星海湾大桥沉箱基床骨料升浆试验方案

1、锚碇基础预填骨料升浆试验方案一、概述大连南部滨海大道工程一标段设置跨度为（180+460+180）m的双层钢桁架地锚式悬索主桥，见图1-1，锚碇采用重力式沉箱结构。图1-1 主桥效果图原设计沉箱基床抛填10-100kg块石，通过分层夯实，控制基床承载力不小于800kPa，无非弹性变形。沉箱安装后，采取升浆措施，以消除基床沉降量，砂浆强度为M20。拟采取以下变更： 基床抛石为50200mm骨料，孔隙率要求40%以上； 不进行夯实，直接采取升浆工艺； 砂浆强度为M20。根据2011年11月1日举行的锚碇基础升浆施工方案专家论证会精神，欲通过模拟试验验证：预填骨料升浆混凝土的承载力，以及升浆混凝土与

2、混凝土间的摩擦系数，特制定了本试验方案。二、试验准备工作1、钢箱制作 加工1m（L）×1m（W）×1m（H）有底钢箱5个，加工1m（L）×1m（W）盖板2个。每个钢箱均设置吊点进行吊装。 加工3m（L）×3m（W）×1m（H）有底钢箱1个，底部设置泄水阀，3m（L）×3m（W）盖板1个。钢箱底部设置吊架进行吊装。图2-1 3m×3m×1m钢箱示意图图2-2 钢吊架平面示意图图2-3 钢吊架断面示意图2、混凝土块体预制预制1m（L）×1m（W）×0.5m（H）钢筋混凝土块体3块，混凝土强度等级为C

3、35。块体中央预留孔，内径为50mm；块体顶部预埋4个吊点。该块体在混凝土底胎上预制，底胎上依次铺设一层油毡原纸和一层牛皮纸。3、主要材料 50mm200mm粒径的块石；其级配宜为：粒径50mm80mm的占13%15%，粒径80mm200mm的占85%87%，共20m3； 细度模数在2.0以内的细砂，共20m3。4、主要设备 砂浆泵4台； 高速搅拌机1台，直径为0.85m、高为1m，转速800r/min； 2m3储浆桶1个。三、主要试验内容试验项目一览表序号试验项目构件规格备注1骨料孔隙率3m×3m×1m钢箱非破坏性试验27d静载抗压强度1m×1m×1m

4、骨料混凝土破坏性试验314d静载抗压强度1m×1m×1m骨料混凝土破坏性试验4摩擦系数3m×3m×1m、1m×1m×1m三组骨料混凝土非破坏性试验528d静载抗压强度1m×1m×1m骨料混凝土破坏性试验628d静载抗压强度3m×3m×1m骨料混凝土破坏性试验728d钻芯抗压强度1m×1m×1m两组骨料混凝土破坏性试验四、主要试验方法1、骨料孔隙率试验1）试验目的测定50200mm升浆骨料孔隙率，以计算砂浆量，辅助控制基床升浆质量。2）仪器设备电子秤：称量100kg，感量100

5、g；钢箱：规格为3m（L）×3m(W)×1m(H)，底部设泄水阀；其它：平口铁锹、铁桶、铲车等。3）试验步骤钢箱体积的测定：考虑钢箱加工误差变形，以及水压力对其影响，注海水测定钢箱的容积。用铁桶注水、电子称称量，称取空桶重mT、每次注水和铁桶共重mi。直至水面与钢箱顶口齐平，称取最后一次剩余水和铁桶共重mS。钢箱的容积V计算公式为：海水密度。孔隙水体积的测定：通过泄水阀门将钢箱内海水排出。取一定数量的天然级配风干骨料，用铲车装入钢箱内，装完后平整表面，用木方沿钢箱口边缘刮去高出箱口的颗粒，并用适当的颗粒填平凹处，使表面稍凸起部分和凹陷部分的体积大致相等。然后按所述方法向钢箱

6、内注海水，称取每次注水和铁桶共重mi'，以及最后一次剩余水和铁桶共重mS'。骨料孔隙水的体积V'计算公式为：骨料孔隙率e计算公式为：2、静载抗压强度试验1) 试验目的通过竖向静荷载试验，检测7d、14d、28d不同龄期预填骨料升浆混凝土的抗压强度。2）仪器设备千斤顶：最大荷载200t。精密压力表：压力表精度等级应不低于0.4级，最小刻度值应不大于0.2Mpa，最小表盘直径应不小于150mm。普通放大镜：（不低于5倍，直径不小于50mm）用于检查块体混凝土裂纹。刻度放大镜：（不低于10倍，读数精度为0.01mm）用于量测裂纹宽度。百分表（0-30mm）4块、（0-50）2

7、块（要求：百分表的最小分度值不大于0.05mm）。其他：高压油泵、75t吊车、铲车、混凝土压载块、工字钢等。3）试验步骤 在3m×3m×1m钢箱内填料前，预埋4个升浆管孔与1个观测孔，升浆管与底板的距离为10cm，升浆管平面位置及尺寸详见图4-1、图4-2。·图4-1 预埋管平面位置图图4-2 预埋管立面图在1m×1m×1m钢箱内填料前，在中心位置预埋1个升浆管孔。 利用高压水枪将50mm200mm骨料冲洗干净，铲车装箱，装完后平整表面，用木方沿钢箱口边缘刮去高出箱口的颗粒，并用适当的颗粒填平凹处，使表面稍凸起部分和凹陷部分的体积大致相等。 注

8、满海水，盖板或1m×1m×0.5m块体封盖加固，在盖板上或钢箱顶口适当位置预留溢流孔。 用75t吊车将3m×3m×1m钢箱吊入海水中，用橡胶软管分别将升浆管、观测管与陆上砂浆泵连接，注浆完成后在海水中养护28d。1m×1m×1m钢箱直接在陆上注浆，浇水养护，龄期7d、14d、28d。 升浆过程中，由拌合站制浆、罐车运输至施工现场。通过高速搅拌机、3SNS砂浆泵、灌浆管路、升浆管作纯压式灌浆，在自流压力作用下把砂浆压入50200mm的块石骨料空隙内。通过观测管、溢流孔观测浆面达到钢箱顶口后，持续灌注1015分钟即可结束升浆。 养护到龄期

9、后在陆上进行静载试验，将钢箱盖板及四周侧壁切除。对于1m×1m×0.5m块体封盖的构件，在进行摩擦系数试验后，拆除块体及侧壁进行承载力试验。 静载抗压试验分级进行加载，采用千斤顶压重平台反力装置，压重量不少于试验荷载的1.4倍，压重应在试验开始前一次加上，并均匀稳固放置于平台上。本次试验最大压载块质量M=1.4×1250/10=175t，圆形荷载板面积S=3.14×0.125²=0.05m² 加载共分为6级：第1级荷载P1为800Kpa，千斤顶压力F1=P1×S=800×0.05=40KN；第2级荷载P2为5Mpa

10、, 千斤顶压力F2=P2×S=5×103×0.05=250KN；第3级荷载P3为10Mpa，千斤顶压力F3=P3×S=10×103×0.05=500KN；第4级荷载P4为15Mpa，千斤顶压力F4=P4×S=15×103×0.05=750KN；第5级荷载P5为20Mpa，千斤顶压力F5=P5×S=20×103×0.05=1000KN；第6级荷载P6为25Mpa，千斤顶压力F6=P6×S/10=25×103×0.05=1250KN。 每加到一级荷载

11、持续30min，用放大镜观测构件裂缝情况，直至构件破坏，记录破坏时的荷载值。3、摩擦系数试验1) 试验目的测定升浆骨料混凝土与混凝土间的摩擦系数。2) 仪器设备千斤顶：最大荷载10t。精密压力表：压力表精度等级应不低于0.4级，最小刻度值应不大于0.2Mpa,最小表盘直径应不小于150mm。其他：高压油泵、75T吊车。3) 试验步骤 按静载抗压强度试验中制作构件，其中钢箱顶封盖为1m×1m×0.5m块体共3组，并利用3m×3m×1m构件作为顶撑后座。 第28d进行摩擦系数试验，在1m×1m×0.5m块体上配5t压重，块体1和块体3之间

12、通过钢构件连接，见图4-3。图4-3 摩擦试验示意图 千斤顶逐级施加荷载，每级递增0.2Mpa，块体2制动后，压力表迅速*-，记录运动前一级荷载值F。 块体2及顶部压重自重为N。 摩擦系数1的计算公式为：1 =F/G。 按同样步骤对另外2组进行试验，得出2、3，取三者平均值。 考虑块体2与块体1之间存在粘结力，按上述试验得出的摩擦系数偏大，在块体2制动后，重新进行一遍试验，计算出1'、2'、3'，取三者平均值。4、钻芯抗压强度试验1) 试验目的通过钻取芯样，在室内做抗压强度试验，与室外28d龄期的静载抗压强度结果进行比对。2）仪器设备水钻：直径为200mm的钻头压力试验机：2000KN3) 试验步骤 在摩擦系数试验完成后，在其中两组1m×1m×1m构件上，水钻取样、磨平成直径为200mm、高度为250mm的试件2个。 在试验室进行抗压试验，测出试件破坏时的强度，取两者的平均值，与28d静载抗压强度进行比较。五、试验计划1、准备工作：2011年11月20日2011年11月27日；2、预填骨料升浆施工：2011年11月28日2011年11月30日；3、骨料空隙率试验：2011年11月28日；4、静载抗压强度试验：2011年12月1日2011年12月28日；5、摩擦系数试验：2011年12月28日；6、钻芯抗压强度试验：2011年12月28日