CN107217693B - 土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土木工程基桩检测时涉及到竖向抗压静载试验压重反力使用的土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法。该方法按照以下步骤进行：a、搭建压重平台支墩；b、在压重平台上吊装压重堆载空心罐柱；第一根压重堆载空心罐柱与试验桩轴心线重合；围绕第一根压重堆载空心罐柱吊装其他压重堆载空心罐柱并填满整个平台；吊装压重堆载空心罐柱时，相邻压重堆载空心罐柱之间通过固定件固定连接；c、向第一根压重堆载空心罐柱中吊装吨袋或加注清水；围绕第一根压重堆载空心罐柱，依次向相邻压重堆载空心罐柱中吊装散体吨袋或加注清水；d、启动压重平台主梁与试验桩之间的液压千斤顶对试验桩进行检测。

Description

土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法

技术领域

本发明涉及一种土木工程基桩检测时涉及到竖向抗压静载试验压重反力使用的竖向抗压静载试验大型基桩人工地面压重堆载方法。

背景技术

目前竖向抗压静载试验压重反力主要来自1、锚拉桩、锚杆；2、人工堆载；3、利用试验桩自身的摩阻力(自平衡荷载箱)。但由于场地条件限制，锚拉桩或锚杆不能施工，自平衡荷载箱也由于桩身摩阻力远远小于端承力等原因，使用也受限制。人工地面压重堆载基本上不受场地条件和桩身自身摩阻力和端承力比例的影响，在竖向抗压静载试验中广泛采用，下面重点讲述压重堆载。

目前压重堆载方式有砂、石、土、水袋和砂、石、土、水箱，金属材料，混凝土预制件，条石块石等。这些堆载方式对地基和基桩础的承载力试验起了重要作用。但随着我国制造业水平的快速进步，地基和桩基础施工机械水平的迅速提高，特别是大型机械的涌现，加之土木工程物高大化，两者都要求地基和桩基承载力大大提高。目前的大吨位承载力检测难度大，费用高，一些单桩承载力多数达几百吨，上千吨。上千吨的承载力的检测实施很少，但单桩承载力很大的工程，往往又是重要的工程，这为重要工程埋下安全隐患，也不利于国家大型桩基技术的提高。

现行检测规范JGJ106-2003《土木工程基桩检测技术规范》3.3.7条规定：“对于端承型大直径灌注桩，当设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时，可采用钻芯法测定…”从根本上说钻芯法测定承载力是推测承载力而不是检测承载力，是国内检测技术现状造成的国家规范无可奈何的规定条款。

对于端承型大直径灌注桩为什么会设备无法检测单桩竖向抗压承载力的情况呢？从本质上说，检测设备问题并非是真正设备问题而是压重反力问题，反力太大，实施大反力的难度就太大，危险性太大，成本太高。如果有足够大的压重反力，检测设备(检测平台千斤顶油泵等)足以能够胜任。所谓现场条件限制就是说无法进行锚桩(杆)施工。如果能进行锚(杆)施工，检测设备也足以能够胜任。当然也有个别场地狭小而无法进行大型压重堆载的项目。

归根到底是压重堆载反力的发展大大落后于国家土木工程的发展和大型基桩施工技术的发展。现在压重堆载反力的大型化上不去，不但对大型工程项目的安全埋入隐患，而且对国家大型岩土工程技术的发展起到了严重制约作用。

压重堆载法能适应多种情况，适应性最广，使用最多。为了大大降低堆载成本，压重反力装置很少考虑采用运输量庞大的预制金属材料和预制混凝土块，更多的是考虑施工现场的现成材料如泥土，砂、石料或水等，现场有钢筋也可用于压重堆载。目前压重堆载主要问题是，所有堆载都是属于散体堆载，其特点在于：1、堆载物间没有有效连接，堆不高，即使堆高了稳定性也差，不安全，无法检测。2、因其安全性，堆载重量上不去。3、上面的堆载物压下面的堆载物，堆在下面的堆载物要承受来自上面堆载物的巨大的重量，对下面堆载物承受压力的能力要求很高。4、若下面的堆载物是泥土，砂石、块石或是水箱(袋)等，堆高时，堆载物要横向运动，危险性增大。若是金属材料或混凝土预制件堆载可以实现较大吨位，国内大吨位(1000吨以上)基桩检测压重堆载基本上都是这两种堆载材料实施的。但金属材料或混凝土预制件也有很大缺点，就是运输量太大，而且是来回往复运输，运输时基本是大吨位车辆，且满载运输，对运输车辆损害大，对公路、桥梁造成很大负担甚至是伤害，同时吊装工作量也很大，运输费吊装费很高。施工现场运输对施工便道要求也很高，加固施工便道很费时费力。

水箱堆载可大大减少运输量和吊装工作量，但堆载高度不够高，而且上面水箱压下面水箱，下面水箱承重要求高，必然会在水箱中增加承重支撑，水箱成本也相应提高，最底层水箱承重最大成本更高、结构更复杂。为了减小水箱成本，需对水箱进行分层制造，但水箱分层后堆载时又不方便，需要区分堆放，不能将承重要求低的水箱堆载到底层。其次，水箱长度很长，水的侧压力对水箱侧壁相当不利，往往需要内拉加固，或加厚水箱壁厚度，可实施的吨位也不大，一般在1000吨左右。

因此，现有土木工程基桩检测时涉及到竖向抗压静载试验压重反力使用的压重堆载方法存在技术空白。急需提供一种安全、经济、快捷且能实现1000吨以上大吨位的压重堆载方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全、经济、快捷且能实现1000吨以上大吨位的土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法。

本发明的基本构思是：针对目前竖向抗压静载检测现状，采用一种安全、经济、快捷且能实现大吨位(1000吨以上)压重堆载的设备和方法，对国家岩土技术经济的发展具有十分重大意义。

本发明中所述压重堆载空心罐柱，以下也简称罐柱或压重罐柱。本发明中所述压重堆载平台，以下也简称压重平台。

设计原则：压重堆载是利用施工现场材料如土、水、砂、石等实施压重堆载，若平台正下方有非检测桩，就利用桩的抗拔力，从而减小压重堆载成本，增加压重吨位。罐柱能方便运输，其外形尺寸需满足运输相关要求。

其装置是采用罐柱状金属外壳，里面可装散体材料吨袋或水，根本上改变土箱、土袋和水箱，上下相互挤压，受力条件差，很难堆高的弱点。罐柱顶罐壁吊耳用螺栓相互连接，罐柱底端与平台顶钢板用螺栓相互连接，全部罐柱构成整体，增加整体稳定性。罐柱底端加底座，小吨位可不加底座。

设计条件：大吨位基桩承载力检测，平台荷重大，为了增加平台承载力，平台面积需增大，平台梁也增高。如1000吨主梁次梁高度之和按2米计，加上千斤顶高度、适当工作间隙和千斤垫板厚度，其总高可达3米左右。也就是说，压重堆载平台高3米，在3米高平台上进行压重堆载，重心高，平台支墩达3米高，平台的稳定性也降低，加之压重堆载体呈散体状，压重堆载重量大大受限。

设计方法：1、支墩。针对大型基桩承载力检测特点，对于压重堆载平台以下3米左右的空间，采用吊式罐柱法：即用罐柱装满石子、中粗砂等压缩性较低的散体材料，作为压重堆载平台的支墩，罐柱主要起到柱子承受竖向受压作用，罐柱上面用吊耳与平台矮梁相连，检测荷载加级时支墩罐柱的自重通过堆载平台梁加到桩上，从而节省了宝贵的3米高压重的堆载空间，也降低了压重堆载平台的整体重心高度。若按长度17.5米计算平台梁长度，压缩性较低的散体材料密度1.5吨/立方米，则3米高支墩的自重可达1200吨。

也就是说，传统压重堆载法没有开始堆载，本堆载方法就已经有1200吨的堆载了。换句话说，传统压重堆载法浪费了1200吨有效压重。如果压重平台以下自然地基土还可挖除，支墩罐柱还可下埋，支墩罐柱还可加长，压重还可增加。如果压重平台以下为软土或是水域，可在支墩罐柱下端加上无底加长罐柱，打入地基土中，利用加长罐柱在土中的侧摩阻力支撑平台，被检测桩加载试验时其支撑平台的侧摩阻力又成为抗拔力，增加平台有效压重。

如果罐柱底下地面有非检测桩，则采用筛底罐柱或无底罐柱，桩身钢筋穿过筛底与罐柱壁和平台梁连接，又可以增加压重反力。罐柱与反力桩连接后合力点必须与被检测桩中心重合。

必要时支墩罐柱也可装混凝土。

支墩罐柱：罐柱高度一般2-4米，直径1.0-2.5米。共分8种：边罐柱、一般罐柱、筛孔罐柱、中线罐柱、中心罐柱和无底罐柱及无底加长罐柱(上加长罐柱/下加长罐柱)，如果平台下地基为软土，或在水上检测，无法直接压重堆载，可采用下加长无底罐柱。

边罐柱壁厚10毫米，方形；一般罐柱壁厚6毫米，筛孔罐柱罐底钻孔，孔径不小于50毫米，中线罐柱下开拱形门，中心罐柱内设中心柱，中心柱采用壁厚20毫米方柱，内设置支撑垫和十字柱，柱外与罐柱内壁焊接支撑，承受较大压力，必要时填充支座砂浆或高强混凝土。罐柱材料采用Q235B。

压重堆载平台：支墩罐柱装满散体料后振实找平，散体须高出支墩罐柱和主梁100毫米，后铺钢板(以下称平台底层钢板)，平台底层钢板与主梁之间断开，不能有力的传递路线，钢板厚30毫米，但须露出支墩罐柱吊耳，方便与矮次梁连接。高次梁直接放在支墩罐柱上的平台底层钢板上，矮次梁中间下放薄型QFB非标千斤顶和垫块，并与主梁上QFB千斤顶之间预留不小于100毫米垂直自由净空距离，主梁垂直上升100毫米以内距离时矮次梁不与传力给主梁，矮次与平台顶层钢板间预留不小于50毫米垂直自由净空距离，支墩罐柱吊耳通过矮次梁上面的连接梁与矮次梁螺栓连接。压重堆载时平台次梁只受压力，受弯矩很小，可大大提高平台梁的使用寿命。

然后现在高次梁上满铺30毫米平台顶层钢板，并预留压重罐柱支腿孔，孔径300毫米，顶层钢板上安有高强地脚螺栓和预留孔，高强地脚螺栓用于固定压重罐柱底脚，预留孔用于压重罐柱底座液压支腿千斤顶穿过。最后在平台顶层钢板上放压重罐柱。压重罐柱底座必须与平台顶层钢板锚接，底座千斤顶穿过平台顶层钢板支撑在平台底层钢板上或矮次梁上的连接梁上。主梁用箱梁，次梁可用箱梁或工字钢，但必须保证矮次梁上、下垂直自由净空距离。

次梁此时相当条基，上铺带高强螺栓钢板后，形成了带高强螺栓的梁板基础结构，方便平台上安装压重罐柱。

没有安装压重罐柱时，高强螺栓戴上保护套，防止碰伤螺纹。

高次梁承受压重罐柱重量，矮次梁承受支墩罐柱重量，最先加载为高次梁，矮次梁和平台底层钢板最先起基础作用，最后矮次梁下千斤顶升高后矮次梁才把支墩罐柱的重量加载到被检测桩上。

平台材料采用Q235B，结构尺寸根据承重设计选用。

压重堆载：对于大吨位压重堆载，需加高罐柱高度，罐柱高度增加，其稳定性减小，堆载体对堆载平台影响加大，对平台下自然地基土要求高，为此，大位吨堆载时，高耸的罐柱先安装在矮次梁和平台底层钢板上，需要加载时通过压重罐柱的液压支腿回收加荷在平台顶层钢板上，再由平台梁及时把压重反力传到检测千斤顶和被检测桩上。也就是说，平台以上的压重及时被分成了两部分，一部分加到被检测桩上，由被检测桩承重，另一部分由平台的支墩罐柱和支墩罐柱下的自然地基土承重，支墩和地基土上压力大大减小。

其特点是：罐柱放在支墩上稳定好，由于平台以上的压重及时被分成了两部分，一部分加到被检测桩上，由被检测桩承重，罐柱基础对地基、支墩要求大大减小，方便大吨位堆载的实施。

压重堆载物荷重作用在地面，减小了平台荷重重负担，只有检测桩需加级荷载时，压重堆载物的荷重才短时作用在堆载平台支墩上，但很快就将通过平台梁和检测千斤顶把平台支墩上的荷重加到被检测桩上。因此，平台支墩和地基土受力很小，平台受力条件也大改善，根据检测时平台承重时间计算，平台承重时间可减少20％-500％，荷重越大，压重堆载时间越长，压重平台承重减少时间越多，大大增加了压平台的使用寿命。

可实现逐级分级堆载，超越现行规范JGJ106-2003要求：“压重宜在检测前一次加足…”而且做到了更加安全且不影响正常检测数据。

由于实现了分级堆载，压重对地基压力比以前传统堆载方法大大减小，减少了90％，有利于平台下自然地基土承载力满足平台上大吨位堆载要求。

平台以上罐柱分为一般罐柱，高耸罐柱和低矮罐柱。一般罐柱高6-12.5米，直径2.2米-4.2米，12.5米以上为高耸罐柱，6米以下为低矮罐柱。12米以下罐柱壁厚6毫米,12米以上罐柱底部壁厚10毫米。

平台以下罐柱分为，一般罐柱，边罐柱、中心线罐柱、中心罐柱、筛底罐柱和微型罐柱。壁厚10毫米，中心罐柱内设置支撑垫和十字钢柱，必要时罐柱内浇注高强混凝土。

此外，还有无底罐柱，无底加长罐柱，上加长罐柱壁厚6毫米，下加长罐柱壁厚10毫米。

罐柱材料采用Q235B，重型静载试验须加底座，一般静载试验(1000吨以下)无须罐柱底座也可进检测。

对于高耸罐柱来说，为了防止大风对高耸罐柱的影响，可以采用斜拉防风绳与其它桩相连接。空罐柱堆放时必须卧放在地面，不得竖立，防风吹倒。

罐柱立放须安装避雷针。

加载：最先加载到被检测桩上的压重是平台以上的压重罐柱重量，最后通过矮次梁下多个QFB千斤顶顶升把支墩罐柱的重量加到桩上。

压重加载方法：前一根桩卸载时，下一根桩可加载，节约卸载时间。

方法是：

第一根桩检测过程：先做罐柱地基或基础，安装支墩罐柱并装散体料，桩上安装标定后的千斤顶、安装主梁、安装平台底钢板(平台底钢板与主梁断开不能有力传递路线)，矮次梁下与主梁间安装QFB非标千斤顶，与平台底层钢板安垫块(保证矮次梁上、下垂直自由净空距离)，支墩罐柱吊耳与矮次梁连接，安装平台顶层钢板，在平台上方吊装压重罐柱，压重罐柱的千斤顶穿过平台顶层板钢板预留孔承放在矮次梁上和平台底层钢板上，伸出液压腿与平台保持5毫米间距(非接触即可)，第1次堆载加载(加散体料或水)，检测加载1级；堆载加载2次，检测加载2级；堆载加载3次，检测加载3级……最后加载支墩罐柱的荷载(堆载量为加载量的1.2倍)。检测卸载1级(最先卸支墩罐柱的荷载)，堆载卸载1次，检测卸载2级，堆载卸载2次，检测卸载3级，堆载卸载3次，检测卸载4级，堆载卸载4次，检测卸载5级，堆载卸载5次(结束1桩检测)。卸载时第2根桩可加载。

第2根桩及以后的桩检测过程：先做罐柱地基或基础，安装支墩罐柱并装散体料，桩上安装标定后的千斤顶、安装主梁、安装平台底钢板(平台底钢板与主梁断开不能有力传递路线)，矮次梁下与主梁间安装QFB非标千斤顶，与平台底层钢板安垫块(保证矮次梁上、下垂直自由净空距离)，支墩罐柱吊耳与矮次梁连接，安装平台顶层钢板，在平台上方吊装压重罐柱，压重罐柱的QFB非标千斤顶穿过平台顶层板钢板预留孔承放在矮次梁上和平台底层钢板上，伸出液压腿后压重罐柱底座与平台顶层钢板保持5毫米间距(非接触即可)，等第1根卸载。第1根桩卸载时第2根桩加1次级荷载并加1级荷载。以后上根桩卸载，下根桩堆载加载，荷载加级按现行规范执行。

可堆压重吨位：按17.5米正方平台计，总高按17.5米计，除了支墩3米(暂按3米计)平台上可堆载高度14.5米。若堆吨袋，散体材料密度按1.5吨/立方米，平台以上可堆压重6400吨，加上3米支墩自重1200吨共计7600吨。如果自然土能挖埋2米，支墩自重可达2000吨，总重可增加到8400吨。如果采用级配砂石，散体密度可达2.0吨/立方米，堆载总重增加25％，总重可达万吨。

若平台以上罐柱加清水，可压重堆载达4400吨，加上3米支墩自重1200吨，共可压重堆载5600吨。

总之：清水压重堆载，总重可达5600吨；一般砂石压重堆载,总重可达8400吨；级配砂石压重堆载，总重可达万吨(此时压重平台对平台下地基承载力要求高达400kpa以上)。当然砂石压重堆载和级配砂石压重堆载也可加水综合实施。

小吨(一般)位压重堆载的吊式压重堆载法：小吨位压重堆载法其中之一，主梁较高时，1200吨以下，支墩重量足够检测加级荷载时，可实现堆载平台不堆载即可进行检测，全部压重均吊在平台矮梁上。这称为吊式压重堆载法。主梁较低时，主梁下加中心罐柱，通过中心罐柱把主梁上的压力传给检测千斤顶和被检测桩上，也可实施吊式压重堆载法。小吨(一般)位压重堆载其中之另一，罐柱不伸出液压支腿，底座直接放在堆载平台上堆载或不用底座直接放在堆载平台上堆载，该方法也适用土木工程其他小型(一般)压重堆载和地基预压等。

社会经济效益：本压重堆载方法可简单实现大吨位压重堆载的实施，其社会经济效益十分显著：用散体材料吨袋罐柱压重堆载，与混凝土预制件相比，在同一中等城市市区内运费可节约60％以上，吊装费相近。用清水压重堆与混凝土预制件相比，在同一中等城市市区内，运费可节约80％以上，吊装费也可节约80％以上。不在同一中等城市市区或在大城市，运距较远时其运输费相差更大，运费节约更多。

更重要的是减少了大型满载重车对公路、桥梁的损害，增加了公路桥梁的寿命，也减小了压重物对车辆的损害，节约了油料，减小了废气排放，净化了空气，保护了环境。

罐柱压重堆载罐柱荷重对平台梁作用时短，增加平台使用寿命。

支墩罐柱群在平台下组成的支墩，不再是传统意义上的简单支墩，相当于人工地基，支墩稳定性好，可靠性高，不但能保证平台以上堆载大吨位的实施而且平稳可靠，更能保证平台堆载和支墩组成的整个堆载系统的安全，能最大限度保证大吨位检测工作的安全。以前静载试验安全事故基本上是由于支墩失稳或支墩下地基失稳引起。

由于压重平台具有压重荷载分配调节作用，压重平台以上压重堆载可逐级分级实施，压重堆载对平台、支墩及支墩下地基的压力大大减小，减小了90％(即9级荷载)，平台下地基变形小不易失稳，地基可靠性大大提高，也能最大限度保证大吨位检测工作的安全。

最重要是罐柱压重堆载使大吨位静载试验压重堆载简单化，容易实施，不再是难度大，危险性高的工作，成本也大大降低，可普遍采用，能促进大吨位地基基础技术水平的提高，保证大吨位地基基础工程项目的安全性和可靠性。

也使一般吨位压重堆载更简单、更容易、更安全、成本更低。

本发明中所述基桩是桩基础的简称，是一种广义的深基础。

具体来说，本发明所述的土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法，其特征是按照以下步骤进行：

a、搭建压重平台支墩，并确定压重平台、平台支墩、主梁与试验桩之间的垂直距离，确保把检测千斤顶、主梁、高次梁、矮次梁及平台顶底板钢板等设备安装到准确空间位置，其中包括平面位置及标高；

b、在步骤a的压重平台上吊装压重堆载空心罐柱，其底座下的液压支腿QFB非标千斤顶穿过平台顶层钢支撑在平台底层钢板上或矮次梁上的连接梁上；第一根压重堆载空心罐柱与试验桩轴心线重合；围绕第一根压重堆载空心罐柱吊装其他压重堆载空心罐柱并填满整个平台，总之填满整个平台后罐柱群的合力点必须与被检测桩的桩中心重合；吊装压重堆载空心罐柱时，相邻压重堆载空心罐柱之间通过固定件横向固定连接；

c、完成步骤b后，向第一根压重堆载空心罐柱中吊装散体吨袋或加注清水；围绕第一根压重堆载空心罐柱，依次向相邻压重堆载空心罐柱中吊装吨袋或加注清水；并在这个过程中通过压重堆载空心罐柱底部的液压千斤顶调整压重堆载空心罐柱始终保持垂直于压重平台；罐柱群的合力点始终与被检测桩中心重合；

d、完成步骤c后，打开压重罐柱支腿千斤顶回油管路截止阀，压重罐柱压重加到压重平台顶层钢板上，接着启动压重平台主梁与试验桩之间的液压千斤顶对试验桩进行加载检测，加载过程按现行规范进行操作；

e、循环c和d步骤直到平台以上压重罐柱的可加载压重加完为止，可加载量为平台以上压重罐柱总重的83.33％；

f、加完平台以上压重罐柱的可加载压重后，检测千斤顶要加下一级荷载时，开启矮次梁下主梁上的千斤顶，把支墩罐柱的压重加到主梁上，接着检测千斤顶加载下一级荷载，按规范加载规定到终止加载；

g、试验终止加载后，进行卸载，按规范要求分5次遂级卸完；先卸支墩罐桩压重，再卸平台以上压重罐柱压重；卸完平台上压重罐柱的一级荷载后，卸平台以上压重罐柱的二级荷载时，将平台以上第一级卸载量相应的压重罐柱千斤顶升起，压重罐柱离开压重平台其压重加到支墩罐柱上，即可从压重平台卸掉，也即从支墩罐柱上搬运走1个级卸载荷载相应压重罐柱的压重；重复该操作过程直到卸载为零；完成1根试验桩的全部检测过程；加载过程中若有压重罐柱倾斜，则开启调平千斤顶扶正压重罐柱。

本发明中所述步骤a中压重平台的制作过程可以为，将支墩罐柱装满散体料后振实找平，散体须高出支墩罐柱和主梁100毫米，后铺钢板，平台底层钢板与主梁之间断开，不能有力的传递路线，钢板厚30毫米，但须露出支墩罐柱吊耳，方便与矮次梁的连接；高次梁直接放在支墩罐柱上的平台底层钢板上，平台底层钢板上放垫块后再把矮次梁放在垫块上，矮次梁与主梁之间放置薄型QFB非标千斤顶，并与主梁上QFB千斤顶之间预留不小于100毫米垂直自由净空距离，主梁垂直上升100毫米以内距离时矮次梁不传力给主梁，矮次梁与平台顶层钢板间预留不小于50毫米垂直自由净空距离；支墩罐柱吊耳与矮次梁连接；然后高次梁上满铺30毫米顶层钢板，并预留压重罐柱支腿孔，孔径300毫米，顶层钢板上安有高强地脚螺栓和预留孔；高强地脚螺栓用于固定压重罐柱底脚，预留孔用于罐柱底座千斤穿过平台顶层钢板；最后在顶层钢板上放置压重罐柱；压重罐柱底座必须与顶层钢板锚接；主梁用箱梁，高次梁和矮次梁可用箱梁或工字钢，但必须保证矮次梁与主梁上QFB千斤顶之间的100毫米垂直自由净空距离，与平台顶层钢板间50毫米垂直自由净空距离；高次梁和矮次梁此时相当于条基，平台梁最后形成了井字结构，上铺带高强螺栓钢板后，形成了带高强螺栓的梁板基础结构，方便平台上安装压重堆载空心罐柱；没有安装压重堆载空心罐柱时，高强螺栓戴上保护套，防止碰伤螺纹；高次梁最后承受压重堆载空心罐柱重量，矮次梁最后承受支墩罐柱重量，最先加载为高次梁，矮次梁和平台底层钢板最先起罐柱底座基础作用，最后矮次梁下千斤顶升高后矮次梁才把支墩罐柱的重量加载到主梁和桩上；平台材料采用Q235B，结构尺寸根据承重设计选用。

本发明中所述步骤b中，压重堆载空心罐柱可以先安装在矮次梁和平台底层钢板上，需要加载时通过压重堆载空心罐柱的液压支腿回收加荷在平台顶层钢板上，再由平台梁及时把压重反力传到检测千斤顶和被检测桩上；也就是说，平台以上的压重被分成了两部分，一部分加到被检测桩上，由被检测桩承重，另一部分由平台的支墩罐柱和支墩罐柱下的自然地基土承重。

本发明中所述步骤a中针对大型基桩承载力检测特点，对于压重堆载平台以下3米左右主梁及千斤顶安装的空间，可以采用吊式罐柱法，即用罐柱装满石子、中粗砂等压缩性较低的散体材料，作为压重堆载平台的支墩，罐柱主要起到柱子的竖向受压作用，罐柱上面用吊耳与平台矮梁相连，检测荷载加级时支墩罐柱的自重通过堆载平台矮梁和主梁加到被检测桩上，从而节省了宝贵的3米高压重的堆载空间，也降低了压重堆载平台的整体重心高度。

本发明中方法所涉及到的装置是采用罐柱状金属外壳制成的土木工程用大型基桩压重堆载罐柱，包括支墩罐柱、压重堆载空心罐柱等2大类，平台上采用的大型基桩压重堆载罐柱具有压重堆载基体，所述压重堆载基体由相邻的压重堆载空心罐柱之间通过固定件固定连接构成，所述压重堆载空心罐柱的上部具有开口，所述压重堆载空心罐柱的底部封闭，所述压重堆载空心罐柱的底部外表面边缘内按照以圆心0角度、90角度、180角度和270角度分别固定安装有液压千斤顶。所述压重堆载空心罐柱的上端和下端均可连接加长。这样一来，当使用时，向竖立的压重堆载空心罐柱中加入吨袋散体材料或者清水或者级配砂石等等，竖立的压重堆载罐柱如果出现倾斜，即可通过底部安装的液压千斤顶进行平衡调节，始终让竖立的压重堆载罐柱保持垂直于地面的竖立状态。进而有效保证压重堆载的堆高，以增加压重堆载整体的重量，实现安全、经济、快捷的大吨位压重堆载。

本发明中上述压重堆载空心罐柱的横截面可以为圆环形或方框形或空心多边形。只要所述压重堆载空心罐柱中能够加入吨袋散体材料或者清水或者级配砂石等等施工现场能找到的材料即可。

本发明中上述压重堆载空心罐柱的底部外表面边缘可以按照以圆心45角度、135角度、225角度和315角度分别固定安装有与压重堆载空心罐柱长度(高度)方向平行的液压稳定柱。当安装有稳定柱后，就能够让稳定柱穿过平台顶层钢板，直接与地基接触(即平台底层钢板)，此时的压重堆载空心罐柱的底部连同液压千斤顶与平台存在间隙，让压重堆载空心罐柱的重量直接加载在地基上；当需要对基桩检测时，只需要将液压稳定柱的回油截止阀打开，让压重堆载空心罐柱的重量下落到平台上，进而通过平台将重量传递至被检测基桩。这样一来，在不需要对基桩进行检测时，如压重堆载的所需时间这个过程，直至压重堆载完毕，所有压重的重量均加载在支墩上而不是平台上，不仅稳定性高，而且对平台没有伤害；一旦需要进行检测时，再将压重堆载的重量在短时间内转移至平台然后传递到被检测桩上，平台所受到的伤害只是重量转移的短时间内，大大延长了平台的寿命。无需如现有检测装置，至始至终全部重量加载在平台上；检测前，平台被压重堆载重量挤压凹陷弯曲；检测中，平台将压重堆载重量加载于土木工程基桩这一点上呈现凸出弯曲。平台所受到压重堆载重量持续挤压，损害极大。检测一次后，如需再次检测，需要对平台进行加固，重新计算其承重数值，方能避免平台损害导致的事故发生。

本发明所述压重堆载空心罐柱的底部内还可以具有底座，所述底座呈半圆球凸起状或半圆球凹陷状。这样一来，就可以有效的改变压重堆载空心罐柱的底部受力状况，将大幅增加压重堆载空心罐柱的底部的抗压能力，并且，当所述底座呈半圆球凸起状时，压重堆载空心罐柱的大部分重量被分配到底部边缘，更加适合底部外表面边缘固定安装的液压千斤顶调节平衡。所述压重堆载空心罐柱上还可以开设有排水口，让加注的清水能方便的通过排水口转移到需要的地方。

本发明所述压重堆载空心罐柱相比现有技术中的水箱，可承受较大的竖向垂直力。

换句话说，本发明中所述的大型桩基压重堆载罐柱，与以前的堆载方法存在以下几点不同：1、平台以下实现吊式压重，支墩、压重双作用。2、罐柱群构成了人工地基，而不再是传统意义上简单的支墩，使支墩更稳固可靠。3、平台以上压重落地。4、各压重物竖向成整体且(即罐柱)平衡可调。5、罐柱群相互连接成为一个整体，6、工作时载重通过平台梁及时传到被检测桩，平台具有调节分配压重堆载的功能。7、支墩和地基受力大大减小。8、设有防风绳。9、设有避雷针。

需要强调的是：现有技术中需要解决的技术问题是如何实现大吨位压重堆载，由于现有技术中采用的砂袋、石袋、土袋、水袋、砂箱、石箱、土箱、水箱，金属材料，混凝土预制件，条石、块石等所有堆载都是属于散体堆载，堆载物间没有有效连接，堆不高重量就上不去，即使堆高了重量达到了但稳定性就差，不安全，无法检测。另外，上面的堆载物压下面的堆载物，一层一层的依次堆上去，堆在下面的堆载物要承受来自上面堆载物的巨大的重量，并且要保持结构稳定性，对下面堆载物承受压力的能力要求很高。若下面的堆载物是泥土，砂石、块石或是水箱(袋)等，堆高时，堆载物会横向运动，导致垮塌，危险性增大。而本发明所述的压重堆载空心罐柱可以有效保持高度，装入压重堆载空心罐柱内的散体材料或者清水无法横向运动，并且不用要求其在承受上面材料重量时保持结构稳定性，也即装入压重堆载空心罐柱内的散体材料或者清水与压重堆载空心罐柱形成了一个稳定的整体。因而能将堆载重量大幅提升。其次，相邻压重堆载空心罐柱之间通过固定件固定连接后，能轻松实现大吨位堆载重量，并且整体稳定、安全、便于检测。本发明中所述压重堆载空心罐柱在使用时，可以单根使用(小吨位)，也可以多根结合使用(大吨位)。在平台以上起到罐柱的作用，在平台以下既是罐柱，也可以是桩的作用，如检测桥梁的桩基时，可将压重堆载空心罐柱下端连接加长，打入水底起到桩的作用。

同时通过压重平台的压重荷载分配调节功能，使平台上巨大的压重荷载分批次快速传递到被检测桩上，大大减轻了平台下地基的有效附加荷载，为大吨位堆载的实施提供了地基保障，方便大吨位堆载的实施。

在经济性方面，现有技术中的预制金属材料和预制混凝土块作为压重堆载，检测时需要的就是其重量，而运输中只有将其全部重量进行搬运，不仅对车辆、道路和桥梁均有损伤，而且运输费用昂贵。相比预制金属材料和预制混凝土块，本发明中所述压重堆载空心罐柱只有在检测现场吊装吨袋或灌注清水时才是全重状态，而运输过程中，只有压重堆载空心罐柱自身重量，因此能节约60％以上的运输费用。相比现有技术中的水箱产品，由于本发明的压重堆载空心罐柱不用一层一层竖向叠加去增加重量，而是每一根均单独竖立使用，其结构相同，无需分别制造，也无需区别使用。并且由于其并不用承受其他压重堆载空心罐柱的重量，其自身结构相当稳定，可以反复使用，寿命更长。

必要时，本发明中方法所涉及的压重堆载材料也可以直接采用预制金属材料和/或预制混凝土块。

本发明中方法需要解决的技术问题是如何实现1000吨以上大吨位的堆载，进而在实现了大吨位堆载的基础上解决了如何让地基能承受大吨位的堆载而不至于塌陷。同时，本方法能使现有小吨位的堆载更加方便、更加快捷、成本更低。

与前述现有同类产品相比，本发明的土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法既安全、经济、快捷又能实现1000吨以上大吨位的堆载。使一般吨位的堆载更简单、更快捷。

本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

附图说明

图1是实施例1中土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法所涉及到的压重堆载空心罐柱的结构示意图。

图2是图1的仰视图。

图3是实施例1中土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法的压重堆载示意图。

图4是实施例2中土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法的压重堆载示意图。

图5是图4的A—A剖视放大图。

具体实施方式

实施例1：如图1～3所示，本实施例中所述的土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法，其特征是按照以下步骤进行：

a、搭建压重平台支墩，并确定压重平台、平台支墩、主梁与试验桩之间的垂直距离，确保把检测千斤顶、主梁、高次梁、矮次梁及平台顶底板钢板等设备安装到准确空间位置，其中包括平面位置及标高；

b、在步骤a的压重平台上吊装压重堆载空心罐柱，其底座下的液压支腿QFB非标千斤顶穿过平台顶层钢支撑在平台底层钢板上或矮次梁上的连接梁12上；第一根压重堆载空心罐柱与试验桩轴心线重合；围绕第一根压重堆载空心罐柱吊装其他压重堆载空心罐柱并填满整个平台，总之填满整个平台后罐柱群的合力点必须与被检测桩的桩中心重合；吊装压重堆载空心罐柱时，相邻压重堆载空心罐柱之间通过固定件横向固定连接；

c、完成步骤b后，向第一根压重堆载空心罐柱中吊装散体吨袋或加注清水；围绕第一根压重堆载空心罐柱，依次向相邻压重堆载空心罐柱中吊装吨袋或加注清水；并在这个过程中通过压重堆载空心罐柱底部的液压千斤顶调整压重堆载空心罐柱始终保持垂直于压重平台；罐柱群的合力点始终与被检测桩中心重合；

d、完成步骤c后，打开压重罐柱支腿千斤顶回油管路截止阀，压重罐柱压重加到压重平台顶层钢板上，接着启动压重平台主梁与试验桩之间的液压千斤顶对试验桩进行加载检测，加载过程按现行规范进行操作；

e、循环c和d步骤直到平台以上压重罐柱的可加载压重加完为止，可加载量为平台以上压重罐柱总重的83.33％；

f、加完平台以上压重罐柱的可加载压重后，检测千斤顶要加下一级荷载时，开启矮次梁下主梁上的千斤顶，把支墩罐柱的压重加到主梁上，接着检测千斤顶加载下一级荷载，按规范加载规定到终止加载；

g、试验终止加载后，进行卸载，按规范要求分5次遂级卸完；先卸支墩罐桩压重，再卸平台以上压重罐柱压重；卸完平台上压重罐柱的一级荷载后，卸平台以上压重罐柱的二级荷载时，将平台以上第一级卸载量相应的压重罐柱千斤顶升起，压重罐柱离开压重平台其压重加到支墩罐柱上，即可从压重平台卸掉，也即从支墩罐柱上搬运走1个级卸载荷载相应压重罐柱的压重；重复该操作过程直到卸载为零；完成1根试验桩的全部检测过程；加载过程中若有压重罐柱倾斜，则开启调平千斤顶扶正压重罐柱。

本实施例中方法所涉及到的平台上的压重堆载基体由压重堆载空心罐柱1构成，所述相邻的压重堆载空心罐柱1之间通过固定件2固定连接，所述压重堆载空心罐柱1的上部具有进口。

本实施例中所述压重堆载空心罐柱1的底部封闭，所述压重堆载空心罐柱1的底部外表面边缘按照以圆心0角度、90角度、180角度和270角度分别固定安装有液压千斤顶3。

实施例2：如图4～5所示，本实施例中所述的土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法，与实施例1相似，所不同的是所述步骤a中压重平台的制作过程为，将支墩罐柱4装满散体料后振实找平，散体须高出支墩罐柱和主梁100毫米，后铺钢板，平台底层钢板与主梁之间断开，不能有力的传递路线，钢板厚30毫米，但须露出支墩罐柱吊耳11，方便与矮次梁5的连接；高次梁直接放在支墩罐柱上的平台底层钢板上，平台底层钢板上放垫块后再把矮次梁放在垫块上，矮次梁与主梁之间放置薄型QFB非标千斤顶，并与主梁上QFB千斤顶10之间预留不小于100毫米垂直自由净空距离，主梁垂直上升100毫米以内距离时矮次梁不传力给主梁，矮次梁与平台顶层钢板间预留不小于50毫米垂直自由净空距离；支墩罐柱吊耳与矮次梁连接；然后高次梁9上满铺30毫米顶层钢板，并预留压重罐柱支腿孔，孔径300毫米，顶层钢板上安有高强地脚螺栓和预留孔；高强地脚螺栓用于固定压重罐柱底脚，预留孔用于罐柱底座千斤穿过平台顶层钢板；最后在顶层钢板上放置压重罐柱；压重罐柱底座必须与顶层钢板锚接；主梁用箱梁，高次梁和矮次梁可用箱梁或工字钢，但必须保证矮次梁与主梁上QFB千斤顶之间的100毫米垂直自由净空距离，与平台顶层钢板间50毫米垂直自由净空距离；高次梁和矮次梁此时相当于条基，平台梁最后形成了井字结构，上铺带高强螺栓钢板后，形成了带高强螺栓的梁板基础结构，方便平台上安装压重堆载空心罐柱；没有安装压重堆载空心罐柱时，高强螺栓戴上保护套，防止碰伤螺纹；高次梁最后承受压重堆载空心罐柱重量，矮次梁最后承受支墩罐柱重量，最先加载为高次梁，矮次梁和平台底层钢板最先起罐柱底座基础作用，最后矮次梁下千斤顶升高后矮次梁才把支墩罐柱的重量加载到主梁和桩上；平台材料采用Q235B，结构尺寸根据承重设计选用。矮次梁5下方设置有矮次梁垫块14。

本实施例所述步骤b中，压重堆载空心罐柱先安装在矮次梁和平台底层钢板13上，需要加载时通过压重堆载空心罐柱的液压支腿回收加荷在平台顶层钢板上，再由平台梁及时把压重反力传到检测千斤顶6和被检测桩7上；也就是说，平台以上的压重被分成了两部分，一部分加到被检测桩上，由被检测桩承重，另一部分由平台的支墩罐柱和支墩罐柱下的自然地基土承重。

本实施例所述步骤a中针对大型基桩承载力检测特点，对于压重堆载平台以下3米左右主梁8及千斤顶安装的空间，采用吊式罐柱法，即用罐柱装满石子、中粗砂等压缩性较低的散体材料，作为压重堆载平台的支墩，罐柱主要起到柱子的竖向受压作用，罐柱上面用吊耳与平台矮梁相连，检测荷载加级时支墩罐柱的自重通过堆载平台矮梁和主梁加到被检测桩上，从而节省了宝贵的3米高压重的堆载空间，也降低了压重堆载平台的整体重心高度。

Claims (3)

1.一种土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法，其特征是按照以下步骤进行：

a、搭建平台支墩，并确定压重平台、平台支墩、主梁与检测桩之间的垂直距离，确保把检测千斤顶、主梁、高次梁、矮次梁、平台顶层钢板及平台底层钢板设备安装到准确空间位置，其中包括平面位置及标高；针对大型基桩承载力检测特点，对于压重平台以下3米高空间的主梁及检测千斤顶的安装，采用吊式罐柱法，即用罐柱装满石子、中粗砂压缩性较低的散体材料，作为压重平台的支墩，罐柱起到柱子的竖向受压作用，罐柱上面用吊耳与压重平台矮次梁相连，检测荷载加级时平台支墩的自重通过压重平台矮次梁和主梁加到被检测桩上，从而节省了3米高压重的堆载空间，也降低了压重平台的整体重心高度；

b、在步骤a的压重平台上吊装压重堆载空心罐柱，压重堆载空心罐柱底座下的QFB非标千斤顶穿过平台顶层钢板在平台底层钢板上或矮次梁上的连接梁上；第一根压重堆载空心罐柱与检测桩轴心线重合；围绕第一根压重堆载空心罐柱吊装其他压重堆载空心罐柱并填满整个压重平台，总之填满整个压重平台后压重堆载空心罐柱群的合力点必须与被检测桩的桩中心重合；吊装压重堆载空心罐柱时，相邻压重堆载空心罐柱之间通过固定件横向固定连接；

c、完成步骤b后，向第一根压重堆载空心罐柱中吊装散体吨袋或加注清水；围绕第一根压重堆载空心罐柱，依次向相邻压重堆载空心罐柱中吊装散体吨袋或加注清水；并在这个过程中通过压重堆载空心罐柱底部的QFB非标千斤顶调整压重堆载空心罐柱始终保持垂直于压重平台；压重堆载空心罐柱群的合力点始终与被检测桩中心重合；

d、完成步骤c后，打开压重堆载空心罐柱底部的QFB非标千斤顶回油管路截止阀，压重堆载空心罐柱压重加到平台顶层钢板上，接着启动压重平台主梁与检测桩之间的检测千斤顶对检测桩进行加载检测，加载过程按现行规范进行操作；

e、循环c和d步骤直到压重平台以上压重堆载空心罐柱的可加载压重加完为止，可加载量为压重平台以上压重堆载空心罐柱总重的83.33%；

f、加完压重平台以上压重堆载空心罐柱的可加载压重后，检测千斤顶要加下一级荷载时，开启矮次梁下主梁上的薄型QFB非标千斤顶，把平台支墩的压重加到主梁上，接着检测千斤顶加载下一级荷载，按规范加载规定到终止加载；

g、试验终止加载后，进行卸载，按规范要求分5次逐级卸完；先卸平台支墩压重，再卸压重平台以上压重堆载空心罐柱压重；卸完压重平台上压重堆载空心罐柱的一级荷载后，卸压重平台以上压重堆载空心罐柱的二级荷载时，将压重平台以上第一级卸载量相应的QFB非标千斤顶升起，压重堆载空心罐柱离开压重平台其压重加到平台支墩上，即可从压重平台卸掉，也即从平台支墩上搬运走1个级卸载荷载相应的压重；重复该操作过程直到卸载为零；完成1根检测桩的全部检测过程；加载过程中若有压重堆载空心罐柱倾斜，则开启调平QFB非标千斤顶扶正压重堆载空心罐柱。

2.如权利要求1所述的土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法，其特征是所述步骤a中压重平台的制作过程为，将平台支墩装满散体料后振实找平，散体须高出平台支墩和主梁100毫米后铺平台底层钢板，平台底层钢板与主梁之间断开，不能有力的传递路线，平台底层钢板厚30毫米，但须露出平台支墩吊耳，方便与矮次梁的连接；高次梁直接放在平台支墩上的平台底层钢板上，平台底层钢板上放垫块后再把矮次梁放在垫块上，矮次梁与主梁之间放置薄型QFB非标千斤顶，并与主梁上薄型QFB非标千斤顶之间预留不小于100毫米垂直自由净空距离，主梁垂直上升100毫米以内距离时矮次梁不传力给主梁，矮次梁与平台顶层钢板间预留不小于50毫米垂直自由净空距离；平台支墩吊耳与矮次梁连接；然后高次梁上满铺30毫米厚的平台顶层钢板，并预留压重堆载空心罐柱支腿孔，孔径300毫米，平台顶层钢板上安有高强地脚螺栓和预留孔；高强地脚螺栓用于固定压重堆载空心罐柱底脚，预留孔用于QFB非标千斤顶穿过平台顶层钢板；最后在平台顶层钢板上放置压重堆载空心罐柱；压重堆载空心罐柱底座必须与平台顶层钢板锚接；主梁用箱梁，高次梁和矮次梁用箱梁或工字钢，但必须保证矮次梁与主梁上薄型QFB非标千斤顶之间有100毫米垂直自由净空距离，与平台顶层钢板间有50毫米垂直自由净空距离；高次梁和矮次梁此时相当于条基，高次梁和矮次梁最后形成了井字结构，上铺带高强地脚螺栓的平台顶层钢板后，形成了带高强地脚螺栓的梁板基础结构，方便压重平台上安装压重堆载空心罐柱；没有安装压重堆载空心罐柱时，高强地脚螺栓戴上保护套，防止碰伤螺纹；高次梁最后承受压重堆载空心罐柱重量，矮次梁最后承受平台支墩重量，最先加载为高次梁，矮次梁和平台底层钢板最先起基础作用，最后矮次梁下薄型QFB非标千斤顶升高后矮次梁才把平台支墩的重量加载到主梁和检测桩上；压重平台材料采用Q235B钢材，结构尺寸根据承重设计选用。

3.如权利要求2所述的土木工程用竖向抗压静载试验大型基桩地面压重堆载方法，其特征是所述步骤b中，压重堆载空心罐柱先安装在矮次梁和平台底层钢板上，需要加载时通过压重堆载空心罐柱的液压支腿回收加荷在平台顶层钢板上，再由高次梁和矮次梁及时把压重反力传到检测千斤顶和被检测桩上；也就是说，压重平台以上的压重被分成了两部分，一部分加到被检测桩上，由被检测桩承重，另一部分由压重平台的平台支墩和平台支墩下的自然地基土承重。