星海灣大橋沉箱基床骨料升漿試驗(yàn)方案

1、錨碇基礎(chǔ)預(yù)填骨料升漿試驗(yàn)方案一、概述大連南部濱海大道工程一標(biāo)段設(shè)置跨度為（180+460+180）m的雙層鋼桁架地錨式懸索主橋，見圖1-1，錨碇采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)。圖1-1 主橋效果圖原設(shè)計(jì)沉箱基床拋填10-100kg塊石，通過分層夯實(shí)，控制基床承載力不小于800kPa，無非彈性變形。沉箱安裝后，采取升漿措施，以消除基床沉降量，砂漿強(qiáng)度為M20。擬采取以下變更： 基床拋石為50200mm骨料，孔隙率要求40%以上； 不進(jìn)行夯實(shí)，直接采取升漿工藝； 砂漿強(qiáng)度為M20。根據(jù)2011年11月1日舉行的錨碇基礎(chǔ)升漿施工方案專家論證會(huì)精神，欲通過模擬試驗(yàn)驗(yàn)證：預(yù)填骨料升漿混凝土的承載力，以及升漿混凝土與

2、混凝土間的摩擦系數(shù)，特制定了本試驗(yàn)方案。二、試驗(yàn)準(zhǔn)備工作1、鋼箱制作 加工1m（L）×1m（W）×1m（H）有底鋼箱5個(gè)，加工1m（L）×1m（W）蓋板2個(gè)。每個(gè)鋼箱均設(shè)置吊點(diǎn)進(jìn)行吊裝。 加工3m（L）×3m（W）×1m（H）有底鋼箱1個(gè)，底部設(shè)置泄水閥，3m（L）×3m（W）蓋板1個(gè)。鋼箱底部設(shè)置吊架進(jìn)行吊裝。圖2-1 3m×3m×1m鋼箱示意圖圖2-2 鋼吊架平面示意圖圖2-3 鋼吊架斷面示意圖2、混凝土塊體預(yù)制預(yù)制1m（L）×1m（W）×0.5m（H）鋼筋混凝土塊體3塊，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C

3、35。塊體中央預(yù)留孔，內(nèi)徑為50mm；塊體頂部預(yù)埋4個(gè)吊點(diǎn)。該塊體在混凝土底胎上預(yù)制，底胎上依次鋪設(shè)一層油氈原紙和一層牛皮紙。3、主要材料 50mm200mm粒徑的塊石；其級(jí)配宜為：粒徑50mm80mm的占13%15%，粒徑80mm200mm的占85%87%，共20m3； 細(xì)度模數(shù)在2.0以內(nèi)的細(xì)砂，共20m3。4、主要設(shè)備 砂漿泵4臺(tái)； 高速攪拌機(jī)1臺(tái)，直徑為0.85m、高為1m，轉(zhuǎn)速800r/min； 2m3儲(chǔ)漿桶1個(gè)。三、主要試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)項(xiàng)目一覽表序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目構(gòu)件規(guī)格備注1骨料孔隙率3m×3m×1m鋼箱非破壞性試驗(yàn)27d靜載抗壓強(qiáng)度1m×1m×1m

4、骨料混凝土破壞性試驗(yàn)314d靜載抗壓強(qiáng)度1m×1m×1m骨料混凝土破壞性試驗(yàn)4摩擦系數(shù)3m×3m×1m、1m×1m×1m三組骨料混凝土非破壞性試驗(yàn)528d靜載抗壓強(qiáng)度1m×1m×1m骨料混凝土破壞性試驗(yàn)628d靜載抗壓強(qiáng)度3m×3m×1m骨料混凝土破壞性試驗(yàn)728d鉆芯抗壓強(qiáng)度1m×1m×1m兩組骨料混凝土破壞性試驗(yàn)四、主要試驗(yàn)方法1、骨料孔隙率試驗(yàn)1）試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定50200mm升漿骨料孔隙率，以計(jì)算砂漿量，輔助控制基床升漿質(zhì)量。2）儀器設(shè)備電子秤：稱量100kg，感量100

5、g；鋼箱：規(guī)格為3m（L）×3m(W)×1m(H)，底部設(shè)泄水閥；其它：平口鐵鍬、鐵桶、鏟車等。3）試驗(yàn)步驟鋼箱體積的測(cè)定：考慮鋼箱加工誤差變形，以及水壓力對(duì)其影響，注海水測(cè)定鋼箱的容積。用鐵桶注水、電子稱稱量，稱取空桶重mT、每次注水和鐵桶共重mi。直至水面與鋼箱頂口齊平，稱取最后一次剩余水和鐵桶共重mS。鋼箱的容積V計(jì)算公式為：海水密度?？紫端w積的測(cè)定：通過泄水閥門將鋼箱內(nèi)海水排出。取一定數(shù)量的天然級(jí)配風(fēng)干骨料，用鏟車裝入鋼箱內(nèi)，裝完后平整表面，用木方沿鋼箱口邊緣刮去高出箱口的顆粒，并用適當(dāng)?shù)念w粒填平凹處，使表面稍凸起部分和凹陷部分的體積大致相等。然后按所述方法向鋼箱

6、內(nèi)注海水，稱取每次注水和鐵桶共重mi'，以及最后一次剩余水和鐵桶共重mS'。骨料孔隙水的體積V'計(jì)算公式為：骨料孔隙率e計(jì)算公式為：2、靜載抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)1) 試驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^豎向靜荷載試驗(yàn)，檢測(cè)7d、14d、28d不同齡期預(yù)填骨料升漿混凝土的抗壓強(qiáng)度。2）儀器設(shè)備千斤頂：最大荷載200t。精密壓力表：壓力表精度等級(jí)應(yīng)不低于0.4級(jí)，最小刻度值應(yīng)不大于0.2Mpa，最小表盤直徑應(yīng)不小于150mm。普通放大鏡：（不低于5倍，直徑不小于50mm）用于檢查塊體混凝土裂紋?？潭确糯箸R：（不低于10倍，讀數(shù)精度為0.01mm）用于量測(cè)裂紋寬度。百分表（0-30mm）4塊、（0-50）2

7、塊（要求：百分表的最小分度值不大于0.05mm）。其他：高壓油泵、75t吊車、鏟車、混凝土壓載塊、工字鋼等。3）試驗(yàn)步驟 在3m×3m×1m鋼箱內(nèi)填料前，預(yù)埋4個(gè)升漿管孔與1個(gè)觀測(cè)孔，升漿管與底板的距離為10cm，升漿管平面位置及尺寸詳見圖4-1、圖4-2。·圖4-1 預(yù)埋管平面位置圖圖4-2 預(yù)埋管立面圖在1m×1m×1m鋼箱內(nèi)填料前，在中心位置預(yù)埋1個(gè)升漿管孔。 利用高壓水槍將50mm200mm骨料沖洗干凈，鏟車裝箱，裝完后平整表面，用木方沿鋼箱口邊緣刮去高出箱口的顆粒，并用適當(dāng)?shù)念w粒填平凹處，使表面稍凸起部分和凹陷部分的體積大致相等。 注

8、滿海水，蓋板或1m×1m×0.5m塊體封蓋加固，在蓋板上或鋼箱頂口適當(dāng)位置預(yù)留溢流孔。 用75t吊車將3m×3m×1m鋼箱吊入海水中，用橡膠軟管分別將升漿管、觀測(cè)管與陸上砂漿泵連接，注漿完成后在海水中養(yǎng)護(hù)28d。1m×1m×1m鋼箱直接在陸上注漿，澆水養(yǎng)護(hù)，齡期7d、14d、28d。 升漿過程中，由拌合站制漿、罐車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。通過高速攪拌機(jī)、3SNS砂漿泵、灌漿管路、升漿管作純壓式灌漿，在自流壓力作用下把砂漿壓入50200mm的塊石骨料空隙內(nèi)。通過觀測(cè)管、溢流孔觀測(cè)漿面達(dá)到鋼箱頂口后，持續(xù)灌注1015分鐘即可結(jié)束升漿。 養(yǎng)護(hù)到齡期

9、后在陸上進(jìn)行靜載試驗(yàn)，將鋼箱蓋板及四周側(cè)壁切除。對(duì)于1m×1m×0.5m塊體封蓋的構(gòu)件，在進(jìn)行摩擦系數(shù)試驗(yàn)后，拆除塊體及側(cè)壁進(jìn)行承載力試驗(yàn)。 靜載抗壓試驗(yàn)分級(jí)進(jìn)行加載，采用千斤頂壓重平臺(tái)反力裝置，壓重量不少于試驗(yàn)荷載的1.4倍，壓重應(yīng)在試驗(yàn)開始前一次加上，并均勻穩(wěn)固放置于平臺(tái)上。本次試驗(yàn)最大壓載塊質(zhì)量M=1.4×1250/10=175t，圓形荷載板面積S=3.14×0.125²=0.05m² 加載共分為6級(jí)：第1級(jí)荷載P1為800Kpa，千斤頂壓力F1=P1×S=800×0.05=40KN；第2級(jí)荷載P2為5Mpa

10、, 千斤頂壓力F2=P2×S=5×103×0.05=250KN；第3級(jí)荷載P3為10Mpa，千斤頂壓力F3=P3×S=10×103×0.05=500KN；第4級(jí)荷載P4為15Mpa，千斤頂壓力F4=P4×S=15×103×0.05=750KN；第5級(jí)荷載P5為20Mpa，千斤頂壓力F5=P5×S=20×103×0.05=1000KN；第6級(jí)荷載P6為25Mpa，千斤頂壓力F6=P6×S/10=25×103×0.05=1250KN。 每加到一級(jí)荷載

11、持續(xù)30min，用放大鏡觀測(cè)構(gòu)件裂縫情況，直至構(gòu)件破壞，記錄破壞時(shí)的荷載值。3、摩擦系數(shù)試驗(yàn)1) 試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定升漿骨料混凝土與混凝土間的摩擦系數(shù)。2) 儀器設(shè)備千斤頂：最大荷載10t。精密壓力表：壓力表精度等級(jí)應(yīng)不低于0.4級(jí)，最小刻度值應(yīng)不大于0.2Mpa,最小表盤直徑應(yīng)不小于150mm。其他：高壓油泵、75T吊車。3) 試驗(yàn)步驟 按靜載抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中制作構(gòu)件，其中鋼箱頂封蓋為1m×1m×0.5m塊體共3組，并利用3m×3m×1m構(gòu)件作為頂撐后座。 第28d進(jìn)行摩擦系數(shù)試驗(yàn)，在1m×1m×0.5m塊體上配5t壓重，塊體1和塊體3之間

12、通過鋼構(gòu)件連接，見圖4-3。圖4-3 摩擦試驗(yàn)示意圖 千斤頂逐級(jí)施加荷載，每級(jí)遞增0.2Mpa，塊體2制動(dòng)后，壓力表迅速*-，記錄運(yùn)動(dòng)前一級(jí)荷載值F。 塊體2及頂部壓重自重為N。 摩擦系數(shù)1的計(jì)算公式為：1 =F/G。 按同樣步驟對(duì)另外2組進(jìn)行試驗(yàn)，得出2、3，取三者平均值。 考慮塊體2與塊體1之間存在粘結(jié)力，按上述試驗(yàn)得出的摩擦系數(shù)偏大，在塊體2制動(dòng)后，重新進(jìn)行一遍試驗(yàn)，計(jì)算出1'、2'、3'，取三者平均值。4、鉆芯抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)1) 試驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^鉆取芯樣，在室內(nèi)做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，與室外28d齡期的靜載抗壓強(qiáng)度結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。2）儀器設(shè)備水鉆：直徑為200mm的鉆頭壓力試驗(yàn)機(jī)：2000KN3) 試驗(yàn)步驟 在摩擦系數(shù)試驗(yàn)完成后，在其中兩組1m×1m×1m構(gòu)件上，水鉆取樣、磨平成直徑為200mm、高度為250mm的試件2個(gè)。 在試驗(yàn)室進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，測(cè)出試件破壞時(shí)的強(qiáng)度，取兩者的平均值，與28d靜載抗壓強(qiáng)度進(jìn)行比較。五、試驗(yàn)計(jì)劃1、準(zhǔn)備工作：2011年11月20日2011年11月27日；2、預(yù)填骨料升漿施工：2011年11月28日2011年11月30日；3、骨料空隙率試驗(yàn)：2011年11月28日；4、靜載抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：2011年12月1日2011年12月28日；5、摩擦系數(shù)試驗(yàn)：2011年12月28日；6、鉆芯抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：2011年12月28日