本发明专利技术涉及一种采用模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置的试验方法，该装置包括依次连接的空气压缩机、储浆罐和模型桩，在空气压缩机和储浆罐的连接管路上设置调压阀和压力表，储浆罐的顶部设有法兰顶盖，储浆罐的底部通过进浆管和注浆阀连接模型桩，所述模型桩插设在模型槽中。与现有技术相比，本发明专利技术可用于模拟现场灌注桩桩端后注浆的注浆工艺，能够较好的反映桩端后注浆的实际工艺流程，实现对不同土层的大尺寸模型灌注桩的桩端进行后注浆，并能控制注浆压力和注浆量。采用本发明专利技术的试验结果，能够较好地反映经过桩端后注浆的基桩的实际工作性状，有利于揭示桩端后注浆的注浆机制，为实际桩基工程的桩端后注浆的设计、施工等提供参考依据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及灌注桩桩端后注浆工程
，具体涉及一种模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置和试验方法。
技术介绍
随着我国建设的发展，灌注桩基础在城市高层建筑、港口码头、交通和海洋等工程中得到越来越广泛的应用，因其具有能广泛适用于各类土质条件、桩的长径比可以灵活选用、承载能力高等优点，已经成为我国现阶段广泛使用的主要基础形式之一。对灌注桩基础的合理使用，既能有效的提高地基的承载能力，降低建(构)筑物的沉降变形，又能提高建(构)筑物的抗震性能，从而确保建(构)筑物的长期使用安全。但是灌注桩也存在以下两个方面的问题：(1)成孔过程中，因施工扰动导致桩底出现一定厚度的沉渣，特别孔深较深时，清孔较困难，造成桩端沉渣过厚，桩端阻力降低过大；(2)成孔和泥浆护壁导致桩侧、桩端土体软化，成桩后桩端位移过大，桩端阻力不能有效发挥等。为了消除桩底沉渣的影响，加固桩端土体，同时也为了提高灌注桩的竖向承载性能，目前工程实际中，对于灌注桩工程，尤其是大直径灌注桩工程，经常采用桩端后注浆技术。对桩端进行后注浆可以加固桩端土体，消除桩底沉渣对桩端阻力发挥的不利影响，同时由于浆液的上返，能够加固桩端以上一定范围内的土体，有利于桩侧阻力的发挥。但在实际工程操作中，由于地质条件复杂，难以保证注浆效果，也缺乏检测手段和技术，关于桩端后注浆技术也缺少理论支撑，从而影响桩端后注浆技术的推广和应用。因此，如何确定注浆量和注浆压力与桩端阻力和桩侧阻力提高的关系，如何在室内试验中模拟桩端后注浆工艺以便更好的从理论上研究桩端后注浆技术的注浆机理，便成为诸多学者关注的重点，也是在工程实际中推广桩端后注浆技术应用的关键点。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适合室内桩端后注浆试验、有利于揭示桩端后注浆的注浆机理的模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置和试验方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置，所述装置包括依次连接的空气压缩机、储浆罐和模型桩，在所述空气压缩机和储浆罐的连接管路上设置调压阀和压力表，所述储浆罐的顶部设有法兰顶盖，储浆罐的底部通过进浆管和注浆阀连接模型桩，所述模型桩插设在模型槽中。所述的法兰顶盖上方设有泄压阀，该泄压阀通过泄压孔连通大气。所述的模型桩从外向内依次为混凝土层、角铝层、应变片和注浆管，所述注浆管通过注浆阀和进浆管连接储浆罐的底部，所述的应变片通过数据线连接应变采集仪。所述的混凝土层主要用于模拟实际工程中基桩的桩身，其配合比应根据相似理论配制；所述的角铝层用于粘贴应变片和模拟实际工程中基桩的钢筋笼，其尺寸和物理力学特性应根据相似比选择；所述的应变片通过数据线连接应变采集仪，主要用于桩身内力的测试；所述的注浆管为桩端后注浆时浆液注入的通道，为了使模型试验中的注浆压力能更好的模拟现场实际的桩端注浆压力，注浆管的内径应与现场实际的注浆孔内径接近，宜为8mm左右。所述的模型槽内装填模拟土体，模型槽的顶部设有加载装置，该加载装置与所述模型桩连接，用于测试模型桩的理化性能。一种采用如上所述模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置的试验方法，主要包括以下几个步骤：(1)在模型槽内装填模拟土体，压实并使模拟土体固结，然后在模拟土体中钻孔并插入内部含有注浆管的铝管，且该铝管的内表面贴有应变片，然后浇注混凝土并插捣密实形成模型桩；(2)将注浆管连接储浆罐，并连接空气压缩机和储浆罐；(3)在储浆罐中倒入水泥浆液，待进浆管中充满水泥浆液后关闭注浆阀，继续在储浆罐中倒入水泥浆液，直至储浆罐内水泥浆液达到注浆量设计值；(4)盖上法兰顶盖，关闭泄压阀，开启空气压缩机，待压力表的读数达到预定压力值时关闭调压阀；(5)打开注浆阀，开始向模型桩桩端进行后注浆，调节调压阀，使储浆罐内压力始终稳定在设计压力值状态，直至注浆完成，然后依次关闭注浆阀、调压阀和空气压缩机；(6)测试注浆量以及模型桩的理化性能。步骤(1)所述模拟土体的填充采用如下步骤：根据实际工地现场的土质配备模拟土体，分层填入模型槽内，每一层的厚度为130～170mm，每层填完后进行夯实，待模拟土体填充完毕后固结至少30天。步骤(1)所述铝管为由两根角铝对接组合形成的口字形管，铝管的内表面均匀分布应变片，所述铝管的两端采用纱布包裹，并采用环氧树脂密封。步骤(1)所述混凝土所用石子的粒径为1～5mm，由于模型桩长细比的限制，模型试验所用模型桩直径较小，选用粒径为1～5mm的石子，在满足混凝土和易性要求和保证钻孔灌注桩成桩质量要求的基础上，方便成桩时混凝土的灌注和密实。步骤(3)所述水泥浆液中可添加着色剂，使水泥浆液凝固后带有颜色，便于模型试验结束后开挖土体，直观的检查注浆效果。所述注浆量设计值为0～5L。步骤(3)将水泥浆液倒入储浆罐内时，先打开注浆阀，待进浆管内充满水泥浆液时再关闭注浆阀；储浆罐里的水泥浆液量为该次试验单桩的桩端后注浆的注浆量设计值，注浆完成后，须测定储浆罐内水泥浆液的变化量，以确定实际注浆量。步骤(4)所述预定压力值为0～0.7MPa。步骤(4)具体采用以下步骤：盖上储浆罐上的法兰顶盖，拧紧法兰顶盖上的螺栓，关闭泄压阀，密封储浆罐，然后开启空气压缩机，调节调压阀，注意压力表的读数变化，待储浆罐内压力达到预设值时关闭调压阀。步骤(5)具体采用以下步骤：①若采用控制注浆压力的注浆方式，首先应打开注浆阀，开始注浆，同时注意观察压力表读数变化，在压力表读数下降时及时调节调压阀，补充注浆压力，使注浆压力始终维持在设定值上，直至压力表读数不再持续下降，此次注浆完成；②若采用控制注浆量的注浆方式，储浆罐内的注浆量应为设计注浆量，在打开注浆阀开始注浆后，注意观察进浆管情况和压力表读数，若压力表读数持续降低，则表明水泥浆液正在被缓缓注入，此时需调节调压阀，使注浆压力维持在设定值上，直至储浆罐内的水泥浆液被完全注入桩端；若压力表读数不下降，则需调节调压阀，增大注浆压力，直至储浆罐内的水泥浆液被完全注入，记录此时的压力表读数，此次注浆完成。所述的理化性能包括桩身内力、桩顶位移、桩端后注浆形成的浆泡大小和强度、浆液分布情况。所述的桩身内力包括桩身轴力、桩侧土的分层侧阻力和桩端阻力，其测试方法为通过数据线连接的应变采集仪采集不同断面处的应变值，然后根据应变值计算出相应断面处的桩身轴力，再根据桩身轴力计算出桩侧土的分层侧阻力和桩端阻力；所述的桩顶位移用安装在桩顶的百分表测试；所述的桩端后注浆形成的浆泡大小和强度、浆液分布情况是在试验完成后，开挖桩周土体直接测试得出。以上测试结果可用于分析不同工况下桩端后注浆和未注浆情况下的桩侧阻力、桩端阻力和桩顶位移的变化情况，进而确定注浆量和注浆压力与桩端阻力和桩侧阻力提高的关系，并结合桩端后注浆形成的浆泡大小和强度、浆液分布情况分析桩端后注浆的注浆效果和注浆机制，为实际工程桩端后注浆的设计、施工、工艺改进和推广提供依据。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在以下几方面：(1)采用混凝土作为桩身材料，能更好反映基桩的实际工作性状，为探讨桩土相互作用机理提供有力保障；(2)采用模型钻机钻孔，并模拟泥浆护壁技术，能较好的反映现场灌注桩的实际情况；(3)注浆管内径为8mm左右，与现场实际的注浆孔接近，使模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的空气压缩机(24)、储浆罐(6)和模型桩(11)，在所述空气压缩机(24)和储浆罐(6)的连接管路上设置调压阀(1)和压力表(2)，所述储浆罐(6)的顶部设有法兰顶盖(5)，储浆罐(6)的底部通过进浆管(8)和注浆阀(9)连接模型桩(11)，所述模型桩(11)插设在模型槽(20)中。
【技术特征摘要】
1.一种模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的空气压缩机(24)、储浆罐(6)和模型桩(11)，在所述空气压缩机(24)和储浆罐(6)的连接管路上设置调压阀(1)和压力表(2)，所述储浆罐(6)的顶部设有法兰顶盖(5)，储浆罐(6)的底部通过进浆管(8)和注浆阀(9)连接模型桩(11)，所述模型桩(11)插设在模型槽(20)中。2.根据权利要求1所述的一种模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置，其特征在于，所述的法兰顶盖(5)上方设有泄压阀(4)，该泄压阀(4)通过泄压孔(3)连通大气。3.根据权利要求1所述的一种模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置，其特征在于，所述的模型桩(11)从外向内依次为混凝土层(15)、角铝层(14)、应变片(13)和注浆管(12)，所述注浆管(13)通过注浆阀(9)和进浆管(8)连接储浆罐(6)的底部，所述的应变片(13)通过数据线连接应变采集仪。4.根据权利要求1所述的一种模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置，其特征在于，所述的模型槽(20)内装填模拟土体(21)，模型槽(20)的顶部设有加载装置(22)，该加载装置(22)与所述模型桩(11)连接，用于测试模型桩(11)的理化性能。5.一种采用如权利要求1～4任一所述模拟灌注桩桩端后注浆的室内试验装置的试验方法，其特征在于，该方法主要包括以下几个步骤：(1)在模型槽(20)内装填模拟土体(21)，压实并使模拟土体(21)固结，然后在模拟土体(21)中钻孔并插入内部含有注浆管(12)的铝管，且该铝管的内表面贴有应变片(13)，然后浇注混凝土并插捣密实形成模型桩(11)；(2)将注浆管(12)连接储浆罐(6)，并连接空气压缩...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵春风，刘丰铭，赵程，于淼，刘帆，陶逸文，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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