本發(fā)明涉及巖土工程中樁基領域，更具體地說，涉及一種用于現(xiàn)場測量開口樁內土塞閉塞程度的模型裝置及方法。

背景技術：

樁基礎在軟弱土層地區(qū)以及高層建筑下用途廣泛，類型分為鋼管樁，混凝土預制樁，不同材料的管樁都分為閉口樁和開口樁?，F(xiàn)有研究開口管樁土塞效應的多采用現(xiàn)場的原位試驗，但現(xiàn)場試驗由于要滿足日后工程的實際需要，往往投資巨大并且試研過程中由于各種試驗參數都較大，采取的設備將更加復雜，試驗很難全面展開，在此情況下，現(xiàn)場模型試驗可以節(jié)省大量的人力、物力和財力，由于是現(xiàn)場試驗，得到的結果也符合實際情況，這給問題的解決帶來較大利好?，F(xiàn)場的打樁裝置、反力裝置和土塞高度測量裝置往往不是體積較大就是操作復雜，后期成本較高，花費時間多，安裝復雜。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種方便拆裝、試驗成本低的用于現(xiàn)場測量開口樁內土塞閉塞程度的模型裝置及方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種用于現(xiàn)場測量開口樁內土塞閉塞程度的模型裝置，包括試驗樁、錨樁、基準梁和反力槽，所述試驗樁位于兩根錨樁之間，所述反力槽和基準梁安裝在所述錨樁上，所述基準梁位于反力槽下方，所述試驗樁的下端有開口，所述試驗樁的頂部固定有承臺板，所述承臺板上設置千斤頂，所述千斤頂的頂部設有荷載傳感器，所述千斤頂的頂端抵在所述反力槽的下端面，所述水平基準梁上設置有磁力表座，所述磁力表座上安裝用于測量所述承臺板位移的電子百分表，所述荷載傳感器與數值測力儀連接，所述試驗樁上設有預留孔，所述試驗樁內部設有內鐵球，所述內鐵球與細繩連接，所述細繩穿過預留孔并與位于試驗樁外的外鐵球連接。

上述方案中，所述反力槽上設有矩形孔，所述錨桿穿過矩形孔，所述錨桿通過支撐鎖和限位螺栓固定，所述支撐鎖述包括四根剛片，所述剛片的兩端設有彎鉤，一端固定在反力槽上，另一端鉤在錨樁頂部開口處，所述限位螺栓固定在所述錨樁上，所述限位螺栓下端抵住反力槽。

上述方案中，所述承臺板焊接在所述試驗樁上。

上述方案中，所述內鐵球和外鐵球為實心鐵球。

上述方案中，所述基準梁通過平臺螺栓固定在所述錨桿上。

一種現(xiàn)場測量開口樁內土塞閉塞程度的方法，包括以下步驟：

S1、組裝權利要求1中的用于現(xiàn)場測量開口樁內土塞閉塞程度的模型裝置；將錨樁固定在土中，用記號筆在試驗樁上沿樁身每隔100mm做標記；

S2、拉直細繩至內鐵球和外鐵球之間有相互作用力，用尺子量出試驗樁外細繩的長度L_s；

S3、通過千斤頂將試驗樁壓入土中，試驗樁每入土100mm，重復步驟S2量出試驗樁外細繩的長度L_sn；土塞高度變化H＝L_sn-L_s，計算得出土塞的填充率IFR＝dL_s/100×100(％)；

S4、千斤頂加壓的過程中通過數值測力儀測量千斤頂的加載力，通過電子百分表測得試驗樁樁頂的位移下沉量；

S5、測量具有同樣樁徑、樁長的開口樁和閉口樁的豎向極限承載力，并進行比較。

實施本發(fā)明的用于現(xiàn)場測量開口樁內土塞閉塞程度的模型裝置及方法，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明構造簡單，操作容易，方便運輸和裝卸，對所需試驗環(huán)境要求低，能判定各類土質下的開口樁閉塞程度。

2、承臺板可提供較大的儀器工作平臺面，方便操作。

3、支撐鎖固定反力槽的方式簡單方便，讓反力槽提供反力前可以較好的固定于所需位置，同時拆卸安裝方便。

4、基準梁的懸空架設可以讓磁力表座懸空，避免了地面震動對百分表讀數的干擾。

5、反力槽通過限位螺栓限位，在提供較大的反力的同時不會產生大的變形。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明用于現(xiàn)場測量開口樁內土塞閉塞程度的模型裝置的結構示意圖；

圖2是基準梁的結構示意圖；

圖3是反力槽的結構示意圖。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1-圖3所示，在本發(fā)明用于現(xiàn)場測量開口樁內土塞閉塞程度的模型裝置包括試驗樁1、錨樁2、反力槽3、限位螺栓4、支撐鎖5、基準梁6、平臺螺栓7、荷載傳感器8、千斤頂9、承臺板10、磁力表座11、電子百分表12、試驗樁預留孔13、內鐵球14、細繩15、數字測力儀16、樁內土塞17、外鐵球18。

在間隔一米的兩個點打入兩根錨樁2，錨樁2為無縫鋼管樁，強度較高，用于支撐反力裝置，在兩根錨桿中間地方打入試驗樁1，并保持三根樁位于同一條直線上，反力槽3和基準梁6安裝在錨樁2上。在打入過程中控制這三根樁的入土深度以及樁入土時候樁要直立于土中。試驗樁1一端是開口的，打樁過程中土體可進入。

試驗樁1的頂部固定有承臺板10，承臺板10上設置千斤頂9，千斤頂9的頂部設有荷載傳感器8，千斤頂9的頂端抵在反力槽3的下端面，水平基準梁6上設置有磁力表座11，磁力表座11上安裝用于測量承臺板10位移的電子百分表12。懸空的磁力表座11會使得百分表12讀數將會更為準確，減少外界條件的干擾。荷載傳感器8與數值測力儀16連接，可以測量千斤頂9的加載力，控制荷載的施加。

試驗樁1上設有預留孔13，試驗樁1內部設有內鐵球14，內鐵球14與細繩15連接，細繩15穿過預留孔13并與位于試驗樁1外的外鐵球18連接。內鐵球14和外鐵球18為實心鐵球。通過內鐵球14、外鐵球18和細繩15可以測量土塞17的高度。

基準梁6位于反力槽3下方，基準梁6通過平臺螺栓7固定在錨桿上。反力槽3為槽鋼形狀，其可以提供較大的反力而不產生變形，槽鋼底部兩端在對稱位置上開有矩形孔，矩形孔的短邊尺寸應大于錨樁2的直徑。錨桿穿過矩形孔，錨桿通過支撐鎖5和限位螺栓4固定，支撐鎖5述包括四根剛片，剛片的兩端設有彎鉤，一端固定在反力槽3上，另一端鉤在錨樁2頂部開口處，限位螺栓4固定在錨樁2上，限位螺栓4下端抵住反力槽3，來限制反力槽3的豎向移動，提供較大反力。

承臺板10采用長150mm和寬100mm，厚15mm的鋼板制成，在打樁入土過程中可以承受全部沖擊而不產生過大變形，同時交到的面積能夠使得承臺板10上的其他儀器處在同一軸線上，有利于試驗的準確性。

基準梁6通過錨樁2預留的孔后，可懸空架設與試驗樁1兩端，便于磁力表座11的架設，對百分表12的讀數精確性提供基礎，可最大程度減小地表振動對百分表12讀數的影響。

本發(fā)明還提供了一種現(xiàn)場測量開口樁內土塞閉塞程度的方法，包括以下步驟：

S1、組裝權利要求1中的用于現(xiàn)場測量開口樁內土塞閉塞程度的模型裝置；將錨樁固定在土中，用記號筆在試驗樁上沿樁身每隔100mm做標記；

S2、拉直細繩至內鐵球和外鐵球之間有相互作用力，用尺子量出試驗樁外細繩的長度；

S3、通過千斤頂將試驗樁壓入土中，試驗樁每入土100mm，重復步驟S2量出試驗樁外細繩的長度；細繩長度的增加值即為土塞的增長高度L_s，計算得出土塞的填充率IFR＝dL_s/100×100(％)；。

S4、千斤頂加壓的過程中通過數值測力儀測量千斤頂的加載力，通過電子百分表測得試驗樁樁頂的位移下沉量；

S5、測量具有同樣樁徑、樁長的開口樁和閉口樁的豎向極限承載力，并進行比較。

本發(fā)明提供了一個具體測量實施例如下：

本裝置基于我國某沿海地區(qū)特有的灰色結構性黏土開展了一些列開口樁內土塞高度現(xiàn)場測量試驗。試驗過程中，進行了多組模型裝的測量。例如：測量一個樁徑40mm、樁長1200mm的鋼管樁在打樁過程中的土塞高度變化情況。在樁身上每隔100mm做一個標記，總共做11組標記，樁高出土面100mm。針對本跟試驗樁的測量，每組土塞高度為102、94、83、76、72、61、76、63、60、58、57(mm)

根據公式IFR＝dL_s/100×100(％)求得樁內土塞的閉塞程度，本試驗樁的最終IFR接近60％，即是未完全閉塞，再根據現(xiàn)場測得同樣樁徑和樁長的開口樁豎向極限承載力為6.1kN,而閉口樁的豎向極限承載力為7.5kN，開口樁的承載力明顯小于閉口樁，當樁內土塞完全閉塞時，可認為開口樁的極限承載力等同閉口樁的承載力，兩者數值差別不大。本試驗樁的承載力之間差別較大，根據IFR也可得到，樁內土塞處于未完全閉塞。

上面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內。