浅谈后压浆灌注桩技术在粉煤灰地基中的应用_开题报告

一、文献综述

（一）国外研究现状

注浆法首次出现于19世纪初。1802年，由于挡潮闸的沙砾土地基长期被流水侵蚀，法国土木工程师查理斯•贝里格尼(Charles Berigny)首次对挡潮闸地基进行了注浆处理。当时在修复基础的木板桩时，在闸板上钻间距为1m的孔，采用内径为8cm的木制圆筒作为注浆管，顶部装上活塞，以塑状黏土作为注浆浆液，并通过压力装置，将塑状黏土通过管道注入地基。反复操作这一步骤，直至黏土无法继续填充地基的裂隙中。此次注浆效果明显，修复了档潮闸的砂砾土地基，并继续投入使用。

在美国，工程师W•E•沃森(W•E•Worthen) 于19世纪40年代第一次将工程注浆技术应用于实际工程中。他采用压浆装置向一个泄洪槽基础内部注入水泥砂浆进行加固。50年代又对某大坝闸门基础进行了加固用来弥补当时设计造成的不足。 

英国的注浆技术首先出现在印度。1886年，桥梁工程师豪斯古德(Hosagood)在建桥时，为提高地基承载力，首次利用了化学浆液固砂硬化地基持力层。同年，达梅塔和罗萨塔坝地基砂土在高压下渗流严重，工程师金尼普尔为防止渗流扩散，采用了粘土水泥砂浆对其进行加固。同年，英国又研发出了 “压缩空气注浆泵”，加强了浆液的输送效果和范围。

1887年德国工程师杰沙尔斯基通过钻孔，向其中一个孔中压入水玻璃，向另一个孔内注入氯化钙溶液，通过硅化反应固化了地基软弱层，该方法为今后硅化注浆的发展开辟了先河，该技术在1920年得到了荷兰工程师尤斯登的论证 。

美国的胡费坝当初在修建时，由于施工开挖造成地基出现裂缝，当时工程师们为了挽救这一突发情况，对帷幕进行了固结注浆，此后为注浆工艺制定了规范，使得以后注浆技术有章可寻。前西德的Biltingert Berger公司，对桩低注浆进行了多种试验，如压力箱法、压力柱塞法等。试验方法是首先将压力腔焊接在钢筋笼底部，保证其直径大小与桩径相同，通过灌浆管将压力腔与压缩机连接，控制注浆压力稳定在3Mpa左右，将水泥浆注入压力腔中，以此预压桩身与土体的接触应力，从而提高桩底土体密实度，提高桩基的承载力。

关于后压浆灌注桩桩端压浆的首次应用，是1961年在委内瑞拉修建 Maracaibo 大桥的桩基处理中的应用。

M Bustamante 在土质为密实泥炭土层中进行了后压浆试验。试桩分为桩侧注浆桩和未注浆桩两组，桩长16m，直径68cm。通过试验测得桩侧压浆桩的桩侧阻力为005 MPa要明显高于未注浆桩桩侧阻力的002MPa。

Schrobenhausen System Bauer 同样做了桩侧压浆的对比试验，试验结果表明，压浆后，桩侧阻力提高了约50%。

Olevskij针对桩侧压浆，提出了桩端压浆的假设，即通过桩端注浆，提高桩端土体强度来提高桩基承载力。

B D Littlechild采用有限元模拟桩端和桩侧压浆，对比分析了压浆对单桩承载力提高的作用机理。

Narong Thasnanipan采用袖阀管在砂砾石土层中对桩基进行了桩端压浆试验。采用标准贯入试验。测得桩端压浆后桩端和桩侧阻力显著增大。

综上所述，国。外学者注浆技术以及注浆在桩基中的应用都要早于我国，对桩基后压浆技术的发展推广做出了巨大贡献。通过各种试验，得到了非常有价值的成果。

（二）国内研究现状

在我国，钻孔灌注桩由于施工简单、噪声小、承载力高、适应大部分地质条件等优点，广泛应用于高层建筑、桥梁、码头、厂房的建设等各个领域中，成为加固措施中不可或缺的方法。但由于灌注桩施工中不可避免的会出现孔底沉渣，以及孔壁泥皮同样会严重制约了灌注桩的承载力。因此，如何提高钻孔灌注桩的承载力，减小孔底沉渣及孔壁泥皮的影响，又能节省工程造价，成了基础工程领域的研究热点。然而，人们通过研究发现，在灌注桩技术的基础上进行采用后压浆技术对桩基进行加固，不仅破坏了泥皮原有结构，增加了桩身摩阻力，而且密实了桩端土体结构，增强桩端阻力，大幅提高了单桩的承载力。

我国初步掌握注浆技术是在上世纪50年代初。新中国成立初期，我国的注浆材料主要以水泥黏土为主要注浆材料。随着化学工业的发展，逐渐出现了环氧脂、甲基丙烯酸甲脂等胶凝材料。之后合成了丙烯酰胺和聚氨脂注浆材料。进入80年代后，随着研究的不断深入，众多材料不论是在在种类上还是在性能上均得到了飞速发展 。

20世纪80年代，我国自主研发出压浆装置，并对后压浆单桩承载力提出了评价方法。1983年北京某住宅小区建设中首次应用了该压浆装置，并成功对桩基进行了压浆，取得了良好的效果之后后压浆桩在周围地区得到广泛应用。

1988年，徐州第二建设设计院自主研发了出国内首个泥浆护壁桩低后压浆方案。

1996年，武汉地质勘察基础工程总公司研制开发出桩端压力。压浆装置。及桩外侧钻孔埋管压浆法，并成功应用于施工。

薛韬、张作媚研究了桩侧压浆技术理论，并对其进行了详细介绍。

刘金砺等设计研发了一种新型桩侧注浆设备。该设备是由钢导管、PVC管和单向压浆阀三部分组成。

1994年，西南交通大学研发并鉴定完成一种注。腔式压浆设备。该压浆设备的压。浆腔具有弹性，压浆时，被浆液挤压膨胀，通过观测压浆腔的大小，可以得到施工时注浆压力的情况。当注浆困难，腔体会增大，当注浆出现漏浆现象，则腔体体积会迅速下降。

姚海林、白聚波等采用壁厚3mm聚氯乙烯硬塑管作为桩侧压浆的压浆管，取代原有的钢质注浆管，节约了注浆成本。

傅旭东等研发出一种新型桩侧压浆设备，该设备由注浆管和袖阀管两部分组成。

近年来，我国众多学者对后压浆灌注桩作用机理进行了深入的分析研究，并结合实际。应用，推动桩基后压浆技术的不断发展桩底压浆不仅能提高桩。端摩阻力，还能有效地加强桩身－土体之间的相互作用，可以很好的解决传统钻。孔灌注桩桩底虚土，桩身沉降过大的问题桩底压密。压浆使桩底土层的力学性质。得到改善，桩底软弱土层不复存在，使地基承载力得到提高桩端压浆可使桩端受压面积增大，相对等于压强减小，从而使桩基的竖向承载力得到提高。

文傅询等在研究不同压浆材料对桩基承载力提升幅度的影响时，分别采用了普通 硅酸。盐水泥、超细水泥和聚氨酷 （化学）三种材料配制的浆液对桩进行注浆。通过静载试验获得的数据显示，经过后压浆的桩基承载力提高了近1倍，同时数据还表明，注浆材料不同，桩基的承载力也会不一样。

高文生对后压浆灌注桩进行了室内模拟试验，对后压浆提高承载力作用机理做了初步探讨。试验还对地层参数、压浆参数和压浆模式与后压浆钻孔灌注桩承载力增加的关系进行了研究，同时也研究了对压浆顺序的合理性的选取条件。

王士恩等对预制静压桩进行了后压浆的模型试验研究试验结果表明，压浆后，桩身与周围的土体。在浆液的作用下形成一个整体，共同承担上部传来的荷载，从而提升了桩基承载力。虽然与灌注桩的压浆工艺不一样，但单桩承载力都得到了发福提升。

在后压浆施工工艺以及监理控制等方面，宋海霞，张红涛等对后压浆灌注桩进行了研究分析。

曾文韬对后压浆灌注桩单桩承载力进行了静载荷试验，研究表明，后压浆能明显提高单桩承载力。同时，作者还应用规范公式对该工程进行计算，对规范公式中的参数在当地的选取提出了适用范围。

李孟臣在实际工程中对钻孔灌注桩压浆前后进行静载。试验数据显示，后压浆灌注桩大幅提高单桩承载力。压浆后浆液通过渗透、挤密、固化等作用，改善了土体力学性能。同时分析了轴力在后压浆灌注桩竖向传递的规律。

于志华等结合实际工程项目，对后压浆灌注桩进行静载荷试验，试验结构表明，后压浆桩。较普通灌注桩单桩承载力提高了50%。

刘博针对灌注桩后压浆技术，依据具体工程实例，并结合在施工中的关键。环节，提出控制后压浆桩质量的事前、事中、事后的监理控制手段，详细阐述。了后压浆灌。注桩施工质量监理控制的特点及过程，以使后压浆灌注桩质量达到预。期的质量控制目标。

近年来，桩基工程技术得到了迅猛发展，注浆技术在钻孔灌注桩中的应用得到了长足发展，注浆工艺、设备不断更新、进步，应用范围也不断扩大与此同时，注浆质量的控制手段不断在完善，管理机制不断提高，人们对灌注桩后压浆的理论认识不断深入，对压浆作用机理认知不断深化，并且对其承载力的计算理论和方法也在不断完善。随着计算机在工程领域的应用，通过有限元软件对工程实际问题模拟计算，进一步推动着压浆技术在桩基工程中的应用。

二、^范文提纲

1 前言

2  后压浆灌注桩作用机理及参数确定

2.1 后压浆灌注桩的作用机理

2.1.1渗入性灌浆

2.1.2 劈裂灌浆

2.1.3 压密灌浆

2.1.4 电化学灌浆

2.2 土体的压浆效应

2.2.1 充填效应

2.2.2 加筋效应

2.2.3 固化效应

2.3 后压浆桩承载力增强机理分析

2.3.1 桩侧阻力

2.3.2 桩端阻力

2.3.3 桩端后压浆的球（柱）形扩张理论

2.4 后压浆桩单桩承载力估算

2.4.1 规范法

2.4.2 球形理论计算法

2.5.1 注浆工艺参数

2.5.2 技术质量要求及保证措施

2.5.3 后压浆质量检验方法

3 工程地质概况

3.1 区域自然地理与地质概况

3.1.1 区域自然地理概况

3.1.2 区域地质概况

3.2 场区工程概况及地质条件

3.2.1 场区工程概况

3.2.2 场区地质概况

3.2.3 场地水文地质条件

3.3 地基土物理力学性质的试验研究与评价

3.3.1 室内土工试验

3.3.2 原位测试

4 注浆工艺及静载试验

4.1 注浆工艺

4.1.1 压浆方案

4.1.2 压浆参数

4.2 静载试验

4.2.1 加载方式

4.2.2 试验目的

4.2.3 试验仪器

4.2.4 试验装置

4.3静载荷试验成果

4.3.1 钻孔灌注桩试验结果

4.3.2 后压浆灌注桩静载荷试验结果

5 后压浆灌注桩有限元分析

5.1 有限元Abaqus简介

5.2 土体的本构模型

5.2.1 基本方程

5.2.2 Mohr-Coulomb模型基本理论

5.3 有限元模型选取

5.3.1 结构离散化

5.3.2 网格划分方式

5.3.3 接触的选择

5.3.4 计算域和边界条件

5.3.5 初始应力场的建立

5.5钻孔灌注桩及后压浆灌注桩的有限元模拟

5.6 有限元与静荷载试验结果比较

6 结论

参考文献

三、参考文献

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