CN107313472A - 预应力管桩桩端承载力测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力管桩桩端承载力测试装置及方法，属于测试设备领域。通过内有中空通道的锥形桩靴来实现空心预应力管桩桩端土的加固；通过桩端承载力测试装置来实现预应力管桩桩端承载力的定量估计，从而更精确掌握施工完成后的预应力管桩的承载力特性。该方法原理简单可靠，操作简便，适用工况广泛，受现场施工条件影响较小。

Description

预应力管桩桩端承载力测试装置及方法

技术领域

本发明属于测试设备领域，具体涉及一种用于预应力管桩桩端承载力测试装置及方法。

背景技术

桩基工程作为工程建设中的一项重要环节，对整个工程的质量与经济效益都有着举足轻重的影响。在桩基工程中，预应力管桩具有质量稳定可靠、桩身混凝土强度高、耐锤打性好、施工周期短、对环境影响小、单位承载力造价低等优点，近几年已被广泛应用于建筑物和构筑物的基础工程中。

但预应力管桩在实际工程施工过程由于施工方法不当，容易出现质量隐患，往往达不到所需要的效果，大量实践资料表明，施工完成后预应力管桩其桩侧摩阻力一般能够满足设计要求，但桩端阻力由于预应力管桩的上浮等原因容易出现比设计值偏低的情况，从而影响预应力管桩的安全正常使用。因此，开发一种能够直接测试施工完成后的预应力管桩桩端承载力的装置和方法对于保证基础的安全使用尤为重要。

发明内容

考虑到施工完成后的预应力管桩其桩端承载力值容易出现偏低的情况，从而使得预应力管桩的承载力不满足设计要求，因此需要尽可能的对桩端土进行加固，并发明一套用于预应力管桩桩端承载力测试的装置和方法对其进行检验，以保证桩基的施工质量。

解决具体技术问题采用的技术方案是：

预应力管桩桩端承载力测试装置，其包括预应力管桩桩身、锥形桩靴和内置承载力测试装置，锥形桩靴分为嵌入部分和锥体部分，嵌入部分嵌于预应力管桩桩身底部使两者连接为一体；所述的内置承载力测试装置包括由流体驱动胀缩的膨胀囊和由流体驱动的千斤顶，膨胀囊以及千斤顶放置于预应力管桩桩身内部，且千斤顶顶于膨胀囊和锥形桩靴的嵌入部分之间；膨胀囊的囊腔以及千斤顶的流体入口分别通过管道连接至预应力管桩桩顶；所述膨胀囊在膨胀后能够与预应力管桩桩身内腔形成用于为千斤顶提供反向推力的过盈配合。

作为优选，锥形桩靴中开设连通所述嵌入部分顶面以及侧面底部的中空通道，用于通过通道进行桩底注浆。

作为优选，所述的流体为气体和/或液体。

作为优选，所述的膨胀囊由位于中心的硬质柱体以及包裹于硬质柱体周向的囊体组成，所述的硬质柱体用于为千斤顶提供着力点。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述预应力管桩桩端承载力测试装置的桩端承载力测试方法，其步骤如下：

步骤1、在预应力管桩沉桩之前，将锥形桩靴的嵌入部分插装至桩端，而后将组装完成的预应力管桩沉入预定位置，然后根据设计及施工要求，通过锥形桩靴上预留的中空通道进行桩端土注浆加固的施工操作；

步骤2、将内置承载力测试装置放入桩身空间内预定位置，而后通过与膨胀囊相连的管道向膨胀囊内注入流体，使其膨胀并压紧于预应力管桩桩身内侧，从而实现装置的固定；而后通过与千斤顶相连的管道向千斤顶内注入流体，使其施加压力于锥形桩靴并传递至桩端土中，从而得出桩端土的P-S曲线，由此得到预应力管桩的桩端承载力大小；

步骤3、测试完成后，通过管道将膨胀囊和千斤顶中的流体进行释放，并将整个装置从预应力管桩桩身内取出，以待进行下一组测试。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的预应力管桩桩端承载力测试装置和方法，可用于对施工完成后的预应力管桩的桩端承载力进行快速测试，而无需其他大型机械设备的辅助；

2.在预应力管桩桩端安装带有中空通道的锥形桩靴，可以在通过桩底注浆来实现对桩端土的加固，可在一定程度上提高桩端承载力；

3.预应力管桩桩端承载力测试的装置可以重复利用，能够有效的降低测试成本。

附图说明

图1内置承载力测试装置的结构示意图；

图2为预应力管桩桩端承载力测试装置结构整体示意图；

图中：锥形桩靴1、预应力管桩桩身2、第一管道3、第二管道4、膨胀囊5、千斤顶6、流体7。

具体实施方式

下面结合附图和实施步骤对本发明进一步说明。

如图1和2所示，一种预应力管桩桩端承载力测试装置，该测试装置是由预应力管桩以及内置于预应力管桩桩中的内置承载力测试装置组成的。其所适用的预应力管桩桩包括中空的预应力管桩桩身2和锥形桩靴1，锥形桩靴1分为嵌入部分和锥体部分，嵌入部分嵌于预应力管桩桩身2底部使两者连接为一体。由于预应力管桩在沉桩之后，容易产生桩身上浮现象，从而使桩端承载力比设计值偏低，影响预应力管桩的安全正常使用。因此，本实施例中，在锥形桩靴1中开设中空通道，用于通过通道进行桩底注浆。中空通道连通嵌入部分的顶面以及嵌入部分侧面，其注浆出口刚好位于嵌入部分侧面底部(靠近锥体部分顶面位置)。假如桩身出现上浮，桩身便会于锥形桩靴1的锥体部分顶面出现一定的间隙，此时可以通过中空通道进行压力注浆，填补此处的缝隙，将预应力管桩桩、锥形桩靴1以及桩端土重新融合为一体，提高桩端承载力。

如图1所示，内置承载力测试装置包括由流体7驱动胀缩的膨胀囊5和由流体7驱动的千斤顶6，膨胀囊5以及千斤顶6在未充气情况下，其截面小于桩身内腔，因此能够放置于预应力管桩桩身2内部且上下移动。膨胀囊5由位于中心的硬质柱体以及包裹于硬质柱体周向的囊体组成，硬质柱体可采用刚性材料制成，千斤顶6一端直接支顶于该硬质柱体上，用于作为着力点，囊体需要采用高强耐磨的弹性材料，以防止在于桩身摩擦过程中出现破损。囊体的囊腔用于存储流体7，囊腔通过贯穿硬质柱体的第一管道3连接至桩顶，通过泵等设备向其中注入气体或液体。千斤顶6的流体7入口也通过第二管道4连接至预应力管桩桩顶，用于向其中注入气体或液体。当然，注入的流体7不同时，千斤顶6也需要进行相应的选型。当需要进行承载力测试时，将内置承载力测试装置沉至一定的深度，使千斤顶6顶于膨胀囊5和锥形桩靴1的嵌入部分之间。此时，由于膨胀囊5未充气，无法为千斤顶6提供充足的反向支撑力。因此，首先使膨胀囊5膨胀，与预应力管桩桩身2内腔形成过盈配合，通过足够的摩擦力为千斤顶6提供反向推力。然后，在向千斤顶6中注入流体7，千斤顶6通过锥形桩靴1对桩端土施加压力，并监测其沉降

基于上述预应力管桩桩端承载力测试装置，还可以提供一种桩端承载力测试方法，步骤如下：

步骤1、在预应力管桩沉桩之前，将锥形桩靴1的嵌入部分插装至桩端，需要保证其安装的可靠性。而后将组装完成的预应力管桩沉入预定位置，然后根据预先的工程设计及现场施工的要求，将注浆管对准锥形桩靴1上预留的中空通道进行桩端土注浆加固的施工操作；

步骤2、注浆完成后，取出注浆管，进行承载力测试。首先，将内置承载力测试装置从桩顶下放进入桩身空间内底部，使千斤顶6顶于锥形桩靴1顶面。而后通过与膨胀囊5相连的第一管道3向膨胀囊5内注入流体7，使其膨胀并压紧于预应力管桩桩身2内侧，从而实现装置的固定。流体7注入量需要视千斤顶6所需推力而定，若可提供的推力不足，则需要继续加注流体7。膨胀囊5膨胀后，继续通过与千斤顶6相连的第二管道4向千斤顶6内注入流体7，使其施加压力于锥形桩靴1并传递至桩端土中，从而得出桩端土的P-S曲线，由此得到预应力管桩的桩端承载力大小；

步骤3、测试完成后，通过管道将膨胀囊5和千斤顶6中的流体7进行释放，并将整个装置从预应力管桩桩身2内取出，清洗干净后待进行下一组测试。

本发明通过内有中空通道的锥形桩靴来实现空心预应力管桩桩端土的加固；通过桩端承载力测试装置来实现预应力管桩桩端承载力的定量估计，从而更精确掌握施工完成后的预应力管桩的承载力特性。该方法原理简单可靠，操作简便，适用工况广泛，受现场施工条件影响较小。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种预应力管桩桩端承载力测试装置，其特征在于，包括中空的预应力管桩桩身、锥形桩靴和内置承载力测试装置，锥形桩靴分为嵌入部分和锥体部分，嵌入部分嵌于预应力管桩桩身底部使两者连接为一体；所述的内置承载力测试装置包括由流体驱动胀缩的膨胀囊和由流体驱动的千斤顶，膨胀囊以及千斤顶放置于预应力管桩桩身内部，且千斤顶顶于膨胀囊和锥形桩靴的嵌入部分之间；膨胀囊的囊腔以及千斤顶的流体入口分别通过管道连接至预应力管桩桩顶；所述膨胀囊在膨胀后能够与预应力管桩桩身内腔形成用于为千斤顶提供反向推力的过盈配合。

2.如权利要求1所述的预应力管桩桩端承载力测试装置，其特征在于，锥形桩靴中开设连通所述嵌入部分顶面以及侧面底部的中空通道，用于通过通道进行桩底注浆。

3.如权利要求1所述的预应力管桩桩端承载力测试装置，其特征在于，所述的流体为气体和/或液体。

4.如权利要求1所述的预应力管桩桩端承载力测试装置，其特征在于，所述的膨胀囊由位于中心的硬质柱体以及包裹于硬质柱体周向的囊体组成，所述的硬质柱体用于为千斤顶提供着力点。

5.一种利用如权利要求1所述预应力管桩桩端承载力测试装置的桩端承载力测试方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、在预应力管桩沉桩之前，将锥形桩靴的嵌入部分插装至桩端，而后将组装完成的预应力管桩沉入预定位置，然后根据设计及施工要求，通过锥形桩靴上预留的中空通道进行桩端土注浆加固的施工操作；

步骤2、将内置承载力测试装置放入桩身空间内预定位置，而后通过与膨胀囊相连的管道向膨胀囊内注入流体，使其膨胀并压紧于预应力管桩桩身内侧，从而实现装置的固定；而后通过与千斤顶相连的管道向千斤顶内注入流体，使其施加压力于锥形桩靴并传递至桩端土中，从而得出桩端土的P-S曲线，由此得到预应力管桩的桩端承载力大小；

步骤3、测试完成后，通过管道将膨胀囊和千斤顶中的流体进行释放，并将整个装置从预应力管桩桩身内取出，以待进行下一组测试。