大口径灌注桩水下混凝土流态模型分析与质量控制
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摘要
本文主要运用静力学、运动学和液体力学等理论来分析导管浇筑法灌注水下混凝土流动状态，分析研究的方法以理论分析为主，结合施工实践，辅以基桩检测结果。首先从导管浇筑法灌注水下混凝土的原理出发，根据孔内水下混凝土的流动特性，运用流体力学有关理论和扩散原理等进行分析，提出孔内水下混凝土的临界流动速度和影响直径等概念，建立采用导管浇筑法灌注水下混凝土时孔内水下混凝土流动状态的标准流态模型。接着对孔内水下混凝土流动状态进行了分类，把孔内水下混凝土流动状态分为四种基本流态：完全平稳流态、完全翻滚流态、局部平稳流态和局部翻滚流态。其后提出了在不同条件下，孔内水下混凝土不同流动状态可以相互转变的观点，并分析其转变的条件；再后结合工程实践，分析不同流态对钻(冲)孔灌注桩施工质量的影响，运用导管浇筑法灌注水下混凝土流态理论解释钻(冲)孔桩施工中出现的一些现象和产生质量问题或缺陷的原因；并分析导管浇筑法灌注水下混凝土流态影响因素与质量控制。最后归纳了本文主要结论和建议以及简要概述了进一步工作的方向。
The theory of static, dynamics and hydromechanics were applied to analysis on the flow state of pouring underwater concrete with conduit placement method, the main analytic study is the method of theoretical analysis, combine construct practice, the assistant of foundation pile detecting result. Sets off the principle of pouring underwater concrete with conduit placement method first, Be based on the flow characteristic of underwater concrete in hole, Apply relevant theory of hydromechanics and diffuse principle to carry out analysis, Suggest that concepts such as the critical flow velocity affecting a diameter of underwater concrete in hole, Build the standard fluid state model, it is that flow state of underwater concrete in hole when adopting pouring underwater concrete with conduit placement method. Then, the fluid state has carried out classification on underwater concrete in hole, Divides the fluid state of underwater concrete in hole into four kinds the basic fluid state: completely stable fluid state and roll fluid state, partly stable fluid state and partly roll fluid state. Some viewpoints have been suggested that the different fluid state of underwater concrete in hole under different condition, and the condition was analyzed for its changes. Combine project practice again, analysis an impact of unlike fluid state over construct quality when drilling (punching) filling pile, Apply the theory of pouring underwater concrete with conduit placement method explain a little phenomenon appearing and the cause producing quality problem or the defect in construct drilling (punching) piles, And analysis influencing factor and quality control of the fluid state of pouring underwater concrete with conduit placement method. The main conclusion and suggestion have summed up the text finally, As well as brief have summarized the direction working further.
The theory of static, dynamics and hydromechanics were applied to analysis on the flow state of pouring underwater concrete with conduit placement method, the main analytic study is the method of theoretical analysis, combine construct practice, the assistant of foundation pile detecting result. Sets off the principle of pouring underwater concrete with conduit placement method first, Be based on the flow characteristic of underwater concrete in hole, Apply relevant theory of hydromechanics and diffuse principle to carry out analysis, Suggest that concepts such as the critical flow velocity affecting a diameter of underwater concrete in hole, Build the standard fluid state model, it is that flow state of underwater concrete in hole when adopting pouring underwater concrete with conduit placement method. Then, the fluid state has carried out classification on underwater concrete in hole, Divides the fluid state of underwater concrete in hole into four kinds the basic fluid state: completely stable fluid state and roll fluid state, partly stable fluid state and partly roll fluid state. Some viewpoints have been suggested that the different fluid state of underwater concrete in hole under different condition, and the condition was analyzed for its changes. Combine project practice again, analysis an impact of unlike fluid state over construct quality when drilling (punching) filling pile, Apply the theory of pouring underwater concrete with conduit placement method explain a little phenomenon appearing and the cause producing quality problem or the defect in construct drilling (punching) piles, And analysis influencing factor and quality control of the fluid state of pouring underwater concrete with conduit placement method. The main conclusion and suggestion have summed up the text finally, As well as brief have summarized the direction working further.
引文
[1] 长春地质学院，现代基础工程施工，长春地质学院出版社，1990；
[2] 华南工学院、南京工学院、浙江大学、湖南大学，地基及基础，中国建筑工业出版社，1989；
[3] 李世京、刘小敏、杨建林，钻孔灌注桩施工技术，地质出版社，1990；
[4] 中国有色金属工业总公司《岩土工程施工》编写组，岩土工程施工方法，辽宁科技出版社，1990；
[5] 周国钧、牛青山编译，灌注桩设计手册，地震出版社，1991；
[6] 李启后，关于钻孔灌注桩工艺的若干问题，探矿工程论文集(中国地质学会探矿工程专业委员会)，1994；
[7] 李恩海，灌注桩护壁及工程质量问题分析与对策，探矿工程论文集(中国地质学会探矿工程专业委员会)，1994；
[8] 宋玉印，钻孔灌注桩周泥皮对单桩承载力的影响，探矿工程论文集(中国地质学会探矿工程专业委员会)，1997；
[9] 史佩栋，我国桩基施工技术现状，建筑施工，Vol18，No．6，1997；
[10] 史佩栋，国外高层建筑深基础及基坑工程技术发展概况，vol19，No．2，1997；
[11] 地质矿产部勘察技术司，桩基低应变动力检测规程(JGJ／T93-95)，中国建筑工业出版社，1998；
[12] 吴庆曾，声波检测的发射与接收，中国地质灾害与防治学报，增刊，1999；
[13] 吴庆曾，基桩完整性检测(上)，探矿工程，No．2，1999；
[14] 吴庆曾，基桩完整性检测(下)，探矿工程，No．3，1999；
[15] 陈明宪、吴同鳌，桥梁工程大直径桩的发展趋向，第五届全国大直径工程井技术研讨会论文集，1999；
[16] 邹恒、李石林、廖鸣，钻井法凿井及其设备的历史现状和展望，第五届全国大直径工程井技术研讨会论文集，1999；
[17] 周外平、高兴泽、陈宁贤，湖口大桥φ2.2米钻孔桩施工技术，第五届全国大直径工程井技术研讨会论文集，1999；
[18] 吴初兴、尹振礼，夷陵长江大桥主塔3#墩钻孔灌注桩施工实践，第五届全国大直径工程井技术研讨会论文集，1999；
[19] 张立超，浅谈大口径钻孔桩施工，第五届全国大直径工程井技术研讨会论 文集，1999；
[20] 雷风，孔内水下混凝土灌注常见导管事故的防治，第五届全国大直径工程井技术研讨会论文集，1999；
[21] 黄建军，大直径灌注桩缺陷处理，第五届全国大直径工程井技术研讨会论文集，1999；
[22] 叶建良、汪国香、吴翔、黄远华，桩基工程，中国地质大学出版社，2000；
[23] 袁聚云、李镜培，基础工程设计原理，同济大学出版社，2001；
[24] 崔宝宪、路德富，螺旋钻超流态灌注桩施工技术，探矿工程，No．6，2001；
[25] 闻德荪、魏亚东等，工程液体力学(水力学)，高等教育出版社，1990；
[26] 朱一锟，液体力学基础，北京航天航空大学出版社，1990；
[27] 徐家保，建筑材料学，华南工学院出版社，1986；
[28] [美]SANDOR POPOVICS著，陈志源、沈威等译，新拌混凝土，中国建筑工业出版社，1990；
[29] 中华人民共和国建设部主编，桩基技术规范(JGJ94—94)，中国建筑工业出版社，1994；
[30] 王海波、庄国民，潢河特大桥钻孔灌注桩施工技术，桥梁建设，No．5，2001；
[31] 闫俊杰、陈晓、田茂全等，法来大桥17号墩大直径钻孔灌注桩施工技术，施工技术，vol．30，No．9，2001；
[32] 梁日旺，香港钻孔灌注桩常用成桩工艺及存在问题，西部探矿工程，No．6，2001；
[33] 蔡细国，芜湖长江大桥φ3.0m大孔钻孔桩施工，桥梁建设，No．1，2002；
[34] 周祖平、雷廷新、王建华，漳州战备大桥主墩钻孔桩施工，桥梁建设，No．1，2002
[35] 冯士明，孔内水下混凝土技术及关键材料，桥梁建设，No．3，2002；
[36] 戴国亮、龚维明、耿建飚等，大直径后压浆桩压浆效果试验研究，桥梁建设，No．5，2002；
[37] 汪德隆，仙桃汉江岳口大桥主墩基础施工介绍，桥梁建设，No．5，2002；
[38] 朱利明、夏咏明，利用Osterberg法桩基试验成果指导设计，桥梁建设，No．3，2003；
[39] 王为凯、滕小凯，广州新白云国际机场钻孔灌注桩施工，施工技术，No．1，2003；
[40] 刘勇、张旭东，谈谈钻孔灌注桩施工质量的控制，施工技术，No．1，2003；
[41] 张长民、姜春辉等，水下不分散混凝土在新闸工程中的应用，施工技术，No．4，2003；
[42] 魏文昌、李红民，超百米深钻孔灌注桩施工，施工技术，No．5，2003；
[43] 卢彭真、赵建敏、徐哲生，7m嵌岩桩施工技术，No．5，2003；
[44] 袁敏、刘春琦、陈磊等，砼灌注桩质量监督与分析，探矿工程，No．3，2003；
[45] 陈坚荣、张玲，钻孔灌注成桩质量事故的处理方法，建筑技术，vol．34，No．4，2003：
[46] 于生权，芜湖长江大桥直径3.0m钻孔灌注桩施工总结，公路，；
[47] 孙东，石门大桥主墩桩基施工，公路，No．5，2003；
[48] 梁伟东、伍卫良等，保证桥梁钻孔灌注桩基础施工质量的多种管理措施，公路，No．8，2003：
[49] 《Foundation Analysis And Degsign》3rd Ed.Joseph E.Bowles,Mcgraw-Hill Book Company;
[50] 《Foundation Degsign》Wayne C.Teng, Prentice-Hall of India Private Limitad;
[51] 《Proceeding of The International Conference on Deep Foundation》Vol. 1&Vol.2;
[52] 《Engineering Structures Failures》By Rolt Hammond,Odhamond Press Limifed,London;
[53] 《Foundation Failures》C.SZE'CHY, Made and Printed in Great Britain by Butler &Tanner Ltd;
[54] Foundation on Drilled and Grouted Minipiles-A Case History.Deep Foundation on Brored and Auger Piles,1988.Nassef Soliman,George Munfakh;
[55] The interaction between soil and groups of small bored piles Beep Foundation on Bored and Auger Piles, 1988,H.Brandl.
[2] 华南工学院、南京工学院、浙江大学、湖南大学，地基及基础，中国建筑工业出版社，1989；
[3] 李世京、刘小敏、杨建林，钻孔灌注桩施工技术，地质出版社，1990；
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[8] 宋玉印，钻孔灌注桩周泥皮对单桩承载力的影响，探矿工程论文集(中国地质学会探矿工程专业委员会)，1997；
[9] 史佩栋，我国桩基施工技术现状，建筑施工，Vol18，No．6，1997；
[10] 史佩栋，国外高层建筑深基础及基坑工程技术发展概况，vol19，No．2，1997；
[11] 地质矿产部勘察技术司，桩基低应变动力检测规程(JGJ／T93-95)，中国建筑工业出版社，1998；
[12] 吴庆曾，声波检测的发射与接收，中国地质灾害与防治学报，增刊，1999；
[13] 吴庆曾，基桩完整性检测(上)，探矿工程，No．2，1999；
[14] 吴庆曾，基桩完整性检测(下)，探矿工程，No．3，1999；
[15] 陈明宪、吴同鳌，桥梁工程大直径桩的发展趋向，第五届全国大直径工程井技术研讨会论文集，1999；
[16] 邹恒、李石林、廖鸣，钻井法凿井及其设备的历史现状和展望，第五届全国大直径工程井技术研讨会论文集，1999；
[17] 周外平、高兴泽、陈宁贤，湖口大桥φ2.2米钻孔桩施工技术，第五届全国大直径工程井技术研讨会论文集，1999；
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[19] 张立超，浅谈大口径钻孔桩施工，第五届全国大直径工程井技术研讨会论 文集，1999；
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[26] 朱一锟，液体力学基础，北京航天航空大学出版社，1990；
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[29] 中华人民共和国建设部主编，桩基技术规范(JGJ94—94)，中国建筑工业出版社，1994；
[30] 王海波、庄国民，潢河特大桥钻孔灌注桩施工技术，桥梁建设，No．5，2001；
[31] 闫俊杰、陈晓、田茂全等，法来大桥17号墩大直径钻孔灌注桩施工技术，施工技术，vol．30，No．9，2001；
[32] 梁日旺，香港钻孔灌注桩常用成桩工艺及存在问题，西部探矿工程，No．6，2001；
[33] 蔡细国，芜湖长江大桥φ3.0m大孔钻孔桩施工，桥梁建设，No．1，2002；
[34] 周祖平、雷廷新、王建华，漳州战备大桥主墩钻孔桩施工，桥梁建设，No．1，2002
[35] 冯士明，孔内水下混凝土技术及关键材料，桥梁建设，No．3，2002；
[36] 戴国亮、龚维明、耿建飚等，大直径后压浆桩压浆效果试验研究，桥梁建设，No．5，2002；
[37] 汪德隆，仙桃汉江岳口大桥主墩基础施工介绍，桥梁建设，No．5，2002；
[38] 朱利明、夏咏明，利用Osterberg法桩基试验成果指导设计，桥梁建设，No．3，2003；
[39] 王为凯、滕小凯，广州新白云国际机场钻孔灌注桩施工，施工技术，No．1，2003；
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[42] 魏文昌、李红民，超百米深钻孔灌注桩施工，施工技术，No．5，2003；
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[44] 袁敏、刘春琦、陈磊等，砼灌注桩质量监督与分析，探矿工程，No．3，2003；
[45] 陈坚荣、张玲，钻孔灌注成桩质量事故的处理方法，建筑技术，vol．34，No．4，2003：
[46] 于生权，芜湖长江大桥直径3.0m钻孔灌注桩施工总结，公路，；
[47] 孙东，石门大桥主墩桩基施工，公路，No．5，2003；
[48] 梁伟东、伍卫良等，保证桥梁钻孔灌注桩基础施工质量的多种管理措施，公路，No．8，2003：
[49] 《Foundation Analysis And Degsign》3rd Ed.Joseph E.Bowles,Mcgraw-Hill Book Company;
[50] 《Foundation Degsign》Wayne C.Teng, Prentice-Hall of India Private Limitad;
[51] 《Proceeding of The International Conference on Deep Foundation》Vol. 1&Vol.2;
[52] 《Engineering Structures Failures》By Rolt Hammond,Odhamond Press Limifed,London;
[53] 《Foundation Failures》C.SZE'CHY, Made and Printed in Great Britain by Butler &Tanner Ltd;
[54] Foundation on Drilled and Grouted Minipiles-A Case History.Deep Foundation on Brored and Auger Piles,1988.Nassef Soliman,George Munfakh;
[55] The interaction between soil and groups of small bored piles Beep Foundation on Bored and Auger Piles, 1988,H.Brandl.
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