專利名稱：樁體自平衡靜載荷測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于土木工程樁基礎(chǔ)測定樁體承載能力的裝置，尤其是涉及一種在樁基礎(chǔ)中采用樁體自平衡靜載荷檢測樁承載力值的樁體自平衡靜載荷測定方法。
背景技術(shù)：
目前，樁基礎(chǔ)工程中檢測樁承載力值有兩種方法即靜載荷測樁法與高應(yīng)變動測法；所述的靜載荷測樁法又有兩種方法即錨樁反梁法和樁頂堆載加荷法；靜載荷測樁法屬精確測樁法。
然而，所述的錨樁反梁與樁頂堆載加荷法均無法檢測超大直徑、超承載力值的樁體以及跨江河、海洋的大橋樁體。
所述的高應(yīng)變動測法有錘擊法、水電效應(yīng)法等十余種，一般需經(jīng)過動靜對比后檢測，其精確度僅達百分之八十。
自平衡靜載荷測樁承載力技術(shù)從八十年代開始在美國以及隨后在歐洲、日本、加拿大等國應(yīng)用。目前在我國也大量應(yīng)用與推廣。其中如中國專利申請?zhí)枮?7236934.1的“樁承載能力測定裝置”的實用新型專利以及中國專利申請?zhí)枮?0219842.8的“樁承載力測定用荷載箱”的實用新型專利，如圖5所示，它由下頂板、上位移傳感器和下位移傳感器組成，所述的下頂板上設(shè)有外徑小于測試樁的油壓千斤頂，所述的油壓千斤頂由缸體和活塞組成，所述的活塞與所述的下頂板相抵，在所述的缸體上設(shè)有進油管，所述的上位移傳感器設(shè)在缸體上，所述的下位移傳感器設(shè)在下頂板上。所述的下位移傳感器外部套設(shè)有下套管，所述的上位移傳感器外部套設(shè)有上套管。
所述的缸體的外部設(shè)有支撐殼體，在所述的油缸的頂部設(shè)有上頂板，所述的支撐殼體分別與所述的上頂板和所述的下頂板固定，且其中之一的固定為牢固固定。
上述的申請?zhí)枮?7236934.1實用新型專利“樁承載能力測定裝置”以及中國專利申請?zhí)枮?0219842.8的“樁承載力測定用荷載箱”的實用新型專利僅敘及載荷設(shè)置的常規(guī)技術(shù)，而未對關(guān)鍵的埋設(shè)技術(shù)與測測技術(shù)進行描述；又其中也沒有描述所述的位移傳感器如何由電阻應(yīng)變片的實測應(yīng)變轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的位移。而且采用所述的位移傳感器引伸到地面以檢測荷載箱加載時所述的位移傳感器的位移之和即為被檢測的樁的位移值，并由此繪制出荷載-位移曲線，即Q-S曲線來判斷被檢測的樁的極限承載力值；而所述的上頂板與所述的下頂板分別固定連接的上位移轉(zhuǎn)感器和下位移傳感器由所述的上套管與所述的下套管分別與樁體隔離；所述的上位移轉(zhuǎn)感器和下位移傳感器的位移之和即為所述的缸體和活塞之間的位移；然而未扣除樁頂上升位移。上述的檢測結(jié)果與樁頂加載靜載荷測樁法相比出現(xiàn)過早達到被檢測的樁的極限承載力值，測定的極限承載力值的實際誤差約為百分之十至百分之三十。因而造成資源的浪費。其次是對于如飽和軟土地層的抗拔樁、人工挖孔擴底樁等某些樁體則無法檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種可實現(xiàn)與樁頂加載的靜載荷測樁法相同的精確度的測樁技術(shù)而檢測成本可大大降低、又可精確檢測大直徑、超承載力值的樁體以及跨江河、海洋的大橋樁體的樁體自平衡靜載荷測定方法。
本發(fā)明的目的是通過提供一種具有如下方案的樁體自平衡靜載荷測定方法實現(xiàn)的所述的樁體為測試樁，所述的測試樁選擇平衡點并分為上段樁與下段樁，所述的上段樁下方連接一上鋼板，所述的下段樁上方相連接一下鋼板。所述的下鋼板上設(shè)有外徑小于測試樁的由油缸與活塞組件構(gòu)成的荷載箱，所述的活塞與所述的下鋼板相抵，在所述的缸體上設(shè)有進油管，所述的下鋼板設(shè)置有位移檢測桿，所述的位移檢測桿外部套設(shè)有套管，所述的上鋼板與所述的油缸的頂部相連接。
所述的上段樁與所述的下段樁之間連接所述的由油缸與活塞組件構(gòu)成的荷載箱，所述的荷載箱根據(jù)所述的測試樁的直徑與估算承載力值采用多個油缸與活塞組件結(jié)構(gòu)；或單個油缸與活塞組件結(jié)構(gòu)。
所述的下段樁固連有多個所述的位移桿，所述的位移桿固定連接所述的下段樁上部，所述的位移桿外部套置有套管，所述的位移桿、所述的套管引出于地面。
所述的位移桿加載時的位移值與所述的上段樁的樁頂上升值之和即為樁頂加載靜載荷測樁的樁頂位移值。
所述的上鋼板與所述的下鋼板之間也可以設(shè)置有多個帶測試線的位移傳感器，所述的測試線外周設(shè)置有測試線管，所述的測試線、測試線管引出至地面。
所述的套管、所述的測試線管位于所述的上鋼板與所述的下鋼板之間設(shè)置有不受泥漿水浸入的縱向止扣型的可伸展部位，所述的可伸展部位的伸展量按所述的位移桿的極限位移值確定。
所述的位移傳感器加載時的位移值與所述的上段樁的樁頂上升值之差即為樁頂加載靜載荷測樁的樁頂位移值。
所述的多個油缸與活塞組件根據(jù)所述的測試樁的直徑與估算承載力值設(shè)置為2～10個。
所述的上鋼板、所述的下鋼板的中心部位設(shè)置大孔；所述的上鋼板與所述的下鋼板的邊周部位設(shè)置多個小孔。
所述的下鋼板底面的垂直方向焊接有多根鋼筋的骨架，所述的多根鋼筋的骨架與所述的下段樁澆灌固連一體；所述的上鋼板頂面的垂直方向焊接有多根鋼筋的骨架，所述的上鋼板頂面的垂直方向多根鋼筋的骨架與所述的上段樁澆灌固連一體。
根據(jù)檢測樁估算承載力值分為10～15級，桉估算承載力值的分級加載并用所述的位移桿檢測即可測得下段樁的位移值與上段樁的樁頂上升位移值之和，所述的下段樁的位移值與上段樁的樁頂上升位移值之和用所述的位移傳感器檢測即可測得位移值之差即為該級荷載在樁頂加載相同的實際位移值。根據(jù)各級荷載與位移值即可繪制出荷載-位移曲線即Q-S曲線圖，由此得出樁的極限承載力值。
所述的進油管安裝在所述的上鋼板上，所述的進油管的一端引出地面，所述的進油管的另一端與一環(huán)狀油管相連接，所述的環(huán)狀油管連接各個油缸與活塞組件。
所述的進油管由鋼管制作；所述的進油管也可由軟管制作。
所述的套管、所述的測試線管的的可伸展部位外部設(shè)置有橡膠密封套。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于1.檢測精確度高、其精確度與樁頂加載靜載荷測樁的精確度一致；2.位移桿與套管可減少一半，不設(shè)上段樁位移桿與套管，而直接測下段樁與樁頂上升值；又采用位移傳感器可完全不用位移桿與套管，從而實現(xiàn)檢測裝置的簡化，節(jié)省施工時間與成本。


圖1為本發(fā)明的上段樁與下段樁埋置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的荷載箱與位移桿布置示意圖；圖3為本發(fā)明的荷載箱與位移傳感器布置示意圖；圖4為本發(fā)明的套管、測試線管的可伸展部位結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為一種現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
圖1至圖5示出本發(fā)明樁體自平衡靜載荷測定方法的一個實施方式。本發(fā)明樁體自平衡靜載荷測定方法的原理是在被檢測樁的樁體選取載荷平衡點埋設(shè)荷載箱3，如圖1所示?？砂礃痘?guī)范估算出上段樁1與下段樁2的平衡條件公式如下(上段樁1的樁摩阻力之和)0.6～0.7u∑hiqsi＝(下段樁2的樁摩阻力與端阻力之和)u∑hiqsi+A*qp式中u-樁的載面周長(米)；A-樁的載面水平投影面積(平方米)；qsi-i層土的側(cè)摩阻力(千帕)；hi-i層土的厚度(米)；qp-1樁端土的端阻力(千帕)；荷載箱3加載時，樁體產(chǎn)生彈性壓縮外，下段樁2產(chǎn)生剌入位移t1，上段樁1的樁頂產(chǎn)生上升位移t2。
當上段樁1的樁摩阻力之和還不能滿足平衡條件，則可在樁頂加載，也可用螺旋地錨或真空地錨。荷載箱嵌巖柱可埋設(shè)在樁的底部。
荷載箱3根據(jù)樁的直徑與估算承載力值采用單油缸或多油缸結(jié)構(gòu)的油缸與活塞組件31。油缸與上鋼板33焊接固定；荷載箱3與下鋼板34焊接固定。
單油缸僅適用于預(yù)應(yīng)力管樁；而現(xiàn)場澆灌樁如鉆孔管注樁、沉管管注樁、人工挖孔樁、支盤樁等樁體必須采用多油缸結(jié)構(gòu)的荷載箱，而且荷載箱3的上鋼板33與下鋼板34的中心部位設(shè)置洞孔，洞孔用于將砼灌入下段樁2。
荷載箱的下段樁2上部固定連接一位移桿4，位移桿4外部套置有鋼管并引出地面。荷載箱3連接一油管6并引出地面，油管6連接一油泵裝置。
根據(jù)檢測樁估算承載力值分為10～15級，按估算承載力值的分級即可測得下段樁2的位移值與上段樁1的樁頂上升位移值之和，所述的下段樁2的位移值與上段樁1的樁頂上升位移值之和即為該級荷載在樁頂加載相同的實際位移值。根據(jù)各級荷載與位移值即可繪制出荷載-位移曲線即Q-S曲線圖，由此得出樁的極限承載力值。
也可以與荷載箱的上鋼板33、下鋼板34固定連接的位移傳感器來測定油缸與活塞組件31中的油缸與活塞之間的位移值，然后減掉樁頂上升位移值(圖2中的t2值)，即為樁相當于頂荷載下的實際樁頂位移值。
本發(fā)明樁體自平衡靜載荷測定方法的第一個實施例采用位移桿測定方案，如圖2所示。上鋼板33與下鋼板34之間設(shè)置有荷載箱3。荷載箱3由單個或多個油缸與活塞組件31組成。在所述的油缸的頂部連接一上鋼板33，在所述的活塞的根部連接一下鋼板34，所述的油缸與所述的活塞其中之一的固定為牢固固定。
所述的下鋼板34底面的垂直方向焊接有多根鋼筋的骨架8，多根鋼筋的骨架8與下段樁2澆灌固連一體。所述的上鋼板33頂面的垂直方向焊接有多個鋼筋骨架7，鋼筋骨架7與上段樁1澆灌固連一體。
與下段樁2固連有兩個帶套管16的位移桿4，帶套管的位移桿4引出至地面。上鋼板33安裝有連接油泵裝置的壓力油管6，壓力油管6的一端引出地面，壓力油管6的另一端與一環(huán)狀油管5相連接，環(huán)狀油管5將壓力油連接輸送到各個油缸與活塞組件31，以作加載用。
本發(fā)明樁體自平衡靜載荷測定方法的第二個實施例采用位移傳感器測定方案，如圖3所示。上鋼板33與下鋼板34之間設(shè)置有荷載箱3。荷載箱3由單個或多個油缸與活塞組件31組成。在所述的油缸的頂部連接一上鋼板33，在所述的活塞的根部連接一下鋼板34，所述的油缸與所述的活塞其中之一的固定為牢固固定。
所述的下鋼板34底面的垂直方向焊接有多根鋼筋的骨架8，多根鋼筋的骨架8與下段樁21澆灌固連一體。所述的上鋼板33頂面的垂直方向焊接有多個鋼筋骨架7，鋼筋骨架7與上段樁1澆灌固連一體。
上鋼板33與下鋼板34之間設(shè)置有帶測試線13的位移傳感器10，位移傳感器10的測試線13外周設(shè)置有測試線管14，測試線13從測試線管14中穿過引出至地面。
上鋼板33安裝有連接油泵裝置的壓力油管6，壓力油管6的一端引出地面，壓力油管6的另一端與一環(huán)狀油管5相連接，環(huán)狀油管5將壓力油連接輸送到各個油缸與活塞組件31，以作加載用。
本發(fā)明樁體自平衡靜載荷測定方法的實施過程如下根據(jù)被檢測樁的直徑確定上鋼板33與下鋼板34的規(guī)格尺寸，上鋼板33與下鋼板34的中心部位設(shè)置大孔35；上鋼板33與下鋼板34的邊周部位設(shè)置多個小孔36。根據(jù)被檢測樁估算承載力值，并按照被檢測樁的估算承載力值再加上百分之二十來選取油缸與活塞組件31中的油缸規(guī)格尺寸與數(shù)量。油缸與活塞組件31中的油缸與活塞分別固定于上鋼板33與下鋼板34。油缸與活塞組件31中各個油缸分別與一環(huán)狀油管5相連接，環(huán)狀油管5又與油泵裝置的輸出壓力油管6相連接。壓力油管6由鋼管或軟管制作，如圖3所示。由鋼管或軟管制作的壓力油管6以及位移桿4、位移傳感器10、測試線13、測試線套14、位移桿套管16均引出至地面。
下段樁2的位移桿4、位移傳感器10、套管16的底面與下鋼板34焊接固定；上鋼板33與下鋼板34之間的套管16設(shè)置有可伸展部位18。套管16的外圍均套置橡膠管18，予以密封保護，如圖4所示。
位移傳感器10固定于上鋼板33的底面。由油缸與活塞組件31組成的荷載箱3在工程中可與位移桿4方案和位移傳感器10方案結(jié)合應(yīng)用，均有同等的檢測效果。
按常規(guī)分荷載級啟動油泵裝置加載，測得各荷載級的樁的位移值。采用圖2中的位移桿4方案，該荷載級的樁的位移值即為下段樁2的位移桿4下沉量加上樁頂上升值(圖2中的t2值)。
采用圖3中的位移傳感器10方案，該荷載級的樁的位移值即為位移傳感器10測得的位移值減去樁頂上升值(圖1中的t2值)；依次續(xù)級加載并測得樁的豎向位移值。按規(guī)范繪制出荷載-位移曲線即Q-S曲線圖，以判斷樁的極限承載力值。
檢測后樁被拉斷，所在位移桿4的套管16在上鋼板33與下鋼板34之間設(shè)置豎向長條形槽口出漿口的可伸展部位18，其外部用橡膠管18密封，如圖4所示。
如圖3中穿檢測位移傳感器10的測試線套管14在上鋼板33與下鋼板34之間設(shè)置有豎向長條形槽口出漿口的可伸展部位18，其外部用橡膠管18密封，如圖4所示，進行灌漿補強，仍然可達到正常工程抗承載力值的要求。
權(quán)利要求
1.一種樁體自平衡靜載荷測定方法，所述的樁體為測試樁，所述的測試樁選擇平衡點并分為上段樁與下段樁，所述的上段樁下方連接一上鋼板，所述的下段樁上方相連接一下鋼板，所述的下鋼板上設(shè)有外徑小于測試樁的由油缸與活塞組件構(gòu)成的荷載箱，所述的活塞與所述的下鋼板相抵，在所述的缸體上設(shè)有進油管，所述的下鋼板設(shè)置有位移檢測桿，所述的位移檢測桿外部套設(shè)有套管，所述的上鋼板與所述的油缸的頂部相連接，其特征在于a.所述的上段樁(1)與所述的下段樁(2)之間連接所述的由油缸與活塞組件構(gòu)成的荷載箱(3)，所述的荷載箱(3)根據(jù)所述的測試樁的直徑與估算承載力值采用多個油缸與活塞組件(31)結(jié)構(gòu)；或單個油缸與活塞組件(31)結(jié)構(gòu)；b.所述的下段樁(2)固連有所述的位移桿(4)，所述的位移桿(4)固定連接所述的下段樁(2)上部，所述的位移桿(4)外部套置有套管(16)，所述的位移桿(4)、所述的套管(16)引出于地面；c.所述的位移桿(4)加載時的位移值與所述的上段樁(1)的樁頂上升值之和即為樁頂加載靜載荷測樁的樁頂位移值；d.所述的上鋼板(33)與所述的下鋼板(34)之間設(shè)置有多個帶測試線(13)的位移傳感器(10)，所述的位移傳感器(10)固定于所述的上鋼板(33)的底面；所述的測試線(13)外周設(shè)置有測試線管(14)，所述的測試線(13)、所述的測試線管(14)引出至地面；e.所述的套管(16)、所述的測試線管(14)位于所述的上鋼板(33)與所述的下鋼板(34)之間設(shè)置有縱向止扣型的可伸展部位(18)，所述的可伸展部位(18)的伸展量按所述的位移桿(4)的極限位移值確定；f.所述的位移傳感器(10)加載時的位移值與所述的上段樁(1)的樁頂上升值之差即為樁頂加載靜載荷測樁的樁頂位移值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樁體自平衡靜載荷測定方法，其特征在于所述的多個油缸與活塞組件(31)設(shè)置為2～10個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的樁體自平衡靜載荷測定方法，其特征在于所述的上鋼板(33)、所述的下鋼板(34)的中心部位設(shè)置大孔(35)；所述的上鋼板(33)與所述的下鋼板(34)的邊周部位設(shè)置多個小孔(36)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樁體自平衡靜載荷測定方法，其特征在于所述的下鋼板(34)底面的垂直方向焊接有多個鋼筋骨架(8)，所述的鋼筋骨架(8)與所述下鋼板(34)底面的垂直方向焊接有多個鋼筋骨架(8)，所述的鋼筋骨架(8)與所述的下段樁(2)澆灌固連一體；所述的上鋼板(33)頂面的垂直方向焊接有多個鋼筋骨架(7)，所述的鋼筋骨架(7)與所述的上段樁(1)澆灌固連一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樁體自平衡靜載荷測定方法，其特征在于所述的進油管(6)安裝在所述的上鋼板(33)上，所述的進油管(6)的一端引出地面，所述的進油管(6)的另一端與一環(huán)狀油管(5)相連接，所述的環(huán)狀油管(5)連接各個油缸與活塞組件(31)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的樁體自平衡靜載荷測定方法，其特征在于所述的進油管(6)由鋼管制作，或所述的進油管(6)由軟管制作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樁體自平衡靜載荷測定方法，其特征在于所述的套管(16)、所述的測試線管(14)的外部設(shè)置有橡膠密封套(18)。
全文摘要
一種樁體自平衡靜載荷測定方法，樁體由上段樁與下段樁組成，上、下段樁連接由油缸與活塞組件構(gòu)成的荷載箱，下段樁上部固連有位移桿，位移桿外部套置有套管，位移桿、套管引出于地面，位移桿加載時的位移值與上段樁的樁頂上升值之和即為樁頂加載靜載荷測樁的樁頂位移值；也可上、下鋼板之間設(shè)置帶測試線的位移傳感器，位移傳感器固定于上鋼板的底面，并用套管保護；測試線外周設(shè)置有測試線管，并引出至地面；傳感器、套管、測試線管位于上、下鋼板之間設(shè)置有縱向止扣型的可伸展部位；實測位移值減去樁頂上升值即為樁頂加載靜載荷的樁頂位移值。本發(fā)明的優(yōu)點是相當于樁頂加載靜載荷測樁相同的精確度而檢測成本可降低百分之三十以上；可廣泛應(yīng)用于檢測各類樁型，而且還可檢測大直徑、超承載力值的樁體以及跨江河、海洋的大橋樁體。
文檔編號G01N3/12GK1800816SQ200610048988
公開日2006年7月12日 申請日期2006年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月11日
發(fā)明者孔清華, 孔超, 孔紅斌 申請人:孔清華