CN103938662A - 水下载荷试验系统 - Google Patents
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Abstract
一种水下载荷试验系统，荷载块上有绳索与下面的承压板连接；承压板有竖直向上的限位装置，承压板上装有静力水准测量装置；在荷载块外侧有吊架，吊架外端下面有绳索连接的基准板，基准板上面装有静力水准测量装置组成；承压板上均布有排水孔，在承压板上有静力水准仪安放平台，在承压板有承压板顶部缓冲橡胶。试验系统不受水深限制，可在较深的水下进行载荷试验。试验系统通过起重设备沉放至试验区域进行试验，可获得荷载作用下地基的沉降量以及沉降时程曲线。同时试验系统操作简便，性能可靠,可在海况复杂的区域进行试验。
Description
技术领域
本发明属于港口、水工、水底沉管隧道等工程构(建)筑物的水下基床载荷试验新方法，特别涉及一种水下载荷试验系统。
背景技术
随着近年来港口工程、跨海大桥、海底隧道、人工岛等工程建设的快速发展，越来越多的地基处理技术应用到水下工程中，如碎石冲桩、挤密砂桩、水泥搅拌桩等多项技术在不同的工程中均取得了良好的应用效果。然而由于自然条件的制约，水下地基处理技术一直没有较好的试验检测手段进行验证，采用常规的地基载荷试验方法，在深度较深的水下难以进行。因此需要研究一种新的方法可实现深水条件下的载荷试验。
采用常规的载荷试验方法，需采用锚桩法进行，即通过锚桩等设施将测试设备引至水面以上搭设试验平台后进行操作。而港珠澳大桥沉管隧道基础最深位于水下40m处，如采用锚桩法，锚桩的直径、长度规格均较大，同时锚桩打设会为后续施工造成不利影响，而且试验点位于航道中，航运需要导致试验不允许拥有较长的时间，也不允许海面上长时间存在阻挡航道的设施，因此常规试验方法无法实施。
为满足工程需要，亟需开发一套新型试验技术克服常规载荷试验方法的不足。基于港珠澳大桥沉管隧道工程特点，最终决定设计完成一套水下载荷试验系统。要求试验系统可以获得隧道基础在荷载作用下的沉降量，同时试验系统不受水深影响，操作、移动简便，可在不同水深条件下进行的试验。试验完成后不会对正常航运以及后续施工造成影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：深水条件下进行的水下载荷试验。应用于港口、水工、水底沉管隧道等工程水下地基的载荷试验。
本发明的技术方案是：
一种水下载荷试验系统，其特征在于：试验系统具有一个荷载块，荷载块下面有一块承压板，荷载块上有绳索与下面的承压板连接；承压板有竖直向上的限位装置，承压板上装有静力水准测量装置；在荷载块外侧有吊架，吊架外端下面有绳索连接的基准板，基准板上面装有静力水准测量装置组成；承压板上均布有排水孔，在承压板上有静力水准仪安放平台，在承压板有承压板顶部缓冲橡胶。
试验系统具有两块基准板置于承压板的两侧，或具有一块基准板置于承压板的一侧，基准板材质为钢质或混凝土。
荷载块材质为钢质、混凝土或水箱。
承压板和基准板上置有一套或多套独立工作的静力水准测量装置，通过测量基准板与承压板的沉降差，从而获得地基在荷载作用下的沉降量；
该试验系统采用起重设备放置到海底试验位置，荷载块压至承压板上后，荷载块为承压板提供荷载，静力水准测量装置通过导线在水面上读数。
本发明效果是：
提供一种水下载荷试验系统。试验系统不受水深限制，可在任意深度下进行水下载荷试验。应用于港口、水工、水底沉管隧道等工程的水下地基载荷试验中，解决了水下地基载荷试验无法进行的问题。与常规试验方法相比较，无需提供测量沉降的基准桩，可自行获得地基在荷载作用下的沉降量，且试验系统操作方便，性能可靠。
附图说明
图1水下载荷试验系统立面图
图2承压板及测量仪器平面图
图3水下载荷试验系统试验示意图
图中：①荷载块、②承压板、③基准板、④吊架、⑤绳索、⑥限位装置、⑦静力水准测量装置组成、⑧排水孔、⑨承压板顶部缓冲橡胶、⑩静力水准仪安放平台组成、
具体实施方式
水下载荷试验系统，是水下地基载荷试验装置。
试验系统具有一块承压板，承压板材质为钢质或混凝土。
试验系统具有两块基准板置于承压板的两侧，或具有一块基准板置于承压板的一侧，基准板材质为钢质或混凝土。
在承压板上方有荷载块，荷载块材质为钢质、混凝土或水箱；
承压板通过绳索置于荷载块下方，基准板通过绳索和吊架置于荷载块侧向；
承压板上均布有排水孔，在承压板上有静力水准仪安放平台，在承压板有承压板顶部缓冲橡胶。
承压板和基准板上置有一套或多套独立工作的静力水准测量装置，通过测量基准板与承压板的沉降差，从而获得地基在荷载作用下的沉降量；
该试验系统采用起重设备放置到海底试验位置，荷载块压至承压板上后，荷载块为承压板提供荷载，静力水准测量装置通过导线在水面上读数，与常规试验方法相比较，无需提供沉降测量沉降的基准桩，可自行获得地基在荷载作用下的沉降量，且试验系统操作方便，性能可靠。
如图1水下载荷试验系统立面图，由①荷载块、②承压板、③基准板、④吊架、⑤绳索、⑥限位装置、⑦静力水准测量装置组成。测量仪器分别安装在基准板、承压板上。
承压板通过钢丝绳悬吊在荷载块下方，基准板通过钢丝绳悬吊在吊架的下方，荷载块的两侧。承压板与基准板位于同一水平面上。
荷载块上方设置吊点，用于整体吊装试验系统，同时荷载块上安装有测深仪，用于试验期间监测试验系统距离水下基床的距离。荷载块与承压板之间安装仪器，用于监测荷载块与承压板之间的间距变化。
图2承压板平面图，承压板由型钢及钢板焊接而成，为减小承压板自身重量对地基沉降的影响，在承压板的隔舱内填充泡沫，减小承压板的重力，同时承压板上设置排水孔，便于板内海水的排出。承压板上设置吊点用于悬挂承压板，同时在承压板的外侧设置安放测试仪器的平台。
图3水下载荷试验系统试验示意图，试验系统通过起重设备(起重船)平稳吊装至试验区域，通过定位驳确定试验位置，试验系统通过起重设备缓慢下放至水下基床表面，试验仪器通过线缆将测试信号引至定位驳上进行测试。
试验系统下放期间确保试验系统水平，在接近基床表面时降低下放速度，待基准板、承压板着床后，停止下放，等待静力水准仪沉降测量装置读数稳定后读取沉降测量初始值。初始值读取完成后，继续下放试验装置使荷载块完全加载于承压板上，通过仪器测量得到承压板与基准板之间的沉降差，最终得到地基在荷载作用下的沉降量。
Claims (5)
1.一种水下载荷试验系统，其特征在于：有一个荷载块，荷载块下面有一块承压板，荷载块上有绳索与下面的承压板连接；承压板有竖直向上的限位装置，承压板上装有静力水准测量装置；在荷载块外侧有吊架，吊架外端下面有绳索连接的基准板，基准板上面装有静力水准测量装置组成；承压板上均布有排水孔，在承压板上有静力水准仪安放平台，在承压板有承压板顶部缓冲橡胶。
2.根据权利要求1所述的水下载荷试验系统，其特征在于：试验系统具有两块基准板置于承压板的两侧，或具有一块基准板置于承压板的一侧，基准板材质为钢质或混凝土。
3.根据权利要求1或2所述的水下载荷试验系统，其特征在于：荷载块材质为钢质、混凝土或水箱。
4.根据权利要求1或2或3所述的水下载荷试验系统，其特征在于：承压板和基准板上置有一套或多套独立工作的静力水准测量装置，通过测量基准板与承压板的沉降差，从而获得地基在荷载作用下的沉降量。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的水下载荷试验系统，其特征在于：该试验系统采用起重设备放置到海底试验位置，荷载块压至承压板上后，荷载块为承压板提供荷载，静力水准测量装置通过导线在水面上读数。
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