雙傘式預(yù)應(yīng)力管樁分段靜荷載試驗方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙傘式預(yù)應(yīng)力管樁分段靜荷載試驗方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜載荷試驗是指按樁的使用功能，分別在樁頂逐級施加軸向壓力、軸向上拔力或 在樁基承臺底面標(biāo)高一致處施加水平力，觀測樁的相應(yīng)檢測點隨時間產(chǎn)生的沉降、上拔位 移或水平位移，根據(jù)荷載與位移的關(guān)系（即G曲線）判定相應(yīng)的單樁堅向抗壓承載力、單 樁堅向抗拔承載力或單樁水平承載力的試驗方法。樁基靜載荷試驗是目前檢驗樁基承載力 各種方法中使用最廣且被公認(rèn)為試驗結(jié)果最準(zhǔn)確、最可靠的方法。
[0003] 常用的樁基靜載荷測試方法有三種：堆載法、錨樁法和自平衡法。
[0004] 堆載法是單樁堅向靜載試驗提供反力的一種方式，即通過以試樁為中心搭設(shè)試驗 平臺，碼放砂袋、混凝土配重、鋼錠等，通過千斤頂加壓，給試樁提供堅向壓力，從而檢驗試 樁的承載力是否滿足設(shè)計要求的方法。它適合不同荷載量試驗，但是試驗成本較高，而且由 于試驗結(jié)束后要放水，對試驗場地的環(huán)境影響比較大。
[0005] 錨樁法是通過千斤頂、橫梁連接錨樁，將錨樁的上拔力反作用于試樁的測樁法。它 安裝比較快捷，特別對大噸位試樁，節(jié)約成本明顯，但是錨樁在試驗過程中受到上拔力的作 用，其樁間土的擾動會影響到試樁。
[0006] 自平衡法把試樁分成上下兩端，是利用上段樁側(cè)阻和下段樁側(cè)阻與端阻的自相平 衡的一種測樁法。它避免了龐大的反力裝置，裝置較為簡單，但是荷載箱平衡點位置遇到預(yù) 估，且荷載箱上部測讀的是負(fù)摩擦力，與實際情況不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有靜載荷試驗后試樁成的試驗成本過高，以及每次試驗都要重新搭建 試驗平臺，還有只能測得樁基承載力（即使是自平衡法，也只能測得試樁的兩段的側(cè)阻系 數(shù)、樁的側(cè)阻、樁端承力）。結(jié)合預(yù)應(yīng)力管樁的構(gòu)造特點，本文提出一種雙傘式預(yù)應(yīng)力管樁分 段靜荷載試驗方法及裝置。通過雙傘式撐架分段給預(yù)應(yīng)力管樁施加荷載，裝置本身能夠移 動，可以分段直接測出樁基的摩阻力，用完之后能夠回收再利用，試樁本身也沒有破壞，從 而能夠再利用。結(jié)合本文提出的試驗方法，整個試驗便于實施。相對傳統(tǒng)的靜荷載方法，整 個試驗的成本也大大減少。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 雙傘式預(yù)應(yīng)力管樁分段靜荷載試驗裝置，包括靜荷載裝置一、靜荷載裝置二、靜荷載裝 置三，靜荷載裝置一包括一個千斤頂、設(shè)置在千斤頂上下兩端的傘狀撐架、控制傘狀撐架開 合的滑塊；千斤頂上下兩端分別焊接有鋼管，通過鋼管安裝著一個傘狀撐架；傘狀撐架由 四個互相呈90度分布的鉸接支架組成；其中一根支架與千斤頂鉸接，另一根支架與鋼管上 的滑塊鉸接，同時這兩根支架又相互鉸接；滑塊與鋼管組成的液壓缸可以收縮伸張，從而帶 動滑塊上下滑動進(jìn)而控制傘狀撐架的張合；千斤頂液壓管與千斤頂上的進(jìn)壓油嘴連接； 靜荷載裝置二是在靜荷載裝置一的基礎(chǔ)上增加一個傘狀撐架，同時將靜荷載裝置一中 的千斤頂替換為穿心式千斤頂，即靜荷載裝置二包括穿心式千斤頂、設(shè)置在穿心式千斤頂 頂端、底端以及拉桿末端的傘狀撐架、控制傘狀撐架開合的滑塊；滑塊和鋼管組成液壓缸； 靜荷載裝置三包括穿心式千斤頂、設(shè)置在穿心式千斤頂?shù)锥顺心_的傘狀撐架、控制傘 狀撐架開合的滑塊；穿心式千斤頂頂端設(shè)置有工具錨，穿心式千斤頂?shù)牡锥死瓧U連接著傘 狀撐架； 所述的靜荷載裝置一、靜荷載裝置二、靜荷載裝置三上的所有傘狀撐架最初都是閉合 的。
[0009] 雙傘式預(yù)應(yīng)力管樁分段靜荷載試驗方法，具體包括如下步驟： 步驟1、將靜荷載裝置一通過鋼管放到第N-I節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁和第N節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的連接 處，此時荷載加載裝置中的傘狀撐架是閉合的； 步驟2、對液壓缸加壓，液壓缸伸張從而推動滑塊從而帶動傘狀撐架張開； 步驟3、接著通過千斤頂液壓管給千斤頂加壓使得千斤頂伸張，從而使上下兩個傘狀撐 架分別撐著第N-I節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的底部和第N節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的頂部；千斤頂下方的傘狀撐 架通過與第N節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的頂面接觸給第N節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁向下的靜載荷力，同時千斤頂 上方的傘狀撐架與第N-I節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的底面接觸從而提供靜載荷反力，這個靜載荷反力 來源于第一節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁、第二節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁……第N-I節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁與樁側(cè)土的側(cè)摩阻 力；第N節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的樁頂位移由連接在樁頂?shù)奈灰茥U測得，從而得到第N節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁 粧頂荷載位移關(guān)系； 步驟4、重復(fù)步驟1-步驟3,對第N-I節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行試驗；試驗時，只需把荷載加載 裝置提升到第N-2節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁和第N-I節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的連接處；以此類推，對第二節(jié)預(yù)應(yīng) 力管樁以下的管樁均用此方法進(jìn)行試驗； 步驟5、對第二節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行試驗，取出靜荷載裝置一，用靜荷載裝置二對第二節(jié) 預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行試驗； 5-1.通過鋼管將靜荷載裝置二放置到第一節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁和第二節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的連接 處，此時靜荷載裝置二中的設(shè)置在穿心式千斤頂下方拉桿末端的傘狀撐架處于第N-I節(jié)預(yù) 應(yīng)力管樁和第N節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的連接處； 5-2.通過傘狀撐架液壓管加壓，使靜荷載裝置二中上端承頂?shù)膫銧顡渭芎偷锥顺心_ 的傘狀撐架以及拉桿末端安裝的傘狀撐架張開； 5- 3.通過千斤頂液壓管給穿心式千斤頂加壓，上端承頂?shù)膫銧顡渭芎偷锥顺心_的傘 狀撐架分別支撐第一節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的底部和第二節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁頂部，同時拉桿末端的傘狀 撐架也撐著第N-I節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的底部；如此靜載荷反力就由第一節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的側(cè)摩阻 力和第N-I節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的側(cè)摩阻力提供； 步驟6、對第一節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行試驗，取出靜荷載裝置二，用靜荷載裝置三對第一節(jié) 預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行試驗； 6- 1.穿心式千斤頂?shù)锥顺心_連接著一個傘狀撐架，穿心式千斤頂拉桿末端連接著的 傘狀撐架處于第N-I節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁和第N節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁的連接處； 6-2.先通過傘狀撐架液壓管給液壓缸加載，液壓缸推動滑塊從而使傘狀撐架張開； 6-3.通過千斤頂液壓管給穿心式千斤頂加壓，穿心式千斤頂?shù)锥顺心_的傘狀支架給第 一節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁樁頂施加荷載，同時拉桿末端的傘狀撐架撐住第N-I節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁底部， 并通過鋼樁連接到工具錨從而提供靜載荷反力。
[0010] 所述的預(yù)應(yīng)力管樁分為N節(jié)，相鄰的每節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁之間通過套筒連接；套筒包 括外套筒和內(nèi)套筒，外套筒套在內(nèi)套筒上，外套筒和內(nèi)套筒的半徑相匹配，能夠相互配合滑 動；內(nèi)套筒的半徑比預(yù)應(yīng)力管樁的內(nèi)徑大，內(nèi)套筒和預(yù)應(yīng)力管樁的內(nèi)徑差使得每節(jié)預(yù)應(yīng)力 管樁頂、樁底有部分暴露出來； 相鄰的上節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁底部通過樁頭鋼環(huán)焊接著外套筒，相鄰的下節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁頂部 通過樁頭鋼環(huán)焊接著內(nèi)套筒，外套筒和內(nèi)套筒套在一起能夠保證上下兩根預(yù)應(yīng)力管樁能夠 傳遞作用力，受力時又能分開從而留出一定的空間來進(jìn)行后面的試驗； 所述相鄰的上節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁底端焊接著的外套筒的側(cè)壁上開有一個條形凹槽，相應(yīng)的 下節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁頂端焊接的內(nèi)套筒上焊接有錨釘，錨釘能夠在條形凹槽內(nèi)滑動，防止上節(jié) 預(yù)應(yīng)力管樁和下節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁脫節(jié)。
[0011] 本發(fā)明的有益效果如下： 一、由于在整個試驗中預(yù)應(yīng)力管樁的完整性得到了保持，因此在試驗后樁能夠投入實 際工程使用；二、裝置只需要通過鋼管升降到指定的位置就能夠施加荷載，試驗后能夠回 收，因此試驗裝置能夠重復(fù)使用；三、本試驗直接分段對預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行試驗，因此能夠直 接準(zhǔn)確測得樁身分段的側(cè)摩阻力；四、由于樁能夠投入使用，實驗裝置也能夠重復(fù)使用，因 此試驗成本得到了大大的減少。
【附圖說明】
[0012] 圖1是要試驗的管樁的縱剖面示意圖。
[0013] 圖2是套筒連接示意圖。
[0014] 圖3是對第四節(jié)樁和第二節(jié)樁的試驗縱剖面不意圖。
[0015] 圖4是對第二節(jié)樁試驗縱剖面示意圖。
[0016] 圖5是對第一節(jié)樁試驗縱剖面示意圖。
[0017]圖中：第一節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁1、第二節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁2、第三節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁3、第四節(jié)預(yù) 應(yīng)力管樁4、套筒5、外套筒5a、內(nèi)套筒5b、樁頭鋼環(huán)6、錨釘7、千斤頂8、傘狀撐架9、傘狀撐 架9a、傘狀撐架％、傘狀撐架9c、傘狀撐架9d、傘狀撐架9e、傘狀撐架9f、傘狀撐架9g、滑塊 10、滑塊10a、滑塊10b、滑塊10c、滑塊IOcU滑塊IOe、液壓缸11、液壓缸11a、液壓缸lib、液 壓缸11c、液壓缸IlcU液壓缸lie、傘狀撐架液壓管12、傘狀撐架液壓管12a、傘狀撐架液壓 管12b、傘狀撐架液壓管12c、千斤頂液壓管13、千斤頂液壓管13a、千斤頂液壓管13b、千斤 頂液壓管13c、穿心式千斤頂14、穿心式千斤頂14a、穿心式千斤頂14b、千斤頂液壓箱15、傘 狀撐架液壓箱16、工具錨17。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實施步驟對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0019] 如圖1所示，預(yù)應(yīng)力管樁分為N節(jié)，以四節(jié)為例，預(yù)應(yīng)力管樁包括第一節(jié)預(yù)應(yīng)力管 樁1、第二節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁2、第三節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁3和第四節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁4 ;預(yù)應(yīng)力管樁的連接 如圖1所示，相鄰的每節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁之間通過套筒5連接；套筒5包括外套筒5a和內(nèi)套筒 5b，外套筒5a套在內(nèi)套筒5b上，外套筒5a和內(nèi)套筒5b的半徑相匹配，能夠相互配合滑動； 外套筒5a和內(nèi)套筒5b重合時能夠相互傳遞作用力，而且由于內(nèi)套筒5b的半徑比預(yù)應(yīng)力管 樁的內(nèi)徑大，內(nèi)套筒5b和預(yù)應(yīng)力管樁的內(nèi)徑差使得每節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁頂、樁底有部分暴露出 來，從而為靜荷載試驗提供了施力點，同時也給傘狀撐架的張合提供了空間。第一節(jié)預(yù)應(yīng)力 管樁1底部通過樁頭鋼環(huán)6焊接著外套筒5a，第二節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁2頂部通過樁頭鋼環(huán)6焊 接著內(nèi)套筒5b，外套筒5a和內(nèi)套筒5b套在一起能夠保證上下兩根預(yù)應(yīng)力管樁能夠傳遞作 用力，受力時又能分開從而留出一定的空間來進(jìn)行后面的試驗。同理，第二節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁2 和第三節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁3之間的連接，第三節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁3和第四節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁4之間的連 接均采用套筒5。
[0020] 如圖2所示，在第一節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁1底端焊接著的外套筒5a的側(cè)壁上開有一個條 形凹槽，相應(yīng)的第二節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁2頂端焊接的內(nèi)套筒5b上焊接有錨釘7,錨釘7能夠在 條形凹槽內(nèi)滑動，防止第一節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁1和第二節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁2脫節(jié)；同理，第二節(jié)預(yù)應(yīng) 力管樁2和第三節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁3之間的套筒5,第三節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁3和第四節(jié)預(yù)應(yīng)力管樁4 之間的套筒5均如此設(shè)置。實踐證明，預(yù)應(yīng)力管樁施工過程中，即使在軟弱土中土塞一般只 會到達(dá)最下面一節(jié)樁的1/3~1/2樁長處，所以不會影響試驗的進(jìn)行。