京沪高速铁路桩基后注浆实施方案.doc

高速铁路深厚软土地基中桩基后压浆高速铁路深厚软土地基中桩基后压浆 实施方案 主持单位：中交股份主持单位：中交股份 参加单位：京沪高速铁路股份有限公司参加单位：京沪高速铁路股份有限公司 西南交通大学西南交通大学 中南大学中南大学 中国建筑科学研究院中国建筑科学研究院 中铁第四勘察设计院集团有限公司中铁第四勘察设计院集团有限公司 目目 录录 1 编编制依据制依据.3 2 项项目概况目概况.3 3 试验试验范范围围.3 4 试验试验内容内容和和进进度度.3 5 试验总试验总体布置体布置.3 6 主要工程量和材料、主要工程量和材料、设备进场计设备进场计划划.4 6.1 主要工程量主要工程量 .4 6.2 劳动劳动力及力及设备设备配置配置 .5 7 试验组织试验组织机构和主要人机构和主要人员员.7 7.1 试验组织试验组织机构机构 .7 7.2 主要参加人主要参加人员员 .7 8 试验实试验实施方案施方案.9 8.1 单桩试验单桩试验方案方案 .9 8.1.1 压浆试验压浆试验 .9 8.1.1.1 压浆桩位布置.9 8.1.1.2 配套设备机具.10 8.1.1.3 劳动力组织和施工进度计划.10 8.1.1.4 压浆施工工艺.10 8.1.1.5 施工注意事项.11 8.1.1.6 质量保证措施.12 8.1.2 单桩单桩静静载试验载试验方案方案 .13 8.1.2.1 静载试验工艺流程.13 8.1.2.2 静载试验方法.14 8.2 群群桩试验桩试验 .17 8.2.1 沉降观测.18 8.2.2 桩端反力、桩顶压力、桩身轴力和桩侧摩阻力测试.19 8.2.3 群桩基础桩间土压力测试.20 9附附图图.20 1 编编制依据制依据 1、 高速铁路深厚软土地基中桩基后压浆技术实施大纲、专家评审意见。 2、京沪高速铁路丹阳至昆山特大桥阳澄湖桥段设计图纸。 3、国家有关方针政策和国家、铁道部有关标准规范、规程等。 4、京沪高铁土建六标段实施性施工组织设计、架梁计划。 2 项项目概况目概况 本试验项目为铁道部“高速铁路铁路重大科技项目”之一，研究目的在于对软 土地区桥梁桩基，通过预埋压浆管进行压浆，减小桥涵工后沉降，缩短无碴轨道 铺设要求的静置时间。 3 试验试验范范围围 本试验项目地点选择在阳澄湖桥段 477#508#墩之间，里程为 DK1245+861.70DK1246+867.83，试验对象为下部结构 100cm 的钻孔灌注桩。 4 试验试验内容和内容和进进度度 本项目主要包括压浆工艺试验、单桩静载试验、群桩试验研究三部分内容。总 体安排遵循现场实际施工进度原则，所有试验测试穿插在现场施工中进行。根据 试验内容及本标段总体施工进度计划，本试验项目进度安排如下： 1、2008.9.252008.10.13，桩基施工完成，压浆管及钢筋计埋设完成； 2、2008.9.302008.11.5，单桩压浆试验、单桩静载试验完成， ； 3、2008.10.52008.11.22，群桩压浆完成； 4、2008.10.272008.11.20，完成承台施工，承台施工前应注意承台底压力盒、 桩顶压力盒的埋设； 5、2008.11.152010.6 月，架梁后沉降观测，同时进行群桩桩顶、桩端反力， 桩身轴力、承台底土压力测试。 试验进度计划详见附图一。 5 试验总试验总体布置体布置 1、单桩试验 （1）6 根工程桩：492#-7、493#-7、494#-7、 495#-7、496#-7，497#-7； （2）3 根试验桩： S1、S2、S3； S1S3 设在 495#497#墩承台右侧，距离承台右侧边缘 23m 处，桩长 L=52M,桩径 100cm，配筋同丹阳至昆山特大桥阳澄湖桥段桩基设计图。 桩位选择具体布置见附图二。 2、群桩试验 选择 480#506#墩之间的部分承台、桩基作为试验对象，具体布置见附图二。 6 主要工程量和材料、主要工程量和材料、设备进场计设备进场计划划 6.1 主要工程量主要工程量 本试验项目主要工程量见表 6.1-1。 表 6.1-1 主要工程量 项 目单位 数量 备注 桩基 延米/根156/3 100cm 试验桩 S1、S2、S3 单桩试验 压浆桩数 根9 工程桩 6 根，试验桩 3 根 工程桩加载 吨位/根/6 试验桩加载 吨位/根/3 100cm 试验桩 S1、S2、S3 压浆桩基 延米/根6552/126 墩身观测标 个/墩27/27 桩基压浆桥墩 21 个，不压浆 6 个 承台观测标 个/承台54/27 桩基压浆桥墩 21 个，不压浆 6 个 桩身应力测试 根/墩27/9 群桩试验 承台底压力测 试 承台4 表 6.1-2 主要材料进场计划 项目规格单位 数量 进场时间备注 钢管 50mm，壁厚 3mm米195602008.9.25 镀锌管 50mm，壁厚 3mm米1522008.9.25 压浆用水泥 P.O42.5吨9952008.9.25 单向阀 个6002008.9.25 试验桩砼 C35M31502008.9.25 试验桩钢筋 HRB335Kg42002008.9.25 钢筋计 个10302008.9.25 土压力盒 个1102008.9.25 6.2 劳动劳动力及力及设备设备配置配置 (1) 劳动力人员配置 根据本项目施工特点，劳动力人员配置见表 6.2-1 表表 6.2-1 劳动劳动力人力人员员配置表配置表 序号任务人数备注 1试验桩制作施工20中交公司 2压浆施工12中交公司施工，试验单位提供技术指导 3静载试验8中南大学 4群桩测试8 中交公司负责沉降观测、西南交大负责桩 端、桩顶反力，桩身应力及承台底土压力 测试测试 合 计48 (2)施工主要机械设备配置 根据本试验项目内容，需要配置一定数量的机械设备，详见表 6.2-25； 表表 6.2-2 桩桩基施工主要机械基施工主要机械设备设备配置配置 序号 机械设备名称规格型号 数量 额定功率 （KW） 进场时间备注 1 反循环钻机 GPS- 15、18、2 0 192008.9.25 2 运输车 22008.9.25 3 汽车吊 25T52008.9.25 4 砼罐车 82008.9.25 5拌合站12008.9.25 6 电焊机 302008.9.25 7 发电机 GKF30082008.9.25 8 空压机 10m3/mi n 12008.9.25 表表 6.2-3 压浆压浆施工主要机械施工主要机械设备设备配置配置 序号 机械设备名称规格型号 数量 额定功率 （KW） 进场时间备注 1 压浆泵 BW-25012008.9.25 2 水泥浆搅拌机 JZ35012008.9.25 表表 6.2-4 静静载试验载试验主要机械主要机械设备设备配置配置 序号 机械设备名称规格型号 数量 额定功率 （KW） 进场时间备注 1 试块 5t/个1002008.9.30 2 千斤顶 800 吨12008.9.30 3反力架 可承载 1000 吨 12008.9.30 4 汽车 32008.9.30 5 汽车吊 12008.9.30 6 测数系统 12008.9.30 7 智能综合数据 测试仪 JMZX- 3001 12008.9.30 8 智能联通式液 位沉降计 32008.9.30 9 空压机 12008.9.30 10挖掘机12008.9.30 表表 6.2-5 群群桩试验桩试验主要主要测试仪测试仪器配置器配置 序号 机械设备名称规格型号 数量 额定功率 （KW） 进场时间备注 1全站仪LAICA12008.11.20 2水准仪DSZ222008.11.20 3 智能综合数据测 试仪 JMZX- 3001 12008.11.20 7 试验组织试验组织机构和主要人机构和主要人员员 7.1 试验组织试验组织机构机构 本试验项目承担单位为中交股份，试验单位为西南交大、中南大学，咨询单位 为中建院、铁四院，详见组织机构图 7.1-1 。 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上上 上 上 上上 上 上 上 上 上 上 上 上上 上 上上 上 上 上 上 上 上上 上 上 上 图 7.1-1 试验组织机构 7.2 主要参加人主要参加人员员 本项目主要参加人员见表 7.2-1。 表 7.2-1 主要参见人员表 课 题 负责人 性 别 职 务 职 称 职责 所 在 单 位 王 建男高工承担单位负责人中交股份 安爱军男高工项目负责人中交股份 杨启兵 男高工 方案审查 京沪公司 陈建东 男 高工 方案审查 京沪公司 杨 斌 男 高工 方案审查 京沪公司 王效有男 高工 方案审查 京沪公司 黄岳锋 男 高工 方案审查 京沪公司 马建林男教授学科带头人西南交大 李 亮男教授学科带头人中南大学 刘博峰男高工 现场协调 中交股份 王 跃男高工现场协调中交股份 任文锋男工程师现场协调中交股份 高文生男高工专家咨询中建院 许三平男高工专家咨询铁四院 吴兴序男教授现场测试西南交大 毛坚强男教授理论分析西南交大 杨小礼男教授理论分析中南大学 聂志宏男副教授现场试验中南大学 于志强男副教授现场测试西南交大 肖世国男副教授理论分析西南交大 陶志平男副教授 现场测试 西南交大 8 试验实试验实施方案施方案 8.1 单桩试验单桩试验方案方案 8.1.1 压浆试验压浆试验 压浆主要分桩侧压浆、桩端压浆、桩侧桩端联合压浆三种形式，桩侧和桩端 压浆在每根桩基中预埋3根压浆管，联合压浆在每根桩基中预埋6根压浆管，压浆 管固定在钢筋笼内侧，随钢筋笼一起安放，混凝土浇筑完成后24h进行冲孔，当桩 身混土强度达到75%以上时进行压浆。 先在静载试验的6根工程桩中进行压浆试验，获取压浆有关工艺参数，以便 在群桩中应用，初步设计压浆参数如下： 1、 压浆参数设计 （1）桩侧压浆 压浆压力不超过1.8MPa，压浆量不超过2.5 吨，浆液配比为0.4：1-0.6：1。 （2） 桩端压浆 压浆压力不超过3.0MPa，压浆量不超过3.0 吨, 浆液配比为0.4：1-0.6：1。 （3） 压浆控制标准 2、采用压浆量和压浆压力双重控制标准。 3、 终止压浆技术条件 （1）桩端压注水泥量：桩端为2.5-3.0 吨，桩侧为2.0-2.5 吨。 （2）桩端压注水泥量达到上述标准的60%以上同时压浆压力达到3 MPa，桩 侧压力达到2 MPa。 8.1.1.1 压浆桩位布置 根据施工现场实际进度，选择492497#墩6根工程桩，加3根试验桩进行 试验，具体桩位详见表8.1-1。 表8.1-1 单桩静载试验压浆桩位一览 压浆位置 类别 桩号 数量 试验桩 S11 492#-7 桩 侧 工程桩 493#-7 2 试验桩 S21 494#-7 桩 端 工程桩 495#-7 2 试验桩 S31 496#-7 桩端桩侧 联合 工程桩 497#-7 2 合计 9 8.1.1.2 配套设备机具 本项试验配套机具如下： (1)压浆管 桩内预埋管采用声测管，壁厚3mm，外径50 mm， 。 (2)压浆泵 采用BW-250 高压压浆泵1台，压浆泵上附带压力和流量自动记录装置。 (3)地表输浆软管 耐压超过10 MPa的钢丝编织高压胶管 (4)水泥浆搅拌机 JZ350 型混凝土搅拌机1台。 (5)地表输浆软管与压浆管间的大小丝扣接头 8.1.1.3 劳动力组织和施工进度计划 压浆施工共 2 个班组，每班组配 56 人，其中包括具有施工经验的技术工 人和操作工人。平均每天压浆 8 根，共需 17 天。 8.1.1.4 压浆施工工艺 （1）钻进成孔。成孔质量满足有关钻孔灌注桩施工要求。 （2）安放带有压浆管的钢筋笼，压浆管采用套管焊接连接，压浆头封堵，连接 方法见 8.1.1.5 节。 （3）灌注水下混凝土。 （4）进行压力压浆。当桩身混凝土强度达到一定值（不小于 75%设计强度）后， 通过地面压力系统经桩端压力压浆装置或桩侧压力压浆装置压浆。 压浆工艺流程见图 8.1-1。 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上上 上 上上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 图8.1-1 后注浆工艺流程 8.1.1.5 施工注意事项 压浆管采用内径 50 mm 国家标准钢管，钢管之间采用套管焊接连接。在 出浆口安装单向阀，单向阀与钢管之间采用配套螺母连接。钢管的进浆口与压浆 泵之间采用大小接头螺母连接。 压浆管绑扎在钢筋笼上，呈对称状布设在钢筋笼内侧，顶面高出原地面 30cm，管口用钢板焊接封死。桩侧压浆管埋设的深度为从设计桩顶以下 30m，单 向阀出浆口朝向孔壁，其连接见图如图 8.1-2 所示。桩端压浆管埋设深度至设计 桩底标高，单向阀插入孔底，如图 8.1-3 所示。 桩内注浆管连接 与注浆管连接的单向阀 30cm镀锌管 注浆机 50mm铁管 镀锌管与桩内注浆管连接 加强钢筋 注浆管 注浆管 注浆管 图 8.1-2 桩侧压浆管的连接示意图 注浆管 注浆管 注浆管 钢筋笼 注浆机 镀锌管与注浆管连接的配套螺母 30cm镀锌管 50mm铁管 单向阀 注浆管挤压套管连接 图 8.1-3 桩端压浆管的连接示意图 8.1.1.6 质量保证措施 1、塑料单向阀管必须下放至孔底，为防止阀管在下放过程中弯曲，阀管内 应充满水。 2、压浆用水必须清洁无污染，符合基础结构设计要求。 3、浆液配置后需充分搅拌，搅拌时间不小于3分钟。 4、压浆过程中，必须严格按设计要求压浆。若中途发生地面冒浆现象，应 立即停管并调查原因。如系压浆孔封闭效果不佳，可待浆液凝固后再重复压浆。 5、压浆用水泥必须搭设专用水泥仓库，便于核查注入量。 6、工程桩压浆原则上钻孔灌注桩必须达到75%的桩身强度以上方可进行。 8.1.2 单桩单桩静静载试验载试验方案方案 单桩竖向抗压静载试验是模拟基桩实际受力状态的一种试验方法。试验时， 通过安装在桩顶的油压千斤顶、油压表或压力表、百分表或位移传感器、堆载压 重平台、锚桩反力，对桩施加荷载，加载方式采用慢速维持荷载法，最大加载值 为设计荷载的1.3倍，分九级加载，测读分级荷载下的压力和所对应的桩顶位移， 获得压力Q-位移S曲线及S-lgt曲线，从而分析判定桩的承载能力。 为研究压浆对桩基的沉降、受力特性影响，再通过对上面9根桩的单桩静载 试验得到桩基压浆后的荷载沉降时间曲线。 8.1.2.1 静载试验工艺流程 静载试验工艺流程见图 8.1-4。 图 8.1-4 静载试验流程图 8.1.2.2 静载试验方法 1、试验前准备工作 （1）桩身测试元件埋设 每根观测桩在桩身中和桩底设置钢筋计以测定桩身轴力和桩底反力，每根 桩 埋设45只钢筋计，其布置如图8.1-5所示。 2000 51500 5000 6000 4000400040004000400040004000 600060006000 上上上 上上上 上上上 上上上 上上上 上上上 图8.1-5 单桩静载试验桩身应变计布置 （2） 桩头处理 对于已浇注完成的桩顶标高合适的桩，先凿除桩顶的松散破碎层和低强 度混凝土，桩顶面应水平、平整，设置钢筋网片35层，间距80150mm； 如果桩顶距离地面比较深，需要施工单位进行接桩处理，至桩标高距地面 以下一米左右，如原桩身露出主筋长度不够时，应通过焊接加长主筋，各主筋应 在同一高度上，按规定焊接；桩顶面应水平、平整，设置钢筋网片35层，间距 80150mm； 对于尚未浇注的检测桩，灌浇时可以直接浇到桩顶距地面下一米的位置； 桩顶面应水平、平整，设置钢筋网片35层，间距80150mm； 距桩顶一倍桩径范围内，用35mm厚的钢板围裹； 接桩混凝土强度等级宜比桩身混凝土提高12级。 （3） 试验场地平整，保证大型、车辆和吊车进出。 （4）应提前进行基桩开挖，如果有积水，还要做好排水工作，以满足桩基检测 作业要求。 2、现场设备及安装 （1）加载与反力装置 试验加载装置使用多台油压千斤顶并联同步加载； 试验反力装置采用堆载压重平台反力装置和锚桩反力装置。试验时，加载反 力装置提供的反力不小于最大加载量的1.3倍。加载装置示意图见图8.1-6。 上上 上上上 上上上 上上 上上 上上上上上 上上上 上上 上上 上上上上 图 8.1-6 堆载法静载现场示意图 （2） 压力测量装置 根据试验荷载要求，选择千斤顶的规格，最大试验荷载对应的千斤顶出力宜 为千斤顶量程的30%-80%。采用两台以上型号、规格相同的千斤顶加载； 试验用油泵、油管在最大加荷时的压力不应超过规定工作压力的80%； 采用0.4级油压表，最大试验荷载对应的油压不大于压力表量程的2/3。 （3） 沉降测量装置 基准桩用来固定和支撑基准架。基准桩与试桩的中心距应符合规范有关规 定； 基准梁采用工字梁，高跨比大于1/40，尤其是大吨位静载试验，采用较长和 刚度较大的基准梁。基准梁的一端固定在基准桩上，另一端应简支于基准桩上， 来减少温度变化引起的基准梁挠度变形。并采取有效遮挡措施，来减少温度变化、 刮风下雨、振动及其他外界因素的影响 沉降测量采用百分表，沉降测量平面在桩顶200mm以下位置，不小于0.5倍 桩径，测点牢固的固定于桩身。 3、现场检测 （1） 加载方式 采用慢速维持荷载法，慢速维持荷载法试验步骤应符合下列规定： 每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔 30min测读一次。 试桩沉降相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续 出现两次（从分级荷载施加后第30min开始，按1.5h连续3次每30min的沉降观测值 计算），且每级荷载的维持时间不得少于2h。 当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载，当加载至最大 加载值（设计承载力的1.3倍），并满足稳定条件时，开始卸载。 卸载时，每级荷载维持1h，按第15、30、60min测读桩顶沉降量后，即可卸 下一级荷载。卸载至零后，应测读桩顶残余沉降量，维持时间3h，测读时间为 15、30min，以后每30min测读一次。 （2） 荷载分级 分级荷载为最大加载量或预估极限承载力的1/10，其中第一级取分级荷载的 2倍；卸载也分级进行，每级卸载量取加载时分级荷载的2倍，逐级等量卸载。 加、卸载时应使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变 化幅度不得超过分级荷载的10。 （3） 沉降及回弹观测 自加荷开始按5、10、15、30、45、60min间隔，以后每隔30min观察沉降一次， 当1h的沉降量小于0.1mm时，可施加下一级荷载； 卸载级数可为加载级数的一半，等量进行，每卸一级，间隔半小时，读计回 弹量，1h后再卸下一级荷载，待卸完全部荷载后间隔三小时读计总回弹量。 （4） 稳定标准 每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次（从分级荷载施加 第30min开始，1.5h连续三次每30min的沉降观测值计算），且每级荷载的维持时 间不少于2.0h （5） 终止条件 a某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍； b某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经 24小时尚未达到相对稳定标准； c已达到设计要求的最大加载量; d当荷载-沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量6080mm；在特殊 情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。 8.2 群群桩桩试验试验 本试验项目根据施工现场实际进度，选择先架方向 477508#墩部分桩基进 行压浆，压浆工艺由与单桩压浆工艺相同，在架梁后对相应的墩身承台进行沉降 观测，同时对进行桩端反力、桩顶压力、桩身轴力、群桩基础桩间土压力测试，压 浆桩位及仪器埋设位置详见表 8.2-1，桩位编号见附图二。 表 8.2-1 群桩试验布置 压浆方式 墩位号 压浆桩位编 号 压浆 桩数 埋设钢筋计 桩位编号 埋设压力 盒的承台 编号 483#-485#1、4、7、103*4483#-1、2、5 486#-488#1103*10486#-1、2、5 桩侧 489#-491#2、3、8、93*4489#-1、2、5 489# 498#-500#1、4、7、103*4498#-1、2、5 501#-503#1103*10501#-1、2、5 桩端 504#-506#2、3、8、93*4504#-1、2、5 501# 480#1、4、7、101*4480#-