郑州黄河二桥试桩的现场试验研究

3．2．1　工程概况

新郑黄河公路特大桥桥长9848m，是京珠国道主干线新乡至郑州段内一特大型桥梁。该桥主桥采用（11m×100m）下承式无风撑钢管混凝土系杆拱结构型式，引桥采用35m和50m跨预应力混凝土简支T型梁结构，下部采用钻孔灌注桩基础。

试桩处于同一场地，桩径2．2m，桩长62m，采用后注浆技术。6根试桩分3批进行：第一批试桩Z2、Z3（未注浆）；第二批试桩Z1（桩底、桩侧同时注浆）和试桩Z4（桩底注浆）；第三批试桩Z2、Z3（桩侧注浆）和试桩Z5（桩底注浆）及试桩Z6（桩底、桩侧同时注浆）。

6根试桩位于黄河特大桥130＃墩与131＃墩之间，桩位平面布置见图3－28，地层分布见表3－19，注浆量及侧压管布置见表3－20。各桩注浆参数见表3－21。

图3－28　桩位平面布置图
（图中A、B、C、D、E、F分别为Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6）

表3－19　地层分布表

表3－20　侧压管布置表

表3－21　各桩注浆参数

3．2．2　试验结果

3．2．2．1　注浆前的静载荷试验结果

试桩2及试桩3进行了注浆前的静载荷试验，试验结果见图3－29，图中纵坐标的上部代表荷载箱向上的位移，下部代表荷载箱向下的位移。

图3－29　注浆前的自平衡静载荷试验曲线

3．2．2．2　注浆后的静载荷试验结果

由自平衡测试法得到的上段桩荷载－位移曲线及下段桩的荷载－位移曲线见图3－30。

图3－30　注浆后的自平衡静载荷试验曲线

3．2．2．3　自平衡静载荷试验的转换曲线

经转换得到桩顶荷载－沉降关系曲线，见图3－31。

图3－31　桩顶荷载－沉降关系曲线

3．2．3　注浆效果分析

3．2．3．1　注浆前后桩的承载特性

为比较注浆前后桩的承载特性，对上段桩，取平均摩阻力与平均桩土位移的关系进行分析，见图3－32。对下段桩，结合桩身埋设的钢筋计的测试结果，分别得出桩端阻力与位移关系及桩侧摩阻力与平均位移关系，见图3－33和图3－34。

图3－32　上段桩平均摩阻力与平均桩土位移的关系

图3－33　下段桩平均摩阻力与平均桩土位移关系曲线

图3－34　桩端阻力与位移关系曲线

由于各桩上、下桩段的相对位移差别较大且大部分未达到极限，为便于分析，对无明显拐点的曲线，采用双曲线函数进行拟合，见图3－32和图3－33，并近似取S＝15mm对应的摩阻力作为摩阻力极限值。

由图3－32，取S＝15mm进行比较，Z2注浆前后上段桩的平均摩阻力分别为57kPa、114kPa，提高幅度为100%；Z3注浆前后上段桩的平均摩阻力分别为51kPa、104kPa，提高幅度为104%。说明进行侧注浆后，上段桩的平均摩阻力提高明显。

由图3－33可知，注浆前下段桩平均摩阻力极限值分别为55．6kPa、53．09kPa，注浆后下段桩平均摩阻力极限值（S＝15mm）分别为437kPa、342kPa，提高幅度分别达5．9倍和4．4倍。

Z2桩注浆前后桩端阻力分别为2046kPa、2958．58kPa，提高幅度为45%，Z3桩注浆前后桩端极限值分别为2088kPa、2873．56kPa，提高幅度为38%。按式（3－1－2）计算的理论值为2866kPa，则Z2、Z3的清底系数分别为0．71和0．73。注浆后，桩端极限端阻力与理论计算值的比值分别为1．03和1。

3．2．3．2　不同注浆方式的效果对比

图3－35为实测的上段桩摩阻力－平均位移曲线及其双曲线拟合曲线，图3－36为下段桩摩阻力－平均位移曲线、端阻力－位移曲线及其拟合曲线。为便于分析，近似取S＝15mm对应的摩阻力作为摩阻力极限值，取S＝15mm对应的端阻力作为桩端阻力的比较值。

由图3－35至图3－37可知，各桩的桩侧摩阻力及端阻力（S＝15mm）见表3－22。

图3－35　不同注浆方式桩侧（上段桩）摩阻力与平均位移关系曲线

图3－36　不同注浆方式的桩侧（下段桩）摩阻力与平均位移关系曲线

图3－37　不同注浆方式的桩端阻力与位移关系曲线

表3－22　各桩的桩侧摩阻力及端阻力

由上述数据，可知如下规律：①与注浆前的数据相比，各种注浆方式的桩身上段、下段的摩阻力均不同程度地提高；②不同注浆方式对整个桩身的影响并未表现出明显差异，说明无论是桩侧注浆、桩端注浆还是桩侧、桩端联合注浆，浆液的作用方式基本相同。图3－29中，Z5的上段桩极限摩阻力低于其他桩，但同样采用桩端注浆的Z4桩，其摩阻力却与Z1、Z2、Z3、Z6相当；桩侧、桩端注浆的Z1桩，其上段桩的极限摩阻力为最大，而下段桩的极限摩阻力却最低；③注浆量存在一个合理的数值，并不是越大越好，Z6桩注浆量最大，其承载特性却并不比注浆量最小的Z4桩好。