CN111395414B - 一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抗浮桩质量检测技术领域，尤其是涉及一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置及方法，检测装置包括第一支撑座、第二支撑座、横梁、升降基架、连接架和顶升机构，第一支撑座与第二支撑座对称设于抗浮工程桩两侧；横梁设有水平检测件，横梁的一端铰接于第一支撑座，另一端与第二支撑座之间设有驱动横梁转动的第一驱动机构；横梁套设有滑移套，横梁与滑移套设有驱动滑移套运动的第二驱动机构；升降基架滑移连接于滑移套，升降基架与滑移套的竖直方向中线共线，滑移套下表面中心设有对位件；连接架固设于抗浮工程桩上端部，通过钢索与升降基架相连接；顶升机构设于滑移套与升降基架之间，且连接有检测箱。该检测装置具有检测更为精准的优点。

Description

一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置及方法

技术领域

本发明涉及抗浮桩质量检测技术领域，尤其是涉及一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置及方法。

背景技术

随着建筑业地下空间开发利用迅猛发展，建筑物承受上浮荷载的情况越来越多，工程中为抵消上浮载荷的作用，会在地下设置抗浮桩基础，这种承受竖向抗浮的桩称之为抗浮工程桩。为确定抗浮工程桩的竖向抗拔极限承载力，判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求，通常需要对抗浮工程桩进行竖向载荷试验。

现有技术中，用于对抗浮工程桩进行竖向载荷试验的检测装置通常包括支撑座、横梁、升降基架、连接架和顶升机构；其中，支撑座有两个，两个支撑座对称设于抗浮工程桩的两侧，横梁架设于两个支撑座上，且位于待检测的抗浮工程桩上方；升降基架沿竖直方向滑移设于横梁上，且位于待检测的抗浮工程桩正上方，连接架固定连接于待测的抗浮工程桩的上端部，并通过钢筋或钢索与升降基架相连接；顶升机构设于横梁与升降基架之间，用于对升降基架施加竖直向上的顶升力，同时，顶升机构还连接有用于实时监测顶升力大小的检测箱。通过顶升机构对升降基架施加顶升力，对抗浮工程桩施加竖向的拔拉力，并利用检测箱对顶升力进行实时监测，即能够检测到抗浮工程桩相应的竖向载荷数据。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：横梁上的顶升机构对升降基架施加顶升力的同时，也对横梁施加了向下的压力，并由横梁下方的两个支撑座传递至地面上；两个支撑座的所处的位置可能因地下土层存在差异，而出现不同程度的下陷，这会使横梁歪斜而导致顶升机构对升降基架施加的顶升力偏离竖直方向，最终导致抗浮工程桩载荷试验的检测值偏大或试验数据失真。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置，该检测装置具有检测更为精准的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置，包括第一支撑座、第二支撑座、横梁、升降基架、连接架和顶升机构，所述第一支撑座与第二支撑座对称设于抗浮工程桩两侧；所述横梁架设于第一支撑座与第二支撑座之间，且所述横梁上设有用于检测横梁水平情况的水平检测件；所述横梁的一端铰接于第一支撑座，另一端与第二支撑座之间设有第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动横梁绕铰接点转动；所述横梁沿横梁长度方向滑移套设有滑移套，且所述横梁设有第二驱动机构，所述第二驱动机构用于驱动滑移套沿横梁长度方向运动；所述升降基架沿垂直于横梁长度的方向滑移连接于滑移套，且所述升降基架竖直方向中线与滑移套竖直方向中线共线，所述滑移套下表面中心设有与抗浮工程桩中心相对齐的对位件；所述连接架固设于抗浮工程桩的上端部，并通过钢索与升降基架相连接；所述顶升机构设于滑移套与升降基架之间，且连接有检测箱。

通过采用上述技术方案，在第一支撑座与第二支撑座之间架设好横梁后，通过水平检测件检测横梁是否处于水平状态，若横梁不水平，则使用第一驱动机构驱动横梁绕铰接点转动以达到水平状态，以保证顶升机构对升降基架施加竖直的顶升力；提前在抗浮工程桩的上端面标记中心点，通过对位件观察升降基架中心点与抗浮工程桩上端面中心点的对齐状况，若未对齐，则通过第二驱动机构驱动滑移套沿横梁长度方向运动，以使升降基架中心点与抗浮工程桩上端面中心点的对齐，保证顶升机构对升降基架施加竖直的顶升力，进而保持对抗浮工程桩测量的精准性；同时，当顶升机构对升降基架施加竖直顶升力，使第一支撑座与第二支撑座出现不同程度下陷而导致横梁出现歪斜时，参照水平检测件使用第一驱动机构驱动横梁转动，能够重新将横梁调整为水平状态，从而保持对抗浮工程桩测量的精准性；此外，当第一支撑座与第二支撑座承力下陷程度不同时，也可能出现第一支撑座或第二支撑座沿横梁长度方向倾斜而使得升降基架中心点偏离抗浮工程桩上端面中心点的情况，参照对位件使用第二驱动机构驱动滑移套运动，能够调整升降基架的位置而使得升降基架中心点与抗浮工程桩上端面中心点相对齐，进而保持对抗浮工程桩测量的精准性。

优选的，所述第一驱动机构包括调节块和液压油缸，所述调节块沿横梁长度方向滑移连接于横梁靠近第二支撑座的一端，所述液压油缸竖直设于第二支撑座上，且所述液压油缸的活塞杆与调节块相铰接。

通过采用上述技术方案，当第一支撑座与第二支撑座因承力下陷程度不同而导致横梁出现歪斜时，参照水平检测件使用液压油缸驱动调节块竖直方向运动，从而驱动横梁绕铰接点转动，达到调节横梁角度以使横梁保持水平的作用。

优选的，所述横梁朝向调节块的表面沿横梁长度方向设有滑轨，所述调节块朝向横梁的一端设有滑槽，所述滑轨与滑槽滑移配合，且所述滑轨与滑槽的截面均呈T形状。

通过采用上述技术方案，滑槽与滑轨滑移配合，实现调节块与横梁之间的滑移连接，而滑轨与滑槽的截面均呈T形状，保持调节块与横梁之间的滑移稳定性。

优选的，滑移套上表面设有滑移杆，所述升降基架上设有供滑移杆滑移贯穿的滑移孔。

通过采用上述技术方案，滑移杆与滑移孔之间的滑移连接，实现升降基架与滑移套之间沿竖直方向的滑移连接，结构简单实用。

优选的，所述第二驱动机构包括丝杆和伺服电机，所述丝杆沿横梁的长度方向转动设于横梁上，所述丝杆贯穿滑移套且与滑移套螺纹连接；所述伺服电机设于横梁上，用于驱动丝杆转动。

通过采用上述技术方案，丝杆螺纹连接于滑移套，而滑移套与横梁沿横梁长度方向滑移连接，利用伺服电机驱动丝杆转动，实现驱动滑移套沿横梁长度方向运动的效果。

优选的，所述水平检测件为气泡水平仪，所述气泡水平仪设于横梁侧壁靠近第二支撑座的一侧。

通过采用上述技术方案，气泡水平仪可直观的反映出横梁的水平状况，同时，气泡水平仪位于横梁侧壁靠近第二支撑座的一侧，便于工作人员使用第一驱动机构驱动横梁转动时进行观测。

优选的，所述对位件为激光发射器，所述滑移套的下表面设有安装孔，所述激光发射器设于安装孔内。

通过采用上述技术方案，激光发射器设置于滑移套的下端面中心处，且向下发射激光束，当横梁为水平状态时，观察激光束与提前在抗浮工程桩上端面的中心点标记对齐情况，能够直观反映出升降基架中心点与抗浮工程桩上端面中心点的对齐状况。

本发明的第二个目的是提供一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测方法，该检测装置具有检测更为精准的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、安装好检测装置，使升降机架位于抗浮工程桩上方，使用第一驱动机构调节横梁的角度，使调节横梁处于水平状态，在抗浮工程桩的上端面手动标记中心点，使用第二驱动机构调节升降基架的位置，使升降基架下方的对位件与抗浮工程桩的标记点对齐，将连接架与抗浮工程桩的上端部固定连接，并使用钢索将连接架与升降基架相连接；

S2、使用顶升机构对升降基架施加竖直的顶升力，对升降基架进行逐级等量加载，分级荷载为1.5-1.8倍预估极限载荷的1/10，每级加载后维持1-1.5h；荷载维持过程中，通过第一驱动机构保持横梁处于水平状态，并通过第二驱动机构保持升降基架下方的对位件与抗浮工程桩的标记点对齐，测定并记录抗浮工程桩的抬升量数据；

S3、步骤S2对逐级加载至1.5-1.8倍预估极限载荷并测读数据后，对升降机架进行卸载，卸载至零后，拆除检测装置。

通过采用上述技术方案，荷载维持过程中，横梁保持为水平状态，且升降基架的中心点与抗浮工程桩的标记点对齐，保持对抗浮工程桩测量的精准性。

优选的，所述步骤S2每级加载时，荷载传递均匀且连续；荷载维持过程中，荷载的变化幅度维持在分级荷载的-5%~5%。

通过采用上述技术方案，加载时荷载传递均匀且连续，实现对抗浮工程桩的稳定拔拉，以使数据更为精准。

优选的，所述步骤S2对抗浮工程桩抬升量的测读时间分别为荷载开始维持后的5min、15min、30min，之后每隔30min测读一次。

通过采用上述技术方案，分时段多次测定荷载维持过程中抗浮工程桩的抬升量，使得测定的数据更能反映抗浮工程桩的的实际受顶升力作用下的抬升量，即使得测定的数据更为精准。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1、便于维持横梁为水平状态且升降基架中心点与抗浮工程桩上端面中心点的对齐，使得抗浮工程桩测试过程中受到拔拉力保持竖直方向，进而保持对抗浮工程桩测量的精准性；

2、横梁为水平状态时，使用安装于升降基架下端部中心处的激光发射器竖直向下发射激光，与抗浮工程桩上端面的中心标记对照，直观反映出升降基架中心点与抗浮工程桩上端面中心点的对齐状况；

3、分时段多次测定荷载维持过程中抗浮工程桩的抬升量，使得测定的数据更能反映抗浮工程桩的的实际受顶升力作用下的抬升量，即使得测定的数据更为精准。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图2是本发明实施例为展现第二支撑座、横梁与第一驱动机构装配结构的局部剖视图。

图3是本发明实施例中横梁、滑移套、升降机架、连接架和抗浮工程桩的结构示意图。

附图标记：1、第一支撑座；1a、铰接槽；2、第二支撑座；21、活动槽；21a、容置槽；22、导向板；22a、导向孔；3、横梁；3a、滑轨；4、升降基架；4a、滑移孔；5、连接架；6、液压千斤顶；7、第一驱动机构；71、调节块；71a、滑槽；72、液压油缸；8、滑移套；81、滑移杆；81a、限位块；82、安装孔；9、第二驱动机构；91、丝杆；92、伺服电机；10、气泡水平仪；11、激光发射器；12、钢索；13、检测箱；14、抗浮工程桩。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1，为本发明公开的一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置，包括第一支撑座1、第二支撑座2、横梁3、升降基架4、连接架5和顶升机构，其中，第一支撑座1与第二支撑座2分别对称安装于抗浮工程桩14两侧的地面上，第一支撑座1与第二支撑座2均呈类梯台状，且第一支撑座1与第二支撑座2的下端面大于下端面，增加第一支撑座1与第二支撑座2抵压地面的接触面积。横梁3为长条状钢梁，且横梁3架设于第一支撑座1与第二支撑座2之间。

参照图1和图2，第一支撑座1的上端开设有铰接槽1a，横梁3的一端铰接于第一支撑座1，另一端与第二支撑座2之间安装有第一驱动机构7，第一驱动机构7用于驱动横梁3绕铰接点转动，达到调节横梁3角度的作用；相应的，横梁3侧壁靠近第二支撑座2的一侧还安装有用于检测横梁3水平状态的气泡水平仪10。

参照图2，第一驱动机构7包括调节块71和液压油缸72，调节块71位于横梁3的下方，且调节块71靠近横梁3的表面沿横梁3的长度方向开设有滑槽71a，滑槽71a长度方向的两端均贯穿至调节块71的侧壁；相应的，横梁3下表面沿横梁3的长度方向固定安装有滑轨3a，滑轨3a与滑轨3a垂直于滑轨3a长度方向的截面呈倒T字形，利用滑轨3a与滑槽71a滑移连接实现调节块71与横梁3的滑移连接。

参照图2，第二支撑座2的上端沿第二支撑座2的高度方向开设有活动槽21，横梁3靠近第二支撑座2位于活动槽21内，活动槽21的槽底还开设有容置槽21a；液压油缸72沿第二支撑座2的高度方向安装于容置槽21a内，且液压油缸72的活塞杆端部铰接于调节块71的下表面。本实施例中，活动槽21内还固定安装有导向板22，导向板22位于容置槽21a与活动槽21连通处，且导向板22开设有供活塞杆滑移贯穿的导向孔22a。

参照图1和图3，横梁3沿横梁3的长度方向滑移套接有滑移套8，且横梁3安装有驱动滑移套8运动的第二驱动机构9；具体的，第二驱动机构9包括丝杆91和伺服电机92，其中，丝杆91沿横梁3的长度方向转动安装于横梁3上表面，丝杆91贯穿滑移套8并与滑移套8螺纹连接。伺服电机92固定安装于横梁3的上表面，且伺服电机92的输出轴与丝杆91的一端相连接，用于驱动丝杆91转动，从而实现驱动滑移套8沿横梁3长度方向运动的效果。

参照图1和图3，升降基架4位于滑移套8的上方，本实施例的升降基架4呈矩形板状，且升降基架4的开设有两个竖直的滑移孔4a；相应的，滑移套8的上表面安装有两根竖直的滑移杆81，两根滑移杆81与两个滑移孔4a一一对应。通过滑移杆81滑移贯穿于滑移孔4a，实现升降基架4与滑移套8之间的滑移连接，此外，为减少升降基架4从上方脱离滑移杆81的情况，滑移杆81的上端螺纹连接有限位块81a。

参照图3，升降基架4与滑移套8竖直方向的中线为共线状态，同时，滑移套8的下表面开设有安装孔82，安装孔82内固定安装有激光发射器11，通过激光发射器11向下发射激光，便于查看升降基架4中心点与抗浮工程桩14上端面中心标记对齐的情况。

参照图1，连接架5呈环状，连接架5套接于抗浮工程桩14的上端，并通过螺钉与抗浮工程桩14实现固定连接；同时，连接架5上还连接有四根钢索12，钢索12的上端与升降基架4固定连接，从而实现连接架5与升降基架4之间的连接。顶升机构安装于滑移套8与升降基架4之间，用于对升降基架4施加顶升力，本实施例中，顶升机构包括液压千斤顶6，且液压千斤顶6的顶杆轴线与升降基架4的中线共线；此外，液压千斤顶6还连接有检测箱13，通过检测箱13测定液压千斤顶6施加的荷载。

本实施例的实施原理为：在第一支撑座1与第二支撑座2之间架设好横梁3后，通过气泡水平仪10检测横梁3是否处于水平状态，若横梁3不水平，则使用第一驱动机构7驱动横梁3绕铰接点转动以达到水平状态，以保证顶升机构对升降基架4施加竖直的顶升力。同时，提前在抗浮工程桩14的上端面标记中心点，通过激光发射器11发射的激光，观察升降基架4中心点与抗浮工程桩14上端面中心点的对齐状况，若未对齐，则通过第二驱动机构9驱动滑移套8沿横梁3长度方向运动，以使升降基架4中心点与抗浮工程桩14上端面中心点的对齐，保证顶升机构对升降基架4施加竖直的顶升力，进而保持对抗浮工程桩14测量的精准性。

当液压油缸72对升降基架4施加竖直顶升力，使第一支撑座1与第二支撑座2出现不同程度下陷而导致横梁3出现歪斜时，参照气泡水平仪10使用第一驱动机构7驱动横梁3转动，能够重新将横梁3调整为水平状态，从而保持对抗浮工程桩14测量的精准性。

当第一支撑座1与第二支撑座2承力因下陷程度不同，出现第一支撑座1或第二支撑座2沿横梁3长度方向倾斜而使得升降基架4中心点偏离抗浮工程桩14上端面中心点时，使用第二驱动机构9驱动滑移套8运动，能够调整升降基架4的位置，使激光发射器11发射的激光与抗浮工程桩14上端面中心标记点对齐，即使得升降基架4中心点与抗浮工程桩14上端面中心点相对齐，进而保持对抗浮工程桩14测量的精准性。

实施例二：

本发明公开的一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测方法，包括以下步骤：

S1、安装检测装置，并使升降机架位于抗浮工程桩14上方，使用第一驱动机构7调节横梁3的角度，使调节横梁3处于水平状态。

在抗浮工程桩14的上端面手动标记中心点，使用第二驱动机构9调节升降基架4的位置，使升降基架4下方的对位件与抗浮工程桩14的标记点对齐，将连接架5与抗浮工程桩14的上端部固定连接，并使用钢索12将连接架5与升降基架4相连接。

S2、使用液压千斤顶6对升降基架4施加竖直的顶升力，对升降基架4进行逐级等量加载，分级荷载为1.6倍预估极限载荷的1/10，加载过程中，荷载传递均匀且连续。

每级加载后维持荷载1.5h，荷载维持过程通过第一驱动机构7保持横梁3处于水平状态，并通过第二驱动机构9保持升降基架4下方的对位件与抗浮工程桩14的标记点对齐，人工测定并记录抗浮工程桩14的抬升量数据，且测读时间分别为荷载开始维持后的5min、15min、30min，之后每隔30min测读一次。

S3、步骤S2对逐级加载至1.6倍预估极限载荷并测读数据后，对升降机架进行卸载，卸载至零后，拆除检测装置。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置，其特征在于：包括第一支撑座(1)、第二支撑座(2)、横梁(3)、升降基架(4)、连接架(5)和顶升机构，所述第一支撑座(1)与第二支撑座(2)对称设于抗浮工程桩(14)两侧；所述横梁(3)架设于第一支撑座(1)与第二支撑座(2)之间，且所述横梁(3)上设有用于检测横梁(3)水平情况的水平检测件；所述横梁(3)的一端铰接于第一支撑座(1)，另一端与第二支撑座(2)之间设有第一驱动机构(7)，所述第一驱动机构(7)用于驱动横梁(3)绕铰接点转动；所述横梁(3)沿横梁(3)长度方向滑移套设有滑移套(8)，且所述横梁(3)设有第二驱动机构(9)，所述第二驱动机构(9)用于驱动滑移套(8)沿横梁(3)长度方向运动；所述升降基架(4)沿垂直于横梁(3)长度的方向滑移连接于滑移套(8)，且所述升降基架(4)竖直方向中线与滑移套(8)竖直方向中线共线，所述滑移套(8)下表面中心设有与抗浮工程桩(14)中心相对齐的对位件；所述连接架(5)固设于抗浮工程桩(14)的上端部，并通过钢索(12)与升降基架(4)相连接；所述顶升机构设于滑移套(8)与升降基架(4)之间，且连接有检测箱(13)。

2.根据权利要求1所述的一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置，其特征在于：所述第一驱动机构(7)包括调节块(71)和液压油缸(72)，所述调节块(71)沿横梁(3)长度方向滑移连接于横梁(3)靠近第二支撑座(2)的一端，所述液压油缸(72)竖直设于第二支撑座(2)上，且所述液压油缸(72)的活塞杆与调节块(71)相铰接。

3.根据权利要求2所述的一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置，其特征在于：所述横梁(3)朝向调节块(71)的表面沿横梁(3)长度方向设有滑轨(3a)，所述调节块(71)朝向横梁(3)的一端设有滑槽(71a)，所述滑轨(3a)与滑槽(71a)滑移配合，且所述滑轨(3a)与滑槽(71a)的截面均呈T形状。

4.根据权利要求1所述的一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置，其特征在于：滑移套(8)上表面设有滑移杆(81)，所述升降基架(4)上设有供滑移杆(81)滑移贯穿的滑移孔(4a)。

5.根据权利要求1或4所述的一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置，其特征在于：所述第二驱动机构(9)包括丝杆(91)和伺服电机(92)，所述丝杆(91)沿横梁(3)的长度方向转动设于横梁(3)上，所述丝杆(91)贯穿滑移套(8)且与滑移套(8)螺纹连接；所述伺服电机(92)设于横梁(3)上，用于驱动丝杆(91)转动。

6.根据权利要求1所述的一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置，其特征在于：所述水平检测件为气泡水平仪(10)，所述气泡水平仪(10)设于横梁(3)侧壁靠近第二支撑座(2)的一侧。

7.根据权利要求1所述的一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测装置，其特征在于：所述对位件为激光发射器(11)，所述滑移套(8)的下表面设有安装孔(82)，所述激光发射器(11)设于安装孔(82)内。

8.一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、安装好检测装置，使升降机架位于抗浮工程桩(14)上方，使用第一驱动机构(7)调节横梁(3)的角度，使调节横梁(3)处于水平状态，在抗浮工程桩(14)的上端面手动标记中心点，使用第二驱动机构(9)调节升降基架(4)的位置，使升降基架(4)下方的对位件与抗浮工程桩(14)的标记点对齐，将连接架(5)与抗浮工程桩(14)的上端部固定连接，并使用钢索(12)将连接架(5)与升降基架(4)相连接；

S2、使用顶升机构对升降基架(4)施加竖直的顶升力，对升降基架(4)进行逐级等量加载，分级荷载为1.5-1.8倍预估极限载荷的1/10，每级加载后维持1-1.5h；荷载维持过程中，通过第一驱动机构(7)保持横梁(3)处于水平状态，并通过第二驱动机构(9)保持升降基架(4)下方的对位件与抗浮工程桩(14)的标记点对齐，测定并记录抗浮工程桩(14)的抬升量数据；

S3、步骤S2对逐级加载至1.5-1.8倍预估极限载荷并测读数据后，对升降机架进行卸载，卸载至零后，拆除检测装置。

9.根据权利要求8所述的一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测方法，其特征在于：所述步骤S2每级加载时，荷载传递均匀且连续；荷载维持过程中，荷载的变化幅度维持在分级荷载的-5%~5%。

10.根据权利要求9所述的一种抗浮工程桩竖向载荷试验检测方法，其特征在于：所述步骤S2对抗浮工程桩(14)抬升量的测读时间分别为荷载开始维持后的5min、15min、30min，之后每隔30min测读一次。

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