 已扣除上部桩身自重) ; Q -为荷载箱下部桩摩阻力; K 为荷载箱上部桩侧阻力修正系数。将现场桩基自平衡检测试验实测所得到的 E5-11,E5-101,E5-58,E5-77,S-129 和 E5-88 6 根桩的荷载沉降数据进行转换得到传统的荷载沉降曲线,如表1 ~6、图 1 ~ 6 所示。由图中所示试验结果可以看出,在桩端压浆后本工程试桩位移较注浆前要小,除桩端被二次加载压密原因外,其桩底压浆固结有较非常明显的效果。可以桩顶等效荷载 P/kN 桩顶等效荷载对应位移/mm

( 基桩自平衡静载试验)桩顶加载等效转换数据序号

0 0 0. 00

2 1 917 1. 03

3 2 985 2. 23

4 4 054 3. 24

5 5 123 5. 16

6 6 192 7. 85

7 7 260 11. 85

8 8 329 14. 22

9 9 398 18. 73

10 10 467 26. 09

等效桩顶转换曲线

基桩自平衡静载试验

桩顶加载等效转换数据序 号 桩顶等效荷载 P /kN 桩顶等效荷载对应位移/mm

0 0 0. 00

2 2 640 0. 72

3 4 170 1. 20

4 5 700 1. 80

5 7 230 2. 39

6 8 760 3. 16

7 10 290 3. 87

8 11 820 4. 84

9 13 350 5. 70

10 14 880 6. 77

图2等效桩顶转换曲线.jpg

表 3 E5-58( 基桩自平衡静载试验).jpg

桩顶加载等效转换数据序 号 桩顶等效荷载 P /kN 桩顶等效荷载对应位移/mm

0 0 0. 00

2 2 397 1. 40

3 3 781 2. 44

4 5 165 3. 63

5 6 548 5. 28

6 7 932 6. 63

7 9 316 8. 62

8 10 700 10. 69

9 12 083 13. 57

10 13 467 16. 08

图 3 E5-58 等效桩顶转换曲线.jpg

有效地减小桩间的不均匀沉降。同等加载荷载等级情况下 其 桩 端 位 移 降 低 75. 49% ,73. 6% ,64. 77% ,81. 1% 。

4 结语

1) 经实际试验数据,并分析后可看出,桩底后注浆可以是得桩的抗压极限承载力有较明显的提高。

2) 为减小桩间的不均匀沉降,桩底压浆能起到一定的作用。

桩顶加载等效转换数据序 号 桩顶等效荷载 P/kN 桩顶等效荷载对应位移/mm

0 0 0. 00

2 3 580 1. 44

3 5 571 2. 49

4 7 562 3. 84

5 9 554 5. 86

6 11 545 7. 61

7 13 536 11. 08

8 15 527 15. 05

9 17 519 17. 89

10 19 510 22. 22

图 4 E5-77 等效桩顶转换曲线.jpg

表 5 S-129 桩顶加载的等效转换数据.jpg

( 基桩注浆前后自平衡静载试验)

序 号 桩顶等效荷载P/kN注浆前桩顶等效荷载对应位移/mm注浆后桩顶等效荷载对应位移 /mm

0 0 0. 00 0. 00

2 2 603 1. 07 0. 99

3 3 987 2. 72 1. 89

4 5 371 5. 09 3. 33

5 6 754 9. 17 4. 73

6 8 138 13. 60 6. 66

7 9 522 20. 68 8. 36

8 10 906 26. 61 10. 35

9 12 289 34. 64 13. 05

10 13 673 41. 71 16. 52

图 5 S-129 注浆前后等效桩顶转换曲线

表 6 5-58 桩顶加载的等效转换数据.jpg

( 基桩注浆前后自平衡静载试验)

序号注浆前桩顶等效荷载P /kN注浆前桩顶等效荷载对应位移/mm注浆后桩顶等效荷载P/kN注浆后桩顶等效荷载对应位移/mm

0 0 0. 00 0 0. 00

2 3 407 2. 77 3 407 1. 47

3 5 398 5. 56 5 398 2. 49

4 7 389 7. 88 7 389 3. 60

5 9 380 12. 02 9 380 4. 76

6 11 372 17. 59 11 372 6. 08

7 13 363 22. 86 13 363 7. 70

8 15 354 27. 39 15 354 9. 40

9 17 345 35. 58 — —

10 19 337 42. 91 — —

图 6 E5-88 注浆前后等效桩顶转换曲线

3) 对钻孔灌注桩,由于桩身较长,清孔困难,致使桩底有部分沉渣,桩端后注浆能够固化沉渣,改善桩端持力层压缩特性和桩侧土层摩擦特性,增大桩顶荷载和减小桩顶沉降。

本文关键词:灌注桩注浆自平衡法荷载箱

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