CN108487339B - 一种单桩竖向抗压静载试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单桩竖向抗压静载试验方法，属于桩基检测技术领域，旨在提供一种在静载试验时能够对桩头进行保护，使其不易发生破裂的试验方法，其技术要点是，步骤压重平台搭建包括：步骤a：清场、建立支墩；步骤b：吊装承压板及油压千斤顶：油压千斤顶设置于承压板上，将承压板吊装于基桩桩顶，使承压板中心与基桩横截面形心重合，并且油压千斤顶合力中心与承压板中心对齐，承压板上设有用于夹紧基桩侧壁的保护组件，所述保护组件包括若干夹紧板，所述夹紧板的一端与承压板连接，所述夹紧板朝向基桩的一侧设有与基桩侧壁贴合的充气气囊；步骤c：吊装主梁、次梁、配重。本发明适用于小吨位桩基静载试验。

Description

一种单桩竖向抗压静载试验方法

技术领域

本发明涉及桩基检测技术领域，特别涉及一种单桩竖向抗压静载试验方法。

背景技术

单桩竖向抗压静载试验，是一种原位测试方法，其基本原理是将竖向荷载均匀的传至建筑物试桩上，通过实测单桩在不同荷载作用下的桩顶沉降，得到静载试验的Q-s曲线及s-lgt等辅助曲线，然后根据曲线推求单桩竖向抗压承载力特征值等参数。

在对管桩进行静载试验时，由于静荷载直接作用于桩头，这就容易造成在试桩过程中出现沉降量与单桩承载力远未达到预期数值时，桩顶的强度不够而导致桩头破碎的现象，从而使得静载检测不得不中止。

发明内容

本发明的目的是提供一种单桩竖向抗压静载试验方法，具有在静载试验时能够对桩头进行保护，使其不易发生破裂的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种单桩竖向抗压静载试验方法，包括步骤桩头处理-压重平台搭建-检测仪器连接-加载测试，所述步骤压重平台搭建包括：

步骤a：清场、建立支墩：根据场地条件，在基桩的两侧对称设置支墩；

步骤b：吊装承压板及油压千斤顶：油压千斤顶设置于承压板上，将承压板吊装于基桩桩顶，使承压板中心与基桩横截面形心重合，并且油压千斤顶合力中心与承压板中心对齐，承压板上设有用于夹紧基桩侧壁的保护组件，所述保护组件包括若干夹紧板，所述夹紧板的一端与承压板连接，所述夹紧板朝向基桩的一侧设有与基桩侧壁贴合的充气气囊；

步骤c：吊装主梁、次梁、配重：将主梁与次梁依次吊装于油压千斤顶上，主梁的两端搭设于支墩上，完成初步的压重平台搭建，再将配重均匀稳固地放置于平台上。

通过采用上述技术方案，油压千斤顶与桩头之间放置承压板能够增大二者之间的接触面积，使得桩头的局部不易受力过大而损坏。同时调节夹紧板，并对充气气囊进行充气，基桩的侧壁能够被夹紧板与充气气囊进行夹紧，从而使得桩头不易因竖向静载而损坏。

进一步的，所述夹紧板设有四个，所述承压板朝向基桩的一端沿其中心阵列设置有四个行程槽，所述行程槽的开设方向均位于承压板的对角线上，所述夹紧板上固定连接有位于行程槽内滑动的滑块；

所述承压板的中心转动连接有调节杆,所述承压板朝向所述调节杆的一侧连接有弹力绳，所述滑块远离所述调节杆的一侧与所述行程槽的槽壁之间固定连接有压簧；

四根所述弹力绳距离行程槽的高度均不相同，四根所述弹力绳远离滑块的一端均水平与调节杆固定；

所述承压板内设有用于固定调节杆位置的自锁结构。

通过采用上述技术方案，转动调节杆，四个滑块会同时在行程槽内滑动，从而改变四个夹紧板之间形成的圆筒直径，并利用自锁结构固定调节杆的转动位置，以此适应不同直径的基桩，增加了承压板的适用性。

进一步的，所述自锁结构包括自锁齿轮、扇形凸轮、左扭簧、右扭簧、左限位条、右限位条和拨条；

所述承压板的上端中部固定设置有安装块，所述安装块内开设有置纳槽，所述调节杆远离承压板的一端延伸出安装块；

所述自锁齿轮位于置纳槽内并固定套设于调节杆上，所述左限位条与右限位条均与置纳槽的槽底转动连接；

所述置纳槽内设有一端穿出安装块的连接柱，所述拨条一端与连接柱顶部固定，所述扇形凸轮位于置纳槽内并固定套设于连接柱上，所述左限位条和右限位条沿所述置纳槽的中心线对称设置且分别与扇形凸轮弧形部的左右两侧抵触；

所述左扭簧与右扭簧沿所述置纳槽的中心线对称设置，所述左扭簧一端与所述置纳槽的槽壁抵触，另一端与所述左限位条远离所述右限位条的一侧抵触，所述右扭簧一端与所述置纳槽的另一槽壁抵触，另一端与所述右限位条远离所述左限位条的一侧抵触；

当所述左限位条或右限位条与所述扇形凸轮的弧形部脱离时，所述左限位条或右限位条卡住所述自锁齿轮。

通过采用上述技术方案，拨动拨条，利用左限位条或右限位条卡住自锁齿轮，使得其在转动的同时无法继续反向转动，以此固定夹紧板与充气气囊的位置，从而使得充气气囊在充气后整个夹紧板不易回弹。

进一步的，所述安装块内设有供拨条作水平圆弧运动的扇形区域；

当所述拨条与扇形区域的侧壁抵触时，所述左限位条或右限位条限制自锁齿轮转动。

通过采用上述技术方案，扇形区域能够起到定位作用，使得拨条拨动至扇形区域的左右两侧壁时自锁齿轮自动制动，从而方便了操作。

进一步的，所述步骤b与所述步骤c之间增设有步骤钢承板吊装：

预备钢承板，将钢承板吊装于油压千斤顶上，再将主梁、次梁吊装于钢承板上，钢承板、主梁、次梁的重心均与油压千斤顶的合力中心对齐。

通过采用上述技术方案，钢承板能够增大油压千斤顶与主梁之间的接触面积，使得其加载的力更加均匀地传递至主梁上。

进一步的，所述步骤桩头处理包括：

步骤一：在基桩的周边开挖基坑,凿除清理桩顶浮浆及桩身泥土，清理桩头时用清水润湿桩头；

步骤二：预备钢板并将其焊接成护筒，护筒套设于基桩桩头外且使得护筒与桩身之间留有3-7cm的空隙，且四周空隙宽窄相等，护筒周围用黄土人工回填压实；

步骤三：将拌制好的灌浆料倾倒于桩头中心，由于灌浆料具有较好的流动性，其将自流至桩身与护筒之间的空隙处，灌注过程中使用螺纹钢筋在护筒内壁的四周轻轻上下振捣。

通过采用上述技术方案，基桩桩身混凝土浇筑过程中，在振捣过程随着混凝土内部的气泡或孔隙上升至桩顶部分，桩顶范围内为浮浆，或是水下砼浇筑时的泥浆、灰浆混合物，因此为了使桩顶部分具有较高的砼强度，需将其凿除并重新灌注灌浆料，使得桩顶在受静载作用时不易损坏。

进一步的，所述步骤三之后增设有步骤桩头养护：灌注完灌浆料后将其自然暴露于大气中1h，待混凝土初凝之前，对基桩的桩顶进行压光收面；收面后用塑料纸覆盖，每隔2h解开覆盖的塑料纸，在基桩桩头轻洒水润湿后再次用塑料纸覆盖压好，循环养护三天。

通过采用上述技术方案，桩顶进行压光收面后能够使其具有平整的表面，以使得油压千斤顶的对基桩的力不易发生倾斜而影响测量精度。定期洒水能够不断地湿润桩头，从而使得桩头达到C40的强度标准。

进一步的，所述步骤三中在灌注灌浆料时掺入早强剂。

通过采用上述技术方案，早强剂能够加速水泥水化速度，促进灌浆料早期强度的发展，既具有早强功能，同时还能够提高施工效率、节约投资成本。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过夹紧板与活动气囊的设置，能够牢牢夹紧桩头部分并对其进行保护，使其不易因长期的静载荷作用而发生破裂；

2.通过调节杆与自锁结构的设置，能够调节各个夹紧板之间的距离，以此适用于不同试验基桩的静载试验；

3.通过桩头处理与桩头养护，能够去除桩头部分的浮浆、泥浆、灰浆混合物，使其具有较强的结构强度。

附图说明

图1是本实施例中用于体现压重平台搭建完成后的整体结构示意图；

图2是图1中用于体现充气气囊结构的A部放大图；

图3是本实施例中用于体现承压板内部以及安装块内部的结构的示意图；

图4是图3中用于体现自锁结构的B部放大图；

图5是图1中用于体现扇形区域的C部放大图。

图中，1、基桩；2、支墩；3、承压板；31、行程槽；4、油压千斤顶；5、主梁；51、次梁；511、配重；6、安装块；61、置纳槽；62、扇形区域；7、保护组件；71、夹紧板；72、压簧；73、滑块；74、弹力绳；75、调节杆；76、充气气囊；8、自锁结构；81、自锁齿轮；82、扇形凸轮；83、左扭簧；84、右扭簧；85、左限位条；86、右限位条；87、拨条；88、连接柱；9、基准桩；91、基准梁；10、钢承板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

一种单桩竖向抗压静载试验方法，包括如下步骤：

S1、桩头处理：

步骤一：在基桩1的周边开挖基坑，人工使用手锤及凿子清除桩顶浮浆，使用钢刷清除附着于桩身上的泥土，边清理时边用清水充分润湿桩头。

步骤二：预备钢板，钢板厚度3mm，钢板焊缝要求双面且通长焊接，将护筒内壁清理干净；护筒套设于基桩1桩头外，护筒中心线与桩身中心线重合，护筒顶高出桩头顶面5-10cm；护筒与桩身之间的孔隙保持在5cm，且四周空隙宽窄相等；护筒周围用黄土人工回填压实。

步骤三：使用自来水搅拌灌浆料，搅拌过程在10min内完成，将拌制好的灌浆料倾倒于桩头中心，并同时掺入早强剂，灌注过程中使用螺纹钢筋在护筒内壁的四周轻轻上下振捣。由于灌浆料具有自流性好、快硬、早强、无收缩、微膨胀、自密性好等优点，其将自流至桩身与护筒之间的空隙处，护筒与灌浆料形成的新的桩头之间紧密接触，从而使得新桩头能够受到护筒的保护，使其在进行静载试验时不易破碎。早强剂能够加速水泥水化速度，促进灌浆料早期强度的发展，既具有早强功能，同时还能够提高施工效率、节约投资成本。

步骤四：桩头养护：灌注完灌浆料后将其自然暴露于大气中1h，待混凝土初凝之前，对基桩1的桩顶进行压光收面；收面后用塑料纸覆盖，每隔2h解开覆盖的塑料纸，在基桩1桩头轻洒水润湿后再次用塑料纸覆盖压好，如此循环养护三天，新的桩头强度可达到C40。由于在基桩1桩身混凝土浇筑过程中，振捣时随着混凝土内部的气泡或孔隙上升至桩顶部分，桩顶范围内为浮浆，或是水下砼浇筑时的泥浆、灰浆混合物，将其凿除并经过桩头处理后，能够增强桩顶部分的结构强度，使得桩顶在受静载作用时不易损坏。

S2、压重平台搭建：

步骤a：清场、建立支墩：平整基桩1周围10m×10m或12m×12m或10m×15m范围内场地，发现场地出现泥浆池等不满足堆载时所需地基强度时，应采用人工处理、换填等方式，以便布设试验装置；在基桩1的两侧对称设置支墩2。

步骤b：b-1：吊装承压板及油压千斤顶：参见图1，油压千斤顶4设置于承压板3上，将承压板3吊装于基桩1桩顶，使承压板3中心与基桩1横截面形心重合，并且油压千斤顶4合力中心与承压板3中心对齐，承压板3上设有用于夹紧基桩1侧壁的保护组件7。保护组件7包括四个夹紧板71及充气气囊76(参见图2)。

参见图1和3，在承压板3上沿其中心阵列设置有四个行程槽31，行程槽31的开设方向均位于承压板3的对角线上；四个夹紧板71沿基桩1侧壁的圆周方向均匀设置，且其上端通过滑块73与行程槽31滑移连接，充气气囊76(参见图2)粘接于夹紧板71的内侧并与基桩1侧壁贴合。在承压板3的中心处还转动连接有调节杆75，四个滑块73朝向调节杆75的一侧均固定连接有弹力绳74，四根弹力绳74均水平设置且距离行程槽31槽底的高度均不同；在滑块73的另一侧与行程槽31的槽壁之间固定连接有压簧72。当转动调节杆75时，夹紧板71与充气气囊76能够朝向或远离基桩1运动。在承压板3内还设有用于固定调节杆75位置的自锁结构8。

参见图4，该自锁结构8包括自锁齿轮81、扇形凸轮82、左扭簧83、右扭簧84、左限位条85、右限位条86和拨条87。在承压板3上端的中部固定设置有安装块6，安装块6内开设有置纳槽61，调节杆75的一端延伸出安装块6，自锁齿轮81固定套设于调节杆75上并位于置纳槽61内。置纳槽61内且位于自锁齿轮81的正下方设有连接柱88，扇形凸轮82位于置纳槽61内并固定套设于连接柱88上。连接柱88的顶部穿出安装块6，拨条87的一端与连接柱88顶部固定，安装块6的上端设有供拨条87做水平圆弧运动的扇形区域62(参见图5)。

参见图4，左限位条85和右限位条86均与置纳槽61的槽底转动连接，二者沿扇形凸轮82的中心线对称设置，且分别与扇形凸轮82弧形部的左右两侧抵触。左扭簧83与右扭簧84沿扇形凸轮82的中心线对称设置，左扭簧83位于左限位条85的左侧，且其一端与置纳槽61的左槽壁抵触，另一端与左限位条85的左侧壁抵触；右扭簧84一端与置纳槽61的右槽壁抵触，另一端与右限位条86的右侧壁抵触。

参见图3和4，初始状态下由于压簧72的拉力作用会使夹紧板71处于行程槽31远离基桩1的一侧处，四个夹紧板71之间的间距最大。此时拨条87与扇形区域62的左侧壁抵触，右限位条86与扇形凸轮82的右侧弧形部脱离后因右扭簧84的弹力而自动卡入至自锁齿轮81内。调节杆75受压簧72的限制既无法逆时针转动，又受右限位条86的限制而无法顺时针转动，从而固定夹紧板71的位置，使其在吊装时不易发生错位而影响成承压板3的定位。

以下为承压板3吊装于基桩1上端后，利用夹紧板71与充气气囊76对基桩1进行夹紧的操作过程：将拨条87拨至扇形区域62的中间位置，顺时针转动调节杆75，其会牵引弹力绳74运动，使得夹紧板71朝向基桩1运动。当夹紧板71距离基桩1侧壁1cm时，利用打气泵对充气气囊76进行预充气，使得充气气囊76先贴合基桩1的侧壁。逆时针拨动拨条87，使其与扇形区域62的右侧壁抵触，此时左限位条85会与扇形凸轮82的左侧弧形部脱离，并在左扭簧83的弹力作用下自动卡入至自锁齿轮81内，使得调节杆75无法逆时针转动。再利用打气泵对充气气囊76进行充气，使得充气气囊76牢牢夹紧基桩1，以使得基桩1在后续的试验中不易因竖向静载而破碎。由于夹紧板71的位置可实现调节，还能够针对不同直径基桩1的静载试验进行使用，增大了其适用性。

b-2：钢承板吊装：参见图1，预备钢承板10，将钢承板10吊装于油压千斤顶4上，再将主梁5、次梁51吊装于钢承板10上，钢承板10、主梁5、次梁51的重心均与油压千斤顶4的合力中心对齐。

步骤c：吊装主梁、次梁、配重：参见图1，将主梁5与次梁51依次吊装于油压千斤顶4上，主梁5的两端搭设于支墩2上，完成初步的压重平台搭建，再将配重511一次性均匀稳固地放置于平台上。主梁5、次梁51、配重511均根据基桩1预估静载力以及场地确定对应数量，其中配重511可采用水箱，根据吨位要求将所需水量放入水箱内，试验完成后可对水箱内的水进行重复利用。

S3、检测仪器连接：

步骤a：搭设基准梁与基准桩：参见图1，根据JGJ106-2003规范要求设定基准桩9、基桩1和支墩2之间的中心距离，基准梁91的一端固定在基准桩9上，另一端简支于基准桩9上，以减少温度变化引起的基准梁91挠曲变形；

步骤b：检测仪器采用中岩科技生产的RSM-JC5(A)静载荷测试仪器，其包括主机、位移传感器、RSM-JC数据盒、RSM-JC控载盒、油泵以及油压传感器。油压传感器并联于油压千斤顶4油路中，根据油压千斤顶4率定曲线换算荷载；位移传感器垂直安装于基准梁91上，用以测量基桩1的沉降量，位移传感器的连接线路不得跨越基准梁91，且远离油路设置，以减小油泵加载时油路变硬或者基准梁91的振动而对位移传感器的读数造成影响。

S4、加载检测：

步骤a：控制油泵先对基桩1施加较小的荷载进行预压，以消除整个量测系统和基桩1本身由于安装、桩头处理等人为因素造成的间隙而引起的非桩身沉降，同时还能排出油压千斤顶4和油路中的空气。一切正常后卸载至零，待位移传感器显示的读数稳定后，记录初始读数，即可开始进行正式加载。

步骤b：试验加、卸载：采用慢速维持荷载法，即每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶沉降量，以后每隔30min测读一次；卸载时每级荷载维持1h，按第15、30、60、min测读桩顶沉降量后即可卸下一级荷载，卸载至零后测读桩顶残余沉降量，维持时间为3h，测读时间为第15、30min，以后每隔30min测读一次；

步骤c：试验数据分析：整理荷载沉降汇总表，绘制竖向荷载-沉降(Q-s)、沉降-时间对数(s-lgt)曲线，需要时还应绘制s-lgQ、lgs-lgQ等其他辅助分析所需曲线，具体数据分析方法可参照《建筑地基处理技术规范》，以此推求出单桩竖向抗压承载力。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种单桩竖向抗压静载试验方法，包括步骤桩头处理-压重平台搭建-检测仪器连接-加载测试，其特征在于，所述步骤压重平台搭建包括：

步骤a：清场、建立支墩：根据场地条件，在基桩(1)的两侧对称设置支墩(2)；

步骤b：吊装承压板及油压千斤顶：油压千斤顶(4)设置于承压板(3)上，将承压板(3)吊装于基桩(1)桩顶，使承压板(3)中心与基桩(1)横截面形心重合，并且油压千斤顶(4)合力中心与承压板(3)中心对齐，承压板(3)上设有用于夹紧基桩(1)侧壁的保护组件(7)，所述保护组件(7)包括四个夹紧板(71)，所述夹紧板(71)朝向基桩(1)的一侧设有与基桩(1)侧壁贴合的充气气囊(76)，所述承压板(3)朝向基桩(1)的一端沿其中心阵列设置有四个行程槽(31)，所述行程槽(31)的开设方向均位于承压板(3)的对角线上，所述夹紧板(71)上固定连接有位于行程槽(31)内滑动的滑块(73)；

所述承压板(3)的中心转动连接有调节杆(75),所述承压板(3)朝向所述调节杆(75)的一侧连接有弹力绳(74)，所述滑块(73)远离所述调节杆(75)的一侧与所述行程槽(31)的槽壁之间固定连接有压簧(72)；

四根所述弹力绳(74)距离行程槽(31)的高度均不相同，四根所述弹力绳(74)远离滑块(73)的一端均水平与调节杆(75)固定；

所述承压板(3)内设有用于固定调节杆(75)位置的自锁结构(8)；

步骤c：吊装主梁、次梁、配重：将主梁(5)与次梁(51)依次吊装于油压千斤顶(4)上，主梁(5)的两端搭设于支墩(2)上，完成初步的压重平台搭建，再将配重(511)均匀稳固地放置于平台上。

2.根据权利要求1所述的一种单桩竖向抗压静载试验方法，其特征在于：所述自锁结构(8)包括自锁齿轮(81)、扇形凸轮(82)、左扭簧(83)、右扭簧(84)、左限位条(85)、右限位条(86)和拨条(87)；

所述承压板(3)的上端中部固定设置有安装块(6)，所述安装块(6)内开设有置纳槽(61)，所述调节杆(75)远离承压板(3)的一端延伸出安装块(6)；

所述自锁齿轮(81)位于置纳槽(61)内并固定套设于调节杆(75)上，所述左限位条(85)与右限位条(86)均与置纳槽(61)的槽底转动连接；

所述置纳槽(61)内设有一端穿出安装块(6)的连接柱(88)，所述拨条(87)一端与连接柱(88)顶部固定，所述扇形凸轮(82)位于置纳槽(61)内并固定套设于连接柱(88)上，所述左限位条(85)和右限位条(86)沿所述置纳槽(61)的中心线对称设置且分别与扇形凸轮(82)弧形部的左右两侧抵触；

所述左扭簧(83)与右扭簧(84)沿所述置纳槽(61)的中心线对称设置，所述左扭簧(83)一端与所述置纳槽(61)的槽壁抵触，另一端与所述左限位条(85)远离所述右限位条(86)的一侧抵触，所述右扭簧(84)一端与所述置纳槽(61)的另一槽壁抵触，另一端与所述右限位条(86)远离所述左限位条(85)的一侧抵触；

当所述左限位条(85)或右限位条(86)与所述扇形凸轮(82)的弧形部脱离时，所述左限位条(85)或右限位条(86)卡住所述自锁齿轮(81)。

3.根据权利要求2所述的一种单桩竖向抗压静载试验方法，其特征在于：所述安装块(6)上设有供拨条(87)作水平圆弧运动的扇形区域(62)；

当所述拨条(87)与扇形区域(62)的侧壁抵触时，所述左限位条(85)或右限位条(86)限制自锁齿轮(81)转动。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种单桩竖向抗压静载试验方法，其特征在于：所述步骤b与所述步骤c之间增设有步骤钢承板吊装：

预备钢承板(10)，将钢承板(10)吊装于油压千斤顶(4)上，再将主梁(5)、次梁(51)吊装于钢承板(10)上，钢承板(10)、主梁(5)、次梁(51)的重心均与油压千斤顶(4)的合力中心对齐。

5.根据权利要求4所述的一种单桩竖向抗压静载试验方法，其特征在于：所述步骤桩头处理包括：

步骤一：在基桩(1)的周边开挖基坑,凿除清理桩顶浮浆及桩身泥土，清理桩头时用清水润湿桩头；

步骤二：预备钢板并将其焊接成护筒，护筒套设于基桩(1)桩头外且使得护筒与桩身之间留有3-7cm的空隙，且四周空隙宽窄相等；护筒周围用黄土人工回填压实；

步骤三：将拌制好的灌浆料倾倒于桩头中心，由于灌浆料具有较好的流动性，其将自流至桩身与护筒之间的空隙处，灌注过程中使用螺纹钢筋在护筒内壁的四周轻轻上下振捣。

6.根据权利要求5所述的一种单桩竖向抗压静载试验方法，其特征在于：所述步骤三之后增设有步骤桩头养护：灌注完灌浆料后将其自然暴露于大气中1h，待混凝土初凝之前，对基桩(1)的桩顶进行压光收面；收面后用塑料纸覆盖，每隔2h解开覆盖的塑料纸，在基桩(1)桩头轻洒水润湿后再次用塑料纸覆盖压好，循环养护三天。

7.根据权利要求6所述的一种单桩竖向抗压静载试验方法，其特征在于：所述步骤三中在灌注灌浆料时掺入早强剂。

Images