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1、提高泥浆护壁钻孔灌注桩承载力的探讨东海大桥超百米长桩试桩承载力分析 第 26 卷第 2 期Vo1.26No.2 黄融,苏洪雯 ,毕桂平:提高泥浆护壁钻孔灌注桩承载力的探讨东海大桥超百米长桩试桩承载力分析建筑施工BUIIDINGCONSTRUCTION麟葡黑设 提高泥浆护壁钻孑 L 灌注桩承载力的探讨 东海大桥超百米长桩试桩承载力分析口黄融苏洪雯毕桂平 (上海深水港建设指挥部大桥分指挥部 2ol3o6)【摘要】东海大桥作为国内第一座的跨海大桥,在通航孔超百米钻孔长桩的试桩中首次采用了桩底压力注浆技术 .在灌注桩成桩后 ,通过预埋在桩身的注浆管 ,将浆液均匀地注入桩端地层 ,以提高桩的承栽 力 ,
2、并减小桩基沉降量 .【关键词】跨海大桥桩底压力注浆钻孔灌注桩承载力【中图分类-TU753.3/文献识别码A【文章编号】10041001(2004)02-0093 03DiscussiononIncreasingLoad -BearingCapacityofSlurryDrilledPile-AnalysisofLoad-BearingCapacityofTrialPileOver100mforShanghaiDonghaiBridgeHuangRongSuHongwenBiGuiping1课题的提出 东海大桥为了满足海域通航要求和地貌状况 ,设置有主 通航孔一座 ,主跨为 420m 的迭合梁斜
3、拉桥 ;辅通航孔三座 , 主跨分别120m,140m,160m预应力钢筋7昆凝土连续梁结构 为跨越海底深槽设置主跨为 340m 的颗珠山迭合梁斜拉桥 : 这些桥梁的基础均为 2.5m 的钻孔灌注桩共 7l0 根（其中嵌 岩支承桩约 320 根）.除嵌岩桩外 ,其余摩擦桩的桩长均在 100110m.由于这些大直径长桩均在海域内施工，受风浪， 水流等自然界的影响很大 ,设计与施工的经验较少 ,因此,决 定在主,辅通航孔设计墩位进行足尺钻孔灌注桩试验 .2 试桩位置 ,地质状况及试验目的和方法 在主,辅通航孔的墩位上各布置一只和使用的桩径,桩长相同的试验桩各一根.试桩1位于主通航孔PM336墩,试
4、桩2位于辅通航孔PM241墩，桩径约为2.5m,桩长约为 110m其试桩位的地质资料（如表1,2）:2.1 试桩目的2.1.1 通过对桩底压浆前后单桩极限承载力的测试,检测单桩的设计极限承载力 ,测定分层土极限摩阻力 （系数）: 2.1.2确定钻孔灌注桩的成孔工艺和机械系统配置 . 2.1.3通过桩底压浆的检测效果 ,确定桩底压浆形式及 相关技术 .2.2试验方法 由于大直径长桩的极限承载力达到 50000kN 以上,位置 又处于海上 ,加上试验的工期紧 ,很难采用施加外荷的方式 来测定其极限承载力 ,故决定采用东南大学的自平衡测试技 【收稿日期】 200402 132004年第 2期 术,对
5、钻孔灌注桩在桩底压浆前后进行极限承载力的测试并对其单桩极限承载力进行分析 .表I试桩1地基土物理力学指标土层土层描述层厚含水量密度口 .孔隙塑性指液性指桩饲土极限桩端土极限鳊号(m)w.%g/cm比e数ID数IL摩阻力标准段阻力标准值 fs(kPa)值 fp(kPa)(3) 淤泥质粉盾粘土 55056.01.701.5II5.42255(4) 淤泥质粘土 9I056.9I621.6621.2I565(5) 粘土 J58042.11.79II82O.2O.9325(6) 粉质粘土 2.0521.7I920.73I4600550(7) .砂质粉土 5.7030II860.8960(7)t-粉细砂
6、97531.31.8609a65(7)粉细砂 33.o028.2I950.7775(91 中粗砂 9O090fl0)粉质粘土 I1.oc28.01.930.8ll4.60.5360I1.I 粉细砂 I5.9322.31.990.659545oo1l2 含砾中粗砂 l0.7625.72.oo0.68Il550o0表 2 试桩 2 地基土物理力学指标土层土层描述层厚含水量密度口 :孔隙塑性指融雎指桩侧土极限桩端土极限鳊号 (m)w%g/cm 比 e 数 lp 数 II 摩阻力标准段阻力标准值 f(kPa)值 fp(kPa)(1) 灰褐色淤泥 6oo63.81.601.8223.9l6l0(4) 复
7、色淤泥质粘土 8,5038.01831.06l601.01l0(5) 灰色粉质粘土 35027ll950.78l5.91oo25(6) 灰绿色粉质粘土 5.6023.52.oo0.69l6302440(7) .草黄色砂质粉土 7902741.9l0.8a55I 草黄灰黄色粉砂 I2.5023.31.9806865 2 灰黄色粉砂 8oo2002.020.6075 (7),灰色粉砂与粉 3.50l9.52020.60l3.404880 质粘土互层(9)灰色含砾细粉砂耒钻穿 I8.020905l9030o03试验结果分析与建议 93苇 26 卷第 2 期V01.26No.2黄融,苏洪雯 ,毕桂平:
8、提高泥浆护壁钻孔灌注桩承载力的探讨东海大桥超百米长桩试桩承栽力分析建筑施工BI211DlNGCONSTRUCTl0N 两根试桩在压浆前进行加载试验 ,试桩 1 测得承载力为 设计值的 82.67%;试桩 2 测得承载力为设计值的 68.18%试桩1采用直管压浆，压入水泥量为8t,试桩2采 用U型管分次压浆，压入水泥量为6.7t,现将测试结果列表 (见表 3,4,5和图 1,2,3,4): 我们针对试验结果 ,决定在工程中采用 :(1) 根据试桩的情况制定了钻孑 L 灌注桩施工技术要求 , 它包括设备 ,钻孑 L 速度,钢筋笼的制作和安装 ,护壁泥浆的制 备,清孑 L 和混凝土浇灌 ,改进的压浆
9、管形式 ,压浆液的制备 , 压浆工艺 ,终止压浆的标准等 .(2) 本工程试桩采用 自平衡法静载试验 ,按规定标准浆后.所测得的单桩承载力均已超过设计值10%30%所以设计的工程桩是安全可靠的 .(3) 在压浆前，当桩下段发生40ram以上位移时，所测到 的原设计桩持力层的摩阻力仅为地质勘查资料数据的 1/ 51/3,而压浆后 ,位移桩段所测得的摩阻力超过地质勘查表 3 试桩承载力及位移分析试桩 l 试桩 l 试桩 l 试桩 2 试桩 2 试桩编号下荷栽葙加羲下荷栽葙抽栽下荷栽葙加簌 (压基前)(压基前)(压基后)(压浆前)(压浆后 )预定加栽值(kN)2 x 114oo2X 260oo2X
10、22Ooo2X 3oooo2X 3ooOO 最终加栽值(kN)2 x 68402 x 192oo2x 192oo2x 1Ooo02X 24o00 荷羲葙处向上位移 (mm)4.45215510565.7249.49向上残余位移 (mm)3.5918.5444,05i 郜桩 i 镕弹性 1( mm )0.863.015.44荷羲葙赴向 Y(mm)66.0519.05641091.oo5.77向下残余位移 (mm)54.0117.813.96T 郜桩 i 体性 l( mm )12.041.241.81桩顶向上位移 (mm)7.2234.78桩顶残余位移 (mm)6,0723.24上段桩压缩变形 (
11、mil1)1433147l表 4 试桩自平衡静载荷试验成果分析表试桩 1 试桩 1 试桩 1 试桩 2 试桩 2 试桩编号下荷栽葙加栽下荷栽葙加栽下荷羲箱加栽 (压基前)(压基前)(压基后 )(压基前)(压墓后 1 菏栽葙上部桩的实测 176oo336O022Ooo220O0陵限承栽力 0(kN)菏栽葙下部桩的实测 608022080l76oo8oo0>24Ooo 陵限承栽力O.(kN)(下荷羲葙下部)下瞢羲籀下部)ii 部桩段 * 度(mm )11874.811872.157215 尊羲箱上部桩自重 (kN)868855088688531253l2 菏裁箱上部桩侧摩 0.70.7070
12、.70.7 阻力修正系数 1 单桩竖向抗压极 393505319031840>47840 限承栽力 QI(kN)表 5 压浆量及其极限承载力提高幅度 桩号压浆土层压浆压浆前承压浆后承提高百分量(t)栽力(kN)栽力(kN)值(kN)比()PM336 粉细砂 841oo0>52000>11000>26.8PM24 含粒粉细砂 6.7300OO570002700090 94.13薹董桩端阻力 rkN13II)Il桩顶荷栽 (kN)21llI)JrII,(a)桩端阻力一位移曲线(b)等效转换曲线图 1 试桩 1 压浆前曲线桩端阻力 (kN)IIlIll1IIl3llIIIl3
13、墓薹一1.I桩项荷栽 (kN)3III1IlIl,IIII a）桩端阻力一位移曲线（b）等效转换曲线图 2 试桩 1 压浆后曲线言 21砉:暴H_堂13（a）压浆前桩端阻力一位移曲线（b）压浆前等效转换曲线图 3 试桩 2 压浆前曲线桩硕荷载 d,D（a）桩端阻力一位移曲线（b）等效转换曲线图 4 试桩 2 压浆后曲线资料数据 .说明桩的持力层在钻孑 L 成桩过程中受到了扰动 加上首拌混凝土下落过程中将桩底沉碴泛起 ,进而削弱了其 摩阻力,而经压浆后 ,不但恢复了它原来的摩阻力 ,而且由于 压力灌浆的作用 ,进一步改良了持力层土质特性 ,故摩阻力 得到了进一步的提高 ,而且桩的端承力也得到了大
14、幅度地提 高 ,主要是其桩端截面达到甚至还超过了原设计截面 .(4) 本试验并未测出试桩的最大承载力 ,因为这种长桩 本身的混凝土压缩值较大 ,千斤顶的实际位移并未达到 40mm,且原规范试验标准制定对当时钻孑 L桩的直径和长度 远远小于本试桩的直径和长度 ,所以在荷载箱位移达 40mm 时即终止加荷 .而根据国外资料分析 , 他们的荷载箱位移一 般达到80ram时才停止加荷，因此本试验桩的承载力远比现 测定的要大，估计极限承载力可达80000100000kN. 建筑施工第 26 卷 第 26 卷第 2 期V01.26N0.2黄融,苏洪雯,毕桂平:提高泥浆护壁钻孔灌注桩承载力的探讨 东海大桥超
15、百米长桩试桩承栽力分析建筑施工B【】LDINGCONSTRUCT10N表 6 试桩 l 压浆前分层土摩阻力 （单位 :kPa）菏载一 IO8m 一 163m一 254rn一 312m 3325m一3895m 一 487m一597m一645131 一66m 737m 一一 8I7m一 907m一101.7m 编号一 163m 一 254m 一 31.2m 一 33.25m 一 3895131 一 48.7fll 一 597m 一 645131 一 66I11 一 73.7fl 一 8I7m 一 9O.7m 一 I0I7m 一 I1Om 110.120.231.854656.958.6212161
16、6.0920.2518.6211.927.624.753.4320.250,363.2257110.3812.82195022.77260624.5118.6712138.375.1430.410.484.5967513.81170326.8429.4431.7730.4025.4116.65I2006.8640.55O.6159578217.25212234.1936.1237.5336.2932.1621.1615.628.57 50.891.1310.69114132213258938.5040.1442.1939.4534.23,24.3224.44l1.9l 61.221.64l5.
17、42I20.45270030.5742.8044.17,46.86l42.6136.2927.48l332615.24 71.562.1620.1626.7631.8835.2447l148.1951.5245.5040.733337355522.23 82.703.3323.4937.2637.3340.1】50.5751.4854.054840451839.2637.842922 93.8345l2683477642.78449954.0354.7756.5951.29496245.1540.1336.21 104.97568301658264823498657.4958.065912I5
18、3.63 表 7 试桩 1 压浆后分层土摩阻力 （ 单位 :kPa）菏载一 10.8m 一 16.3m 一 25.4m 一 31,2m 一 3325nl一 3895m一48.7rn 59.7m 645m 73.7m 81.7fl19O.7m 1017 m 纟髙号一 16.3m 一 25.4m 一 3l,2m 一 3325m 一 38.95m 一 48.7m 一 59.7m 一 64.5m一 73.7m 一 81.7m 一 907nl l01.7m 一 l10m10.010.030160220.310.561.031.061164.22652135815.6320.010.040.180.260
19、.380.631.111.452.656.56105319.6223.6230010.070.230.290.430.8l1631.763,4389613.93263631.2640020.10.3l0440561062.132.6346710.2618.5432.8637.9550.050.170.530.760.951.532.7642678614.523.4936.7741.6860.090.20.610.861.071.873.034.888.1316.7329.5342.9347.6670.140.260.690.961.462063.665.248.8518.2133.5149.5
20、355.2780.210.310761.171.832.244.146.769.2519.7738.0456.5461.2890.280.370.891532.162.864778.6410.5221.9340.3762.4168.75100.360.421.121.842.463.25516l1.2714.4926.6944.2666.5371.82l10530691682.633.5347679614.9719.7530.4748.2367.2572.56表8试桩PM241压浆前分层土摩阻力（单位:kPa）荷载一 10.1m一 16m 一一 24.5m 一一 28nl 一 33.6m 一一
21、 41.5H1 一.54m63m 一一7lm一 72m一 78m 一一 85.5m96m24.5m 一28m 一 33.6m 一415m 一 54m 一 63m 一 71m 一 72m编号一16m 一78m 一85.5m一 96m 一108.5m10.120.21.072955.3262318.4722.1623.2l35.7634.794.733.1620.150.36195J5.198.2210.927.0530.8832.4346.1944.1310.73785I30.211.114.697.15l5.24l87732.2633.6237.1553.1951.1819.1512.7640
22、.271.96678l165218924.2337.7738.6740.92表 9 试桩 PM24l 压浆后分层土摩阻力 （单位 :kPa）荷栽一 10.1m 16m 一 245m28m一 33.6m一 415m54m63m 一 71m 一一 72m一 78m 一一 85.5m 一96m编号一 16m 一 24.5m 一 28m 一 33.6m 一 41.5m 一 54m 一 63m 一 71m 一 72m78m 一 85.5m 一 96m 一 108.5m10.120.201.072.956.63I8.8716.2419.4421.7018.8517.6211.768.5320.160.36
23、2.02519】l 22l39024.3226.7628.4620.5319.4318.1614.2730211.144.698.64182418.7730.7631.7333.4723.4922.7521.47l8.7340.301.96678126523.8924.2336.5637.6038.7931.36287626.5323.4350.383.3610.0318.3127.9929l142.5343.4844.9034.8633.7931.9228.7660.464.7613.2723.9732.0933.8848.5049.3651.0039.7338.4337.5233.4370
24、.546.1616.5229.63l36.1838.6654.4655.2457.1144.5343.2642.6239.0680.627.5619.7635.2940.2843.4360.4361.1263.2148.1l47.4348.6944769.10769.7924.9342.33444449.74640764.7966.6352.6151.7252.2951.73100.89l2.0330.0949.3648.6156.0667.7168.4770.0457.1656.4458.0357.62l159.3358.7963436275【参考文献】1, 谢红兵 .郑机.林国雄 .帕克西桥钻孔桩桩底压浆及 0 cell试验IJ1.世界桥梁.200222, 傅旭东.钻孔灌注桩桩底压力灌浆的工艺效果及机理【 J2004年第 2期桥梁建设 .1999.13, 于志强.王锡朝.王旭.钻孔灌注桩的压力灌浆工艺度承栽力研究 I 川.中南公路工程 .1997.34, 桩基承栽力自平衡法静载试验测试报告一东海大桥试桩工程.东南大学土木工程学院 .2003.513
提高泥浆护壁钻孔灌注桩承载力的探讨——东海大桥超百米长桩试桩承载力分析
