本發明專利技術涉及一種采用模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置的試驗方法，該裝置包括依次連接的空氣壓縮機、儲漿罐和模型樁，在空氣壓縮機和儲漿罐的連接管路上設置調壓閥和壓力表，儲漿罐的頂部設有法蘭頂蓋，儲漿罐的底部通過進漿管和注漿閥連接模型樁，所述模型樁插設在模型槽中。與現有技術相比，本發明專利技術可用于模擬現場灌注樁樁端后注漿的注漿工藝，能夠較好的反映樁端后注漿的實際工藝流程，實現對不同土層的大尺寸模型灌注樁的樁端進行后注漿，并能控制注漿壓力和注漿量。采用本發明專利技術的試驗結果，能夠較好地反映經過樁端后注漿的基樁的實際工作性狀，有利于揭示樁端后注漿的注漿機制，為實際樁基工程的樁端后注漿的設計、施工等提供參考依據。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及灌注樁樁端后注漿工程
，具體涉及一種模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置和試驗方法。
技術介紹
隨著我國建設的發展，灌注樁基礎在城市高層建筑、港口碼頭、交通和海洋等工程中得到越來越廣泛的應用，因其具有能廣泛適用于各類土質條件、樁的長徑比可以靈活選用、承載能力高等優點，已經成為我國現階段廣泛使用的主要基礎形式之一。對灌注樁基礎的合理使用，既能有效的提高地基的承載能力，降低建(構)筑物的沉降變形，又能提高建(構)筑物的抗震性能，從而確保建(構)筑物的長期使用安全。但是灌注樁也存在以下兩個方面的問題：(1)成孔過程中，因施工擾動導致樁底出現一定厚度的沉渣，特別孔深較深時，清孔較困難，造成樁端沉渣過厚，樁端阻力降低過大；(2)成孔和泥漿護壁導致樁側、樁端土體軟化，成樁后樁端位移過大，樁端阻力不能有效發揮等。為了消除樁底沉渣的影響，加固樁端土體，同時也為了提高灌注樁的豎向承載性能，目前工程實際中，對于灌注樁工程，尤其是大直徑灌注樁工程，經常采用樁端后注漿技術。對樁端進行后注漿可以加固樁端土體，消除樁底沉渣對樁端阻力發揮的不利影響，同時由于漿液的上返，能夠加固樁端以上一定范圍內的土體，有利于樁側阻力的發揮。但在實際工程操作中，由于地質條件復雜，難以保證注漿效果，也缺乏檢測手段和技術，關于樁端后注漿技術也缺少理論支撐，從而影響樁端后注漿技術的推廣和應用。因此，如何確定注漿量和注漿壓力與樁端阻力和樁側阻力提高的關系，如何在室內試驗中模擬樁端后注漿工藝以便更好的從理論上研究樁端后注漿技術的注漿機理，便成為諸多學者關注的重點，也是在工程實際中推廣樁端后注漿技術應用的關鍵點。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適合室內樁端后注漿試驗、有利于揭示樁端后注漿的注漿機理的模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置和試驗方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置，所述裝置包括依次連接的空氣壓縮機、儲漿罐和模型樁，在所述空氣壓縮機和儲漿罐的連接管路上設置調壓閥和壓力表，所述儲漿罐的頂部設有法蘭頂蓋，儲漿罐的底部通過進漿管和注漿閥連接模型樁，所述模型樁插設在模型槽中。所述的法蘭頂蓋上方設有泄壓閥，該泄壓閥通過泄壓孔連通大氣。所述的模型樁從外向內依次為混凝土層、角鋁層、應變片和注漿管，所述注漿管通過注漿閥和進漿管連接儲漿罐的底部，所述的應變片通過數據線連接應變采集儀。所述的混凝土層主要用于模擬實際工程中基樁的樁身，其配合比應根據相似理論配制；所述的角鋁層用于粘貼應變片和模擬實際工程中基樁的鋼筋籠，其尺寸和物理力學特性應根據相似比選擇；所述的應變片通過數據線連接應變采集儀，主要用于樁身內力的測試；所述的注漿管為樁端后注漿時漿液注入的通道，為了使模型試驗中的注漿壓力能更好的模擬現場實際的樁端注漿壓力，注漿管的內徑應與現場實際的注漿孔內徑接近，宜為8mm左右。所述的模型槽內裝填模擬土體，模型槽的頂部設有加載裝置，該加載裝置與所述模型樁連接，用于測試模型樁的理化性能。一種采用如上所述模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置的試驗方法，主要包括以下幾個步驟：(1)在模型槽內裝填模擬土體，壓實并使模擬土體固結，然后在模擬土體中鉆孔并插入內部含有注漿管的鋁管，且該鋁管的內表面貼有應變片，然后澆注混凝土并插搗密實形成模型樁；(2)將注漿管連接儲漿罐，并連接空氣壓縮機和儲漿罐；(3)在儲漿罐中倒入水泥漿液，待進漿管中充滿水泥漿液后關閉注漿閥，繼續在儲漿罐中倒入水泥漿液，直至儲漿罐內水泥漿液達到注漿量設計值；(4)蓋上法蘭頂蓋，關閉泄壓閥，開啟空氣壓縮機，待壓力表的讀數達到預定壓力值時關閉調壓閥；(5)打開注漿閥，開始向模型樁樁端進行后注漿，調節調壓閥，使儲漿罐內壓力始終穩定在設計壓力值狀態，直至注漿完成，然后依次關閉注漿閥、調壓閥和空氣壓縮機；(6)測試注漿量以及模型樁的理化性能。步驟(1)所述模擬土體的填充采用如下步驟：根據實際工地現場的土質配備模擬土體，分層填入模型槽內，每一層的厚度為130～170mm，每層填完后進行夯實，待模擬土體填充完畢后固結至少30天。步驟(1)所述鋁管為由兩根角鋁對接組合形成的口字形管，鋁管的內表面均勻分布應變片，所述鋁管的兩端采用紗布包裹，并采用環氧樹脂密封。步驟(1)所述混凝土所用石子的粒徑為1～5mm，由于模型樁長細比的限制，模型試驗所用模型樁直徑較小，選用粒徑為1～5mm的石子，在滿足混凝土和易性要求和保證鉆孔灌注樁成樁質量要求的基礎上，方便成樁時混凝土的灌注和密實。步驟(3)所述水泥漿液中可添加著色劑，使水泥漿液凝固后帶有顏色，便于模型試驗結束后開挖土體，直觀的檢查注漿效果。所述注漿量設計值為0～5L。步驟(3)將水泥漿液倒入儲漿罐內時，先打開注漿閥，待進漿管內充滿水泥漿液時再關閉注漿閥；儲漿罐里的水泥漿液量為該次試驗單樁的樁端后注漿的注漿量設計值，注漿完成后，須測定儲漿罐內水泥漿液的變化量，以確定實際注漿量。步驟(4)所述預定壓力值為0～0.7MPa。步驟(4)具體采用以下步驟：蓋上儲漿罐上的法蘭頂蓋，擰緊法蘭頂蓋上的螺栓，關閉泄壓閥，密封儲漿罐，然后開啟空氣壓縮機，調節調壓閥，注意壓力表的讀數變化，待儲漿罐內壓力達到預設值時關閉調壓閥。步驟(5)具體采用以下步驟：①若采用控制注漿壓力的注漿方式，首先應打開注漿閥，開始注漿，同時注意觀察壓力表讀數變化，在壓力表讀數下降時及時調節調壓閥，補充注漿壓力，使注漿壓力始終維持在設定值上，直至壓力表讀數不再持續下降，此次注漿完成；②若采用控制注漿量的注漿方式，儲漿罐內的注漿量應為設計注漿量，在打開注漿閥開始注漿后，注意觀察進漿管情況和壓力表讀數，若壓力表讀數持續降低，則表明水泥漿液正在被緩緩注入，此時需調節調壓閥，使注漿壓力維持在設定值上，直至儲漿罐內的水泥漿液被完全注入樁端；若壓力表讀數不下降，則需調節調壓閥，增大注漿壓力，直至儲漿罐內的水泥漿液被完全注入，記錄此時的壓力表讀數，此次注漿完成。所述的理化性能包括樁身內力、樁頂位移、樁端后注漿形成的漿泡大小和強度、漿液分布情況。所述的樁身內力包括樁身軸力、樁側土的分層側阻力和樁端阻力，其測試方法為通過數據線連接的應變采集儀采集不同斷面處的應變值，然后根據應變值計算出相應斷面處的樁身軸力，再根據樁身軸力計算出樁側土的分層側阻力和樁端阻力；所述的樁頂位移用安裝在樁頂的百分表測試；所述的樁端后注漿形成的漿泡大小和強度、漿液分布情況是在試驗完成后，開挖樁周土體直接測試得出。以上測試結果可用于分析不同工況下樁端后注漿和未注漿情況下的樁側阻力、樁端阻力和樁頂位移的變化情況，進而確定注漿量和注漿壓力與樁端阻力和樁側阻力提高的關系，并結合樁端后注漿形成的漿泡大小和強度、漿液分布情況分析樁端后注漿的注漿效果和注漿機制，為實際工程樁端后注漿的設計、施工、工藝改進和推廣提供依據。與現有技術相比，本專利技術的有益效果體現在以下幾方面：(1)采用混凝土作為樁身材料，能更好反映基樁的實際工作性狀，為探討樁土相互作用機理提供有力保障；(2)采用模型鉆機鉆孔，并模擬泥漿護壁技術，能較好的反映現場灌注樁的實際情況；(3)注漿管內徑為8mm左右，與現場實際的注漿孔接近，使模型本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置，其特征在于，所述裝置包括依次連接的空氣壓縮機(24)、儲漿罐(6)和模型樁(11)，在所述空氣壓縮機(24)和儲漿罐(6)的連接管路上設置調壓閥(1)和壓力表(2)，所述儲漿罐(6)的頂部設有法蘭頂蓋(5)，儲漿罐(6)的底部通過進漿管(8)和注漿閥(9)連接模型樁(11)，所述模型樁(11)插設在模型槽(20)中。
【技術特征摘要】
1.一種模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置，其特征在于，所述裝置包括依次連接的空氣壓縮機(24)、儲漿罐(6)和模型樁(11)，在所述空氣壓縮機(24)和儲漿罐(6)的連接管路上設置調壓閥(1)和壓力表(2)，所述儲漿罐(6)的頂部設有法蘭頂蓋(5)，儲漿罐(6)的底部通過進漿管(8)和注漿閥(9)連接模型樁(11)，所述模型樁(11)插設在模型槽(20)中。2.根據權利要求1所述的一種模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置，其特征在于，所述的法蘭頂蓋(5)上方設有泄壓閥(4)，該泄壓閥(4)通過泄壓孔(3)連通大氣。3.根據權利要求1所述的一種模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置，其特征在于，所述的模型樁(11)從外向內依次為混凝土層(15)、角鋁層(14)、應變片(13)和注漿管(12)，所述注漿管(13)通過注漿閥(9)和進漿管(8)連接儲漿罐(6)的底部，所述的應變片(13)通過數據線連接應變采集儀。4.根據權利要求1所述的一種模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置，其特征在于，所述的模型槽(20)內裝填模擬土體(21)，模型槽(20)的頂部設有加載裝置(22)，該加載裝置(22)與所述模型樁(11)連接，用于測試模型樁(11)的理化性能。5.一種采用如權利要求1～4任一所述模擬灌注樁樁端后注漿的室內試驗裝置的試驗方法，其特征在于，該方法主要包括以下幾個步驟：(1)在模型槽(20)內裝填模擬土體(21)，壓實并使模擬土體(21)固結，然后在模擬土體(21)中鉆孔并插入內部含有注漿管(12)的鋁管，且該鋁管的內表面貼有應變片(13)，然后澆注混凝土并插搗密實形成模型樁(11)；(2)將注漿管(12)連接儲漿罐(6)，并連接空氣壓縮...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙春風，劉豐銘，趙程，于淼，劉帆，陶逸文，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31
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