CN102134860A - 工程桩承载力自身反力平衡加载测试方法 - Google Patents

Abstract

提供一种工程桩承载力自身反力平衡加载测试中保证荷载箱位置桩身质量和有效传递轴力、剪力和弯矩的方法，将荷载箱内置千斤顶经高强螺栓与顶底盖板板连接，且不影响千斤顶正常加载，使荷载箱传递一定弯矩；在荷载箱周围布设由伸缩管保护的相互搭接螺纹钢筋并在测试后压浆固接，达到钢筋笼整体等效连接作用，承受较大剪力和弯矩；通过内切方式将荷载箱和钢筋笼连接，增加荷载箱处桩身水平抗力；在测试后对荷载箱处的桩身环向缝隙进行压浆处理，使得桩身混凝土保持连续性和完整性，保证桩身轴力传递和竖向承载能力；在荷载箱底盖板底部设置圆锥形导流体，避免桩身混凝土浇筑通过荷载箱时在其底盖板底部残留泥浆和沉渣，保证桩身质量和测试准确性。

Description

工程桩承载力自身反力平衡加载测试方法

技术领域

本发明涉及一种用于桥梁等固定建筑物工程桩基础承载力测试的方法，尤其适用于钻孔灌注桩、挖孔灌注桩的基础承载力测试，具体地说是直接在工程桩上进行承载力自身反力平衡加载测试的方法。

技术背景

随着我国大跨度结构的快速发展，结构基础大量使用桩基础，并使桩基础向长、深、大趋势发展，基础承载力也越来越大；传统的静载荷试桩法面对大吨位的测试桩，存在成本高、工程量大和工期长等缺点，对于水上、坡地等场地复杂的测试桩，传统静载荷试桩法更难以满足，而利用测试桩自身反力平衡测试方式的桩基础承载力自平衡测试法就应运而生。在现有技术中，桩基础承载力自平衡测试法仅针对测试桩加以实际应用，如专利号为ZL200720088950.X、名称为“一种桩基础承载力测试加载装置”的实用新型专利，在测试桩承载力测试结束后，测试桩往往被废弃，而作为加载装置的荷载箱也被埋在测试桩中无法再利用，造成很大浪费，若能在工程桩上直接进行桩基础承载力自平衡测试法测试，则可节省大量的测试桩成桩费用；现有技术中未考虑直接在工程桩上进行桩基础承载力自平衡测试法测试，主要是因为加载装置中荷载箱的埋设削弱了桩身轴力、剪力和弯矩的传递，影响了工程桩的正常使用，存在以下缺陷：1、荷载箱的埋设，将桩身分成上、下两部分，当桩身承受较大水平力或设计有特殊要求时，荷载箱安装位置无法提供足够的抵抗弯矩；2、测试完成后荷载箱底盖板顶面处会产生环向缝隙，桩身完整性和连续性被破坏，影响桩身的竖向承载力；3、桩身浇筑混凝土通过荷载箱时，很容易在荷载箱底盖板底部残留泥浆和沉渣，对承载力测试效果和工程桩质量都将产生影响。

发明内容

本发明的目的是针对直接在工程桩上进行桩基础承载力自平衡测试法测试，提供一种保证工程桩荷载箱所在位置的桩身质量和有效传递轴力、剪力和弯矩的方法，通过设计将工程桩荷载箱内置的千斤顶和顶底盖板通过一定数量的高强螺栓连接，连接的位置不影响千斤顶的正常加载，使工程桩荷载箱能够传递一定的剪力和弯矩；当工程桩荷载箱安装处存在较大剪力及设计有特殊要求时，通过在工程桩荷载箱周围布设由伸缩管保护的相互搭接螺纹钢筋并在测试后压浆，使螺纹钢筋固接，达到钢筋笼整体等效连接的作用，可以承受较大的剪力和弯矩；通过内切的方式将工程桩荷载箱和钢筋笼连接，以保证在水平受力时，增加工程桩荷载箱处桩身的水平抗力；在测试后对工程桩荷载箱处的桩身环向缝隙进行压浆处理，以确保桩身混凝土的连续性和完整性，保证桩身的轴力传递和竖向承载能力；在工程桩荷载箱底盖板底部设置圆锥形导流体，以避免桩身混凝土浇筑通过荷载箱时在其底盖板底部残留泥浆和沉渣，便于混凝土顺利通过，保证桩身质量和测试准确性。

本发明的技术方案是这样实现的：

工程桩具有一定的传递轴力、剪力和弯矩能力，所述的工程桩荷载箱是在现有荷载箱构造的基础上，将工程桩荷载箱顶盖板①及底盖板②和千斤顶③通过一定数量的高强螺栓④连接，以使工程桩荷载箱可以传递一定的剪力和弯矩，高强螺栓④分别连接于千斤顶③的活塞和缸体底部，不影响千斤顶③的加载和顶升；

所述的工程桩荷载箱处能承受较大的剪力和弯矩，是通过在工程桩荷载箱周围布设若干个活塞式钢质伸缩管⑤，活塞式钢质伸缩管⑤两端封口，并在各活塞式钢质伸缩管⑤中预先放置自由搭接的螺纹钢筋⑥，螺纹钢筋⑥与桩身钢筋笼主筋⑦焊接，测试加载时活塞式钢质伸缩管⑤内的螺纹钢筋⑥自由伸缩，不影响工程桩荷载箱的加载，测试后再将活塞式钢质伸缩管⑤内相互搭接的螺纹钢筋⑥固接；工程桩荷载箱上部未连接活塞式钢质伸缩管⑤的钢筋笼主筋⑧通过内切的方式与工程桩荷载箱顶盖板①焊接，这部分钢筋笼主筋⑧的末端距工程桩荷载箱底盖板②顶面的距离为1～5cm，以保证在水平受力的情况下，整个桩身的各项抗力水平与其它工程桩相等效；

所述的工程桩荷载箱能避免混凝土浇筑时在工程桩荷载箱底盖板②底部残留泥浆和沉渣，是在工程桩荷载箱底盖板②底部设置圆锥形导流体(13)，当桩身浇灌混凝土时，圆锥形导流体(13)导引混凝土经由顶盖板①及底盖板②预留的返浆孔(14)顺利通过工程桩荷载箱，从而保证桩身混凝土的质量和试验的准确性；

所述的工程桩荷载箱底盖板②底部设置的圆锥形导流体(13)，由薄钢板制成，在其内浇灌与桩身等强度的混凝土，振捣使混凝土密实，并将圆锥形导流体(13)焊接在工程桩荷载箱底盖板②底部；

所述的工程桩承载力测试完成后通过压浆管⑨和连通钢管⑩对各活塞式钢质伸缩管⑤压浆，使活塞式钢质伸缩管⑤内相互搭接的螺纹钢筋⑥固接，再加上工程桩荷载箱的顶盖板①及底盖板②和千斤顶③是通过高强螺栓④连接的，从而达到与钢筋笼主筋⑦等效连接的作用，同时活塞式钢质伸缩管⑤在压浆后起到增加桩身抗弯能力的作用，使得工程桩荷载箱处桩身能够承受较大的剪力和弯矩；根据工程桩荷载箱处桩身承受弯矩的大小，确定活塞式钢质伸缩管⑤的具体数量；

所述的工程桩承载力测试完成后对工程桩荷载箱处进行的压浆，是通过下位移护管(11)及声测管(12)对工程桩荷载箱处桩身环向缝隙进行压水清洗，待另一根管中流出的污水变为清水时，开始对工程桩荷载箱处的桩身缝隙进行压浆；压浆浆液强度稍大于桩身混凝土强度，并掺入膨胀剂和减水剂。

本发明的优点：

1.通过各种加强措施，使基桩承载力测试可以直接在工程桩上进行，节省了试桩成桩的所有费用，并使工程桩荷载箱在测试结束后发挥传递荷载的作用，创造了明显的经济效益；

2.通过设置一定数量的高强螺栓将工程桩荷载箱中内置的千斤顶和顶底盖板连接，增强工程桩荷载箱传递一定剪力和弯矩的能力；

3.通过在工程桩荷载箱周围布设两端封口的活塞式钢质伸缩管，各活塞式钢质伸缩管之间设置连通钢管，并在活塞式钢质伸缩管内预先放置自由搭接的螺纹钢筋，当承载力测试完成后对各活塞式钢质伸缩管进行压浆，使工程桩荷载箱达到与钢筋笼等效的连接作用，可以承受较大的剪力和弯矩；

4.通过内切方式将工程桩荷载箱与钢筋笼相连，以保证水平受力时，增加工程桩荷载箱处桩身的水平抗力；

5.工程桩承载力测试完成后，对工程桩荷载箱处的桩身缝隙进行压浆，使工程桩荷载箱处桩身混凝土保持完整和连续，保证桩身轴力的传递和竖向承载能力；

6.在工程桩荷载箱底盖板底部设置圆锥形导流体，使混凝土能顺利通过工程桩荷载箱，避免在工程桩荷载箱底盖板底部残留泥浆和沉渣，保证了桩身质量和承载力测试的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例荷载箱、钢筋笼主筋及螺纹钢筋等配件平面示意图；

图2是本发明实施例荷载箱及注浆管等配件平面示意图；

图3是本发明实施例荷载箱及活塞式钢质伸缩管等配件纵断面示意图；

图4是本发明实施例荷载箱、搭接钢筋和螺纹钢筋及钢筋笼主筋立面示意图；

图5是本发明实施例荷载箱、搭接钢筋和钢筋笼主筋内切立面示意图；

图6是本发明实施例活塞式钢质伸缩管细部剖面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，该实施例为一根设计承载力为20000kN的工程桩，桩长56m，桩径为2500mm，桩身主筋直径28mm，桩长28.5m以上设40根主筋，桩长28.5m以下设20根主筋。荷载箱埋设在距离桩端12.5m处，荷载箱顶底盖板上、下3m范围内的箍筋间距加密为10cm。桩顶水平力为5000kN，弯矩为1200kN·m，荷载箱处弯矩为150kN·m，荷载箱的最大单向顶推力设计为24000kN。

图1是本发明实施例荷载箱、钢筋笼主筋及螺纹钢筋等配件平面示意图，图2是本发明实施例荷载箱及注浆管等配件平面示意图，图3是本发明实施例荷载箱及活塞式钢质伸缩管等配件纵断面示意图，图4是本发明实施例荷载箱、搭接钢筋和螺纹钢筋及钢筋笼主筋立面示意图，图5是本发明实施例荷载箱、搭接钢筋和钢筋笼主筋内切立面示意图，图6是本发明实施例活塞式钢质伸缩管细部剖面示意图。荷载箱的主要构成及尺寸为：荷载箱顶盖板①及底盖板②由厚度为50mm的钢板制作，直径为2270mm；顶盖板①及底盖板②之间对称布置4个6000kN的千斤顶③，其直径为500mm，高度为550mm；在千斤顶③和顶盖板①及底盖板②之间分别用直径28mm的高强螺栓④连接；在4个千斤顶③之间对称布置4个两端带直径为300mm半圆、矩形长度310mm的返浆孔(14)，千斤顶③不应侵入导管孔(15)和返浆孔(14)内；在顶盖板①及底盖板②中心都设置导管孔(15)，导管孔(15)圆周直径为550mm；在底盖板②底部设置圆锥形导流体(13)，其底部直径为500mm，高300mm，上部直径200mm，圆锥形导流体(13)也不应侵入导管孔(15)和返浆孔(14)内；活塞式伸缩管⑤由直径分别为80mm和60mm厚3mm的钢管制成，长度均为1200mm，两端用圆形钢板焊接封口，活塞式伸缩管内设置密封圈(17)；伸缩管⑤内的螺纹钢筋⑥直径为20mm，长度为1350mm，在末端与桩身钢筋笼主筋⑦焊接；与螺纹钢筋⑥通过两根直径28mm长200mm的短钢筋(16)围焊连接的钢筋笼主筋⑦共10根，未焊接连接的钢筋笼主筋⑧也为10根，直径均为28mm；导向钢筋(18)直径20mm，其一端与荷载箱顶盖板①及底盖板②焊接，焊接接口靠近导管孔(15)，另一端与桩身钢筋笼主筋⑦和⑧焊接；导向钢筋(18)长1200mm，焊接接头长200mm；两根竖向压浆管⑨通过环形的连通钢管⑩与各伸缩管⑤相连，水泥浆由一根压浆管⑨进入，由连通钢管⑩进入各伸缩管⑤，最后从另一根压浆管⑨压出。连通钢管⑩直径为40mm，压浆管采用同样材料制成，直径为40mm；声测管(12)四根，对称布置穿过顶盖板①及底盖板②；下位移管(11)两根，穿过顶盖板①，并对称焊接在底盖板②上表面；上位移管(19)两根，对称焊接在顶盖板①上表面。上位移管(19)和下位移管(11)采用直径60mm的钢管。

Claims (4)

1.工程桩承载力自身反力平衡加载测试方法，其特征在于：

针对工程桩具有一定的传递轴力、剪力和弯矩能力，将工程桩荷载箱顶盖板(①)及底盖板(②)和千斤顶(③)通过一定数量的高强螺栓(④)连接，以使工程桩荷载箱可以传递一定的剪力和弯矩，高强螺栓(④)分别连接于千斤顶(③)的活塞和缸体底部，不影响千斤顶(③)的加载和顶升；

所述的工程桩荷载箱处能承受较大的剪力和弯矩，是通过在工程桩荷载箱周围布设若干个活塞式钢质伸缩管(⑤)，活塞式钢质伸缩管(⑤)两端封口，并在各活塞式钢质伸缩管(⑤)中预先放置自由搭接的螺纹钢筋(⑥)，螺纹钢筋(⑥)与桩身钢筋笼主筋(⑦)焊接，测试加载时活塞式钢质伸缩管(⑤)内的螺纹钢筋(⑥)自由伸缩，不影响工程桩荷载箱的加载，测试后再将活塞式钢质伸缩管(⑤)内相互搭接的螺纹钢筋(⑥)注浆固接；工程桩荷载箱上部未连接活塞式钢质伸缩管(⑤)的钢筋笼主筋(⑧)通过内切的方式与工程桩荷载箱顶盖板(①)焊接，这部分钢筋笼主筋(⑧)的末端距工程桩荷载箱底盖板(②)顶面的距离为1～5cm，以保证在水平受力的情况下，整个桩身的各项抗力水平与其它工程桩相等效；

所述的工程桩荷载箱能避免混凝土浇筑时在工程桩荷载箱底盖板(②)底部残留泥浆和沉渣，是在工程桩荷载箱底盖板(②)底部设置圆锥形导流体((13))，当桩身浇灌混凝土时，圆锥形导流体((13))导引混凝土经由顶盖板(①)及底盖板(②)预留的返浆孔((14))顺利通过工程桩荷载箱，从而保证桩身混凝土的质量和试验的准确性。

2.根据权利要求1所述的工程桩承载力自身反力平衡加载测试方法，其特征是：所述的工程桩荷载箱底盖板(②)底部设置的圆锥形导流体((13))，由薄钢板制成，在其内浇灌与桩身等强度的混凝土，振捣使混凝土密实，并将圆锥形导流体((13))焊接在工程桩荷载箱底盖板(②)底部。

3.根据权利要求1所述的工程桩承载力自身反力平衡加载测试方法，其特征是：所述的工程桩承载力测试完成后通过压浆管(⑨)和连通钢管(⑩)对各活塞式钢质伸缩管(⑤)压浆，使活塞式钢质伸缩管(⑤)内相互搭接的螺纹钢筋(⑥)固接，再加上工程桩荷载箱的顶盖板(①)及底盖板(②)和千斤顶(③)是通过高强螺栓(④)连接的，从而达到与钢筋笼主筋(⑦)等效连接的作用，同时活塞式钢质伸缩管(⑤)在压浆后起到增加桩身抗弯能力的作用，使得工程桩荷载箱处桩身能够承受较大的剪力力和弯矩；根据工程桩荷载箱处桩身承受弯矩的大小，确定活塞式钢质伸缩管(⑤)的具体数量。

4.根据权利要求1所述的工程桩承载力自身反力平衡加载测试方法，其特征是：所述的工程桩承载力测试完成后对工程桩荷载箱处进行的压浆，是通过下位移护管((11))及声测管((12))对工程桩荷载箱处桩身环向缝隙进行压水清洗，待另一根管中流出的污水变为清水时，开始对工程桩荷载箱处的桩身缝隙进行压浆；压浆浆液强度稍大于桩身混凝土强度，并掺入膨胀剂和减水剂。

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