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1、第 1 页 共 10 页锚碇基础预填骨料升浆试验方案锚碇基础预填骨料升浆试验方案一、概述一、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。图图 1-1 主桥效果图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
2、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）第 2 页 共 10 页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。图图 2-1 3m3m1m 钢箱示意图钢箱示意图图图 2-2 钢吊架平面示意图钢吊架平面示意图第 3 页 共 10 页图图 2-3
3、钢吊架断面示意图钢吊架断面示意图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 C35。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
4、 个。三、主要试验内容三、主要试验内容试验项目一览表试验项目一览表序序 号号试验项目试验项目构件规格构件规格备注备注1骨料孔隙率3m3m1m 钢箱非破坏性试验27d 静载抗压强度1m1m1m 骨料混凝土破坏性试验314d 静载抗压强度1m1m1m 骨料混凝土破坏性试验4摩擦系数3m3m1m、1m1m1m 三组骨料 混凝土非破坏性试验528d 静载抗压强度1m1m1m 骨料混凝土破坏性试验第 4 页 共 10 页628d 静载抗压强度3m3m1m 骨料混凝土破坏性试验728d 钻芯抗压强度1m1m1m 两组骨料混凝土破坏性试验四、主要试验方法四、主要试验方法1、骨料孔隙率试验1）试验目的测定 5
5、0200mm 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 100g；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
6、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：%100 VVe2、静载抗压强度试验第 5 页 共 10 页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 50
7、mm）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 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 3m3m1m 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图 4-1、图图 4-2。图图 4-1 预埋管平面位置图预埋管平面位置图第 6 页 共 10 页图图 4-2 预埋管立面图预埋管立面图在 1m1m1m 钢箱内填料前，在中心位置预埋 1 个升浆
8、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。 注满海水，盖板或 1m1m0.5m 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 3m3m1m 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。1m1m1m 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
9、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。 养护到龄期后在陆上进行静载试验，将钢箱盖板及四周侧壁切除。对于1m1m0.5m 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=1.41250/10=175t，圆形荷载板面积S=3.140.125=0.05m 加载共分为 6 级：第 1 级荷载 P1 为 800Kpa，千
10、斤顶压力第 7 页 共 10 页F1=P1S=8000.05=40KN；第 2 级荷载 P2 为 5Mpa, 千斤顶压力F2=P2S=51030.05=250KN；第 3 级荷载 P3 为 10Mpa，千斤顶压力F3=P3S=101030.05=500KN；第 4 级荷载 P4 为 15Mpa，千斤顶压力F4=P4S=151030.05=750KN；第 5 级荷载 P5 为 20Mpa，千斤顶压力F5=P5S=201030.05=1000KN；第 6 级荷载 P6 为 25Mpa，千斤顶压力F6=P6S/10=251030.05=1250KN。 每加到一级荷载持续 30min，用放大镜观测构件
11、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 1m1m0.5m 块体共 3 组，并利用 3m3m1m 构件作为顶撑后座。 第 28d 进行摩擦系数试验，在 1m1m0.5m 块体上配 5t 压重，块体 1和块体 3 之间通过钢构件连接，见图图 4-3。第 8 页 共 10 页3m3
12、m1m 块体3千斤顶块体21m1m1m 升浆骨料钢模5T压载块体连接块体钢构件块体1图图 4-3 摩擦试验示意图摩擦试验示意图 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 28
13、d 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 1m1m1m 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、试验计划五、试验计划1、准备工作：2011 年 11 月 20 日2011 年 11 月 27 日；第 9 页 共 10 页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
14、 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。六、人员及试验设备配置六、人员及试验设备配置投入人员计划表投入人员计划表投入劳动力情况（单位：人） 序号工种 11 月 28 日12 月 28 日1项目经理12项目副经理13项目总工程师14主办施工员25试验人员76起重工2投入试验设备计划表投入试验设备计划表投入设备情况（单位：台） 序号设备名称 11 月 28 日12 月 28 日1砂浆泵42高速搅拌机13铲车1475T 吊车15储浆桶16电子秤17千斤顶1第 10 页 共 10 页8精密压力表19普通放大镜110刻度放大镜111百分表112水钻113压力试验机1
