高压旋喷钢管混凝土桩制作方法，应用于复杂地基处理

本试验为缩尺模型桩静载荷试验，从土体制备、桩身才料的选择与制作上要贴合实际情况，发挥试验指导实践的价值。整个模型桩的制作，包括土体制备与装填、桩身才料的选择、成孔、注浆。

5.3.2.1　土体制备与装填

试验土样采用粉质黏土和砂土两种，完成土样制备后，依据土样标准制备好足够的试验土进行装填压实。

试验用砂土采用中国ISO标准砂。标准砂容重为1.38～1.42g/cm3，用高频振筛机筛分砂样。

粉质黏土样是从广州天河区某基坑现场取的红黏土，将取回的土样切碎放入恒温干燥箱进行烘干，烘干后放入耦合式粉碎机进行粉碎处理，将粉碎干燥后的土样过5.0mm试验筛去除大颗粒，避免对重塑土制作造成影响。根据试验箱尺寸估算用土量，参照《土工试验方法标准》（GB/T 50123—2019）确定制作含水率为15.0%重塑土的用水量。

根据试验所需的土量和含水率，制备试样所需的加水量应按式（5-24）计算：

式中　mv——制备试样所需要的加水量（g）；

m0——湿土或（风干土）质量（g）；

ν0——湿土或（风干土）的含水率（%）；

ν1——制作要求的含水率（%）。

依据《土工试验方法标准》（GB/T 50123—2019）进行了土的相关物理参数指标土工试验，得到的土样物理参数指标如表5-4所示。

表5-4　试验土的基本物理力学参数

模型箱尺寸大小为2.0 m×2.0 m×1.5 m（长×宽×高），土样填筑高度1.4m，采取分层装填压实的方法，每一层土样装入后使用堆载物压实15h，然后继续下一层土的填入压实，如图5-18所示。模型箱土层填入完成后，静置20d使土样充分固结密实，并在试验前进行土样的密实度试验，如图5-19所示，进行轻型动力触探试验。

图5-18　堆载压实土样

图5-19　轻型动力触探试验(www.xing528.com)

5.3.2.2　模型桩才料

本模型试验主要目的是为确定不同土体特性、不同水泥浆体厚度和强度、不同水泥浆体与土体胶结面粗糙度对钢管桩稳定性、承载能力和沉降特征的影响，注浆体与接触面为本试验的主要研究对象。钢管桩外直径100.0 mm，壁厚2.0mm，桩长1 100.0mm，弹性模量E＝206.0GPa，桩端采用内径110.0 mm、高70.0mm的同钢制桩帽进行封堵。空心钢管与孔壁之间部分为注浆体，水泥浆液采用的水泥强度等级为32.5R。

水泥浆体与土体胶结面的粗糙度为本试验的重点研究内容，胶结面粗糙度使用定制波纹钢管来模拟实现，如图5-20所示。针对不同粗糙度的试验对照组，定制了5根波纹钢管，为方便成孔后拔出，将波纹钢管分解为两个半圆形，尺寸见表5-5。

图5-20　定制波纹钢管

表5-5　波纹钢管尺寸

注：后续波纹钢管的编号均以此表为准。

5.3.2.3　成桩

桩侧的水泥浆体可以较好地与孔周的土体胶结，使得桩侧阻力得到较好的发挥。本试验采用半圆形的波纹钢管，中间插入钢管桩，二者缝隙填入珍珠棉泡沫条，如图5-21所示，用麻绳捆绑为一体后放入模型箱内挖空的土体中。

将捆绑好的波纹钢管如同一个钢护筒，波纹钢管间放置了泡沫条，可以防止填土时土掉入桩孔内并通过泡沫条控制注浆厚度。波纹钢管护筒放置就位后，开始填土，并用长条木枋进行分层压实至填土高度。将波纹钢管取出时需要注意，首先用夹子帮助取出中间的钢管，随后就可以取出泡沫条，利用两根半圆形的波纹钢管之间的空隙，可以顺利取出波纹钢管并保留形成粗糙的凹凸孔壁，如图5-22所示。

图5-21　波纹钢管护筒

图5-22　桩孔壁界面

图5-23　桩侧注浆

取出波纹钢管后立即放入贴好应变片的钢管，依据表5-5按量立即配好相应水灰比的水泥浆液进行注浆，水泥为32.5R早强水泥，注浆采用不锈钢水泥填缝枪，枪口内径17mm，利用直径18mm的PVC注浆管，完成低压力注浆，如图5-23所示。注浆完成7d后，注浆体能达到标准强度的80%，整个模型桩的成桩完成后，安装加载装置进行压桩试验。