人工冻土灌注桩桩身温度场及混凝土强度试验研究

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1、2015年第4期混凝土与水泥制品2015No．44月CHINAC0NCRErEANDCEMENTPR0DUCTSApril人工冻土灌注桩桩身温度场及混凝土强度试验研究孟文清，王相立，张亚鹏，崔邯龙(河北工程大学土木工程学院，邯郸056038)摘要：采用物理模型试验方法，对人工冻土条件下混凝土灌注桩进行了桩身温度场监测及混凝土强度检测，并基于试验数据，研究了人工冻土中灌注桩桩身温度场发展规律和混凝土强度增长特性，可为人工冻土条件下混凝土灌注桩的施工提供技术指导。关键词：人工冻土；混凝土灌注桩；桩身温度场；混凝土强度Abstract：Thetemperaturefieldofcast-

2、in-placeconcretepileinartificialfrozensoilisdetectedbyusingphysicalmodeltests．BasedOilthetestdataofconcretestrength，thedevelopmentruleofthepiletemperaturefieldinartificialfrozensoilandthegrowthfeatureofconcretestrengthareobtained．Theresultscanprovidetechnicalguidanceforfutureconstructionofcast

3、-in—placeconcretepileinartificialfrozensoil．Keywords：Artificialfrozensoil；Cast-in—placeconcretepile；Piletemperaturefield；Concretestrength中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1000—4637(2015)04—39—030前言工时土体温度)。制作2根桩径为800mm(常用桩近年来随着煤炭的深层开采，矿井井筒采用人径)，长度为2．2m的试验桩，在试验桩中埋设测温元工冻结支护的施工也越来越多。当矿井井筒施工完件进行测温，通过钻芯取样进行强度检

4、测。毕后，紧随而来的是井塔及周边附属设施的建设，1．2试验装置此时井筒周边地基仍处于冻结状态，若采用人工解试验装置：①冷冻管：采用D57x3钢管焊接而冻，则费用较高，等待自然解冻，则时间较长。综合成。冷冻管布置根据试验要求完成，模型平面布置考虑施工费用和施工进度，需要在未解冻的土体中如图1所示；②制冷设备：为北京某仪器厂生产的进行桩基础的施工。因此，在人工冻土条件下对灌ZJDR一3型混凝土自动快速冻融试验设备；⑧测温注桩进行研究具有一定的工程价值。元件：为PtlO0温度传感器，用LTM一8000温度采集目前，对人工冻土条件下桩身温度场发展状况模块和配套软件进行数据采集和保存；④钻芯

5、取样及混凝土强度增长特性相关研究『l-4]较少，缺乏人工装置：为ZIZ—PW一200(PW200)金刚石钻孔机。冻土条件下灌注桩的试验数据作为借鉴，给工程施工带来不便。为此，本文针对这一问题作了试验研究，初步揭示了人工冻土条件下钻孔灌注桩的桩身温度场发展规律和强度增长特性，以期为人工冻土条件下灌注桩的施工提供参考。1试验方案1．1试验方法图1模型平面布置图内蒙矿区为饱和砂土地基，井筒施工多采用人工冻结支护，本文以该地区人工冻土条件下钻孔灌1．3试验基坑的布置注桩为研究对象。根据现场勘查资料的地基土物理试验基坑深度为3．8m，平面尺寸为3．3mx1．6m，性质指标，基于相似理论，进行

6、模型人工土配置，在基坑四周采用lOOmm厚保温板，基于进行试验方便土体中埋置冷冻管，通过冷冻装置控制试验土体温考虑，试验基坑采取下部开挖2．7m，上面堆土1．1m，度为一5℃(该温度为人工冻土条件下钻孑L灌注桩施如图2所示。一39—2015年第4期混凝土与水泥制品总第228期J●。’一桩体冷冻管保温板●●／●_●01∥：／。-I二__二天然量1墨l(地基一一—二[_要，l吕厂3300图3桩身平面和立面测温点布置图图2模型立面布置图混凝土完成之时开始桩体温度监测。监测数据用1．4模型土的制备LTM一8000温度采集模块和配套软件进行采集和保为使试验能更好的模拟实际工程，结合相似理存，

7、每隔lmin记录一次温度变化，直至混凝土内部论和现场土的物理指标参数配置模型土。工程现场温度趋于O~C。灌注桩混凝土入模温度为32qC，浇筑土为砂土，根据相似理论分析嘲，需控制模型土的颗后桩身温度变化如图4～图6所示。粒级配、含水率、孔隙比与现场土相同。结合施工现场土样的筛分试验，从周边砂场分别取样，用筛分法分析周边砂场土样的颗粒级配，选取与现场土颗粒级配相近的砂为试验用砂。为保证和现场土具有相近的含水率，通过计算确定试验用砂和水的质量配比，并通过控制夯实度来获得相近