錨碇基礎預填骨料公升漿試驗方案
一、概述
大連南部濱海大道工程一標段設定跨度為（180+460+180）m的雙層鋼桁架地錨式懸索主橋，見圖1-1，錨碇採用重力式沉箱結構。
圖1-1 主橋效果圖
原設計沉箱基床拋填10-100kg塊石，通過分層夯實，控制基床承載力不小於800kpa，無非彈性變形。沉箱安裝後，採取公升漿措施，以消除基床沉降量，砂漿強度為m20。
擬採取以下變更：
⑴ 基床拋石為50~200mm骨料，孔隙率要求40%以上；
⑵ 不進行夯實，直接採取公升漿工藝；
⑶ 砂漿強度為m20。
根據2023年11月1日舉行的錨碇基礎公升漿施工方案專家論證會精神，欲通過模擬試驗驗證：預填骨料公升漿混凝土的承載力，以及公升漿混凝土與混凝土間的摩擦係數，特制定了本試驗方案。
二、試驗準備工作
1、鋼箱製作
⑴ 加工1m（l）×1m（w）×1m（h）有底鋼箱5個，加工1m（l）×1m（w）蓋板2個。每個鋼箱均設定吊點進行吊裝。
⑵ 加工3m（l）×3m（w）×1m（h）有底鋼箱1個，底部設定洩水閥，3m（l）×3m（w）蓋板1個。鋼箱底部設定吊架進行吊裝。
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、混凝土塊體預製
預製1m（l）×1m（w）×0.5m（h）鋼筋混凝土塊體3塊，混凝土強度等級為c35。塊體**預留孔，內徑為50mm；塊體頂部預埋4個吊點。
該塊體在混凝土底胎上預製，底胎上依次鋪設一層油氈原紙和一層牛皮紙。
3、主要材料
⑴ 50mm～200mm粒徑的塊石；其級配宜為：粒徑50mm~80mm的佔13%~15%，粒徑80mm~200mm的佔85%~87%，共20m3；
⑵ 細度模數在2.0以內的細砂，共20m3。
4、主要裝置
⑴ 砂漿幫浦4臺；
⑵ 高速攪拌機1臺，直徑為0.85m、高為1m，轉速800r/min；
⑶ 2m3儲漿桶1個。
三、主要試驗內容
四、主要試驗方法
1、骨料孔隙率試驗
1）試驗目的
測定50~200mm公升漿骨料孔隙率，以計算砂漿量，輔助控制基床公升漿質量。
2）儀器裝置
電子秤：稱量100kg，感量100g；
鋼箱：規格為3m（l）×3m(w)×1m(h)，底部設洩水閥；
其它：平口鐵鍬、鐵桶、鏟車等。
3）試驗步驟
①鋼箱體積的測定：考慮鋼箱加工誤差變形，以及水壓力對其影響，注海水測定鋼箱的容積。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，稱取最後一次剩餘水和鐵桶共重ms。鋼箱的容積v計算公式為：
——海水密度。
②孔隙水體積的測定：通過洩水閥門將鋼箱內海水排出。取一定數量的天然級配風乾骨料，用鏟車裝入鋼箱內，裝完後平整表面，用木方沿鋼箱口邊緣刮去高出箱口的顆粒，並用適當的顆粒填平凹處，使表面稍凸起部分和凹陷部分的體積大致相等。
然後按①所述方法向鋼箱內注海水，稱取每次注水和鐵桶共重mi'，以及最後一次剩餘水和鐵桶共重ms'。骨料孔隙水的體積v'計算公式為：
骨料孔隙率e計算公式為：
2、靜載抗壓強度試驗
1) 試驗目的
通過豎向靜荷載試驗，檢測7d、14d、28d不同齡期預填骨料公升漿混凝土的抗壓強度。
2）儀器裝置
千斤頂：最大荷載200t。
精密壓力表：壓力表精度等級應不低於0.4級，最小刻度值應不大於0.2mpa，最小表盤直徑應不小於150mm。
普通放大鏡：（不低於5倍，直徑不小於50mm）用於檢查塊體混凝土裂紋。
刻度放大鏡：（不低於10倍，讀數精度為0.01mm）用於量測裂紋寬度。
百分表（0-30mm）4塊、（0-50㎜）2塊（要求：百分表的最小分度值不大於0.05mm）。
其他：高壓油幫浦、75t吊車、鏟車、混凝土壓載塊、工字鋼等。
3）試驗步驟
① 在3m×3m×1m鋼箱內填料前，預埋4個公升漿管孔與1個觀測孔，公升漿管與底板的距離為10cm，公升漿管平面位置及尺寸詳見圖4-1、圖4-2。
·圖4-1 預埋管平面位置圖
圖4-2 預埋管立面圖
在1m×1m×1m鋼箱內填料前，在中心位置預埋1個公升漿管孔。
② 利用高壓水槍將50mm~200mm骨料沖洗乾淨，鏟車裝箱，裝完後平整表面，用木方沿鋼箱口邊緣刮去高出箱口的顆粒，並用適當的顆粒填平凹處，使表面稍凸起部分和凹陷部分的體積大致相等。
③ 注滿海水，蓋板或1m×1m×0.5m塊體封蓋加固，在蓋板上或鋼箱頂口適當位置預留溢流孔。
④ 用75t吊車將3m×3m×1m鋼箱吊入海水中，用橡膠軟管分別將公升漿管、觀測管與陸上砂漿幫浦連線，注漿完成後在海水中養護28d。1m×1m×1m鋼箱直接在陸上注漿，澆水養護，齡期7d、14d、28d。
⑤ 公升漿過程中，由拌合站製漿、罐車運輸至施工現場。通過高速攪拌機、3sns砂漿幫浦、灌漿管路、公升漿管作純壓式灌漿，在自流壓力作用下把砂漿壓入50~200mm的塊石骨料空隙內。通過觀測管、溢流孔觀測漿面達到鋼箱頂口後，持續灌注10~15分鐘即可結束公升漿。
⑥ 養護到齡期後在陸上進行靜載試驗，將鋼箱蓋板及四周側壁切除。對於1m×1m×0.5m塊體封蓋的構件，在進行摩擦係數試驗後，拆除塊體及側壁進行承載力試驗。
⑦ 靜載抗壓試驗分級進行載入，採用千斤頂壓重平台反力裝置，壓重量不少於試驗荷載的1.4倍，壓重應在試驗開始前一次加上，並均勻穩固放置於平台上。本次試驗最大壓載塊質量m=1.
4×1250/10=175t，圓形荷載板面積s=3.14×0.125=0.
05m⑧ 載入共分為6級：第1級荷載p1為800kpa，千斤頂壓力f1=p1×s=800×0.05=40kn；第2級荷載p2為5mpa, 千斤頂壓力f2=p2×s=5×103×0.
05=250kn；第3級荷載p3為10mpa，千斤頂壓力f3=p3×s=10×103×0.05=500kn；第4級荷載p4為15mpa，千斤頂壓力f4=p4×s=15×103×0.05=750kn；第5級荷載p5為20mpa，千斤頂壓力f5=p5×s=20×103×0.
05=1000kn；第6級荷載p6為25mpa，千斤頂壓力f6=p6×s/10=25×103×0.05=1250kn。
⑨ 每加到一級荷載持續30min，用放大鏡觀測構件裂縫情況，直至構件破壞，記錄破壞時的荷載值。
3、摩擦係數試驗
1) 試驗目的
測定公升漿骨料混凝土與混凝土間的摩擦係數。
2) 儀器裝置
千斤頂：最大荷載10t。
精密壓力表：壓力表精度等級應不低於0.4級，最小刻度值應不大於0.2mpa,最小表盤直徑應不小於150mm。
其他：高壓油幫浦、75t吊車。
3) 試驗步驟
① 按靜載抗壓強度試驗中製作構件，其中鋼箱頂封蓋為1m×1m×0.5m塊體共3組，並利用3m×3m×1m構件作為頂撐後座。
② 第28d進行摩擦係數試驗，在1m×1m×0.5m塊體上配5t壓重，塊體1和塊體3之間通過鋼構件連線，見圖4-3。
圖4-3 摩擦試驗示意圖
③ 千斤頂逐級施加荷載，每級遞增0.2mpa，塊體2制動後，壓力表迅速*-，記錄運動前一級荷載值f。
④ 塊體2及頂部壓重自重為n。
⑤ 摩擦係數μ1的計算公式為：μ1 =f/g。
⑥ 按同樣步驟對另外2組進行試驗，得出μ2、μ3，取三者平均值。
⑦ 考慮塊體2與塊體1之間存在粘結力，按上述試驗得出的摩擦係數偏大，在塊體2制動後，重新進行一遍試驗，計算出μ1'、μ2'、μ3'，取三者平均值。
4、鑽芯抗壓強度試驗
1) 試驗目的
通過鑽取芯樣，在室內做抗壓強度試驗，與室外28d齡期的靜載抗壓強度結果進行比對。
2）儀器裝置
水鑽：直徑為200mm的鑽頭
壓力試驗機：2000kn
3) 試驗步驟
① 在摩擦係數試驗完成後，在其中兩組1m×1m×1m構件上，水鑽取樣、磨平成直徑為200mm、高度為250mm的試件2個。
② 在試驗室進行抗壓試驗，測出試件破壞時的強度，取兩者的平均值，與28d靜載抗壓強度進行比較。
五、試驗計畫
1、準備工作：2023年11月20日~2023年11月27日；
2、預填骨料公升漿施工：2023年11月28日~2023年11月30日；
3、骨料空隙率試驗：2023年11月28日；
4、靜載抗壓強度試驗：2023年12月1日~2023年12月28日；
5、摩擦係數試驗：2023年12月28日；
6、鑽芯抗壓強度試驗：2023年12月28日。
六、人員及試驗裝置配置
投入人員計畫表
投入試驗裝置計畫表
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