灌注桩后注浆工作机理及工程应用研究

论文摘要

灌注桩后压浆技术是有效提高灌注桩单桩承载力的一种施工技术。本文在广泛查阅国内外相关研究成果的基础上,以京沪高速铁路常州至上海段、上海地铁蓝村站等试验工程为背景,采用理论分析、室内试验和现场试验相结合的方法对灌注桩后注浆的工作机理、注浆材料、配合比、注浆应力预估、施工工艺、加固效果等关键技术问题进行研究,主要内容和成果如下:（1）通过室内试验,对注浆材料和配方进行研究,并对土体在注浆加固前后的物理力学性质进行研究,获得了注浆材料的配比方法以及注浆后土体物理力学性质显著提高的重要结论;（2）在以压缩机理来分析圆孔扩张问题的发论基础上,根据圆孔扩张过程中能耗区的土体在孔扩压力作用下的应力-应变-体变关系、扩孔过程中的能量守恒原理、土体在塑性区中发生的大变形现象、非相关联流动准则以及统一强度准则,推导出高应力作用下圆孔扩张问题的扩孔压力理论计算公式。压密注浆压力的理论预估结果与工程实际较为吻合。（3）利用水力压裂理论和圆孔扩张理论,假设孔隙水压力大于或等于初始应力与扩张应力增量之和时,土体将出现拉应力,若拉应力超过土的抗拉强度,土体将产生开裂,此时的灌浆压力就为初始劈裂灌浆压力。当土体在灌浆压力作用下,大小主应力正好换位时,则出现劈裂时的灌浆压力就为二次劈裂灌浆压力值,推导出饱和土体劈裂灌浆压力的理论公式。该理论的计算结果与工程实测结果比较接近,初步证实了该理论的可靠性。（4）分析了影响钻孔灌注桩后压浆承载力的各种因素,总结了钻孔灌注后注浆技术的施工工艺和施工控制要点。（5）将本文理论研究成果应用于实际工程,进行了注浆方案设计。本工程中,后注浆技术可以使基桩承载力提高40%。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 本文研究背景

1.2 灌注桩的发展现状

1.2.1 钻孔灌注桩存在的问题及后注浆技术

1.2.2 后压浆钻孔灌注桩的研究现状

1.3 注浆技术的历史和现状

1.3.1 国外注浆技术发展概况

1.3.2 国内注浆技术发展概况

1.3.3 注浆方法的分类及其特点

1.3.4 注浆技术在工程中的应用

1.4 本研究目的与内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

第二章砂性土注浆的室内试验研究

2.1 浆液材料和配比研究

2.1.1 注浆材料的一般要求

2.1.2 常用的浆液类型及其性质试验研究

2.2 注浆前后土体的物理力学试验

2.2.1 试验项目及测试方法

2.2.2 天然土体室内实验结果

2.2.3 注浆后土体的物理力学试验

2.3 本章小结

第三章粉砂土中压密注浆压力预估

3.1 压密注浆概述

3.1.1 压密注浆的概念

3.1.2 压密注浆技术的研究现状

3.1.3 压密注浆的特点及其研究方法

3.2.压密注浆扩孔问题解答

3.2.1 理论依据和基本假定

3.2.2 能耗区中的应力-应变-体变关系

3.2.3 扩孔过程中的能量守恒方程

3.2.4 粘性土和砂性土中的能量守恒方程

u的参数影响性分析'>3.2.5 柱形扩孔的极限扩孔压力p_u的参数影响性分析

3.3.能量分析方法在压密注浆压力预估中的应用

3.3.1 工程应用的基本假设

3.3.2 工程应用简介与验证分析

3.4 本章小结

第四章饱和土体劈裂灌浆力学机理分析

4.1 土体劈裂注浆理论概述

4.2 基本假设

4.3 理论推导

4.3.1 弹性区中的应力场分布

4.3.2 塑性区中的应力场分布

4.3.3 超孔隙水压力的计算

4.3.4 饱和土中劈裂灌浆压力的求解

4.4 工程应用与分析

4.4.1 溆浦车站试验工程

4.4.2 南京地铁某淤泥质隧道试验工程

4.5 本章小结

第五章钻孔灌注桩后压浆施工工艺

5.1 钻孔灌注桩后压浆承载力影响因素

5.1.1 浆液种类

5.1.2 注浆量

5.1.3 注浆压力

5.1.4 桩端土性

5.1.5 桩长和桩径

5.2 灌注桩后压浆施工工艺

5.2.1 压浆管布设

5.2.2 压力注浆装置布设

5.2.3 灌注桩后压浆施工

5.2.4 施工控制要点

5.3 本章小结

第六章灌注桩后压浆技术的工程应用

6.1 工程实例

6.1.1 工程地质和水文地质条件

6.1.2 后注浆设计

6.2 基桩静载试验

6.2.1 试验前准备工作

6.2.2 现场设备及安装

6.2.3 试验方法

6.2.4 资料分析处理

6.3 试验结果与分析

6.4 本章小结

第七章结论与展望

7.1 主要结论

7.2 对今后研究工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的论文发表情况及科研情况

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