CN111622278A - 一种岩基载荷试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩基载荷试验装置及其试验方法，其包括浇筑于沉孔内的载荷板，载荷板的顶部设置有传力筒，传力筒用于放置传力柱，沉孔内浇筑有多根轴向竖向设置的主筋，主筋的顶部设置有主梁，载荷板上连接有用于测量载荷板位移的测量装置，传力柱的顶部可拆卸连接有液压装置，液压装置位于传力柱的顶部和主梁之间。本发明具有便于进行多次试验、使测量数据更准确的效果。

Description

一种岩基载荷试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察技术领域，尤其是涉及一种岩基载荷试验装置及其试验方法。

背景技术

目前,现场岩基载荷试验能更直接准确地确定岩基的承载能力，对建筑桩基的设计起到指导作用。目前高层、超高层建筑的大量建设和对深层岩基的破坏机理的研究都对深层岩基载荷试验有着极大需求.

现有的岩基载荷试验，主要是在地面下开设有沉孔，在沉孔内底部放置载荷板，在载荷板的顶部设置有传力柱，在沉孔的内壁通过支撑板将传力柱固定，在传力柱的顶部放置千斤顶，千斤顶的顶部设置有配重物；测试时，先将传力柱固定，再将配重物放置于主梁的顶部.每次测试，均需要对传力柱进行固定。

由于在沉孔开设完成后，并进行了岩基载荷试验测量桩端持力层承载力后，可能会过一段时间再来浇筑混凝土形成桩基础，在这期间，雨天的雨水等容易渗透到沉孔内，以及地下水的浸泡容易导致持力层的承载力降低，且在施工中的一些沉渣等易掉落至沉孔内，这些均导致桩端持力层的承载力降低。此前的岩基载荷测试结果并不能真实反映已经经过上述变化的浇筑混凝土后桩端持力层的承载力结果。测试时，需要堆载配重物，只能在安装完成后，测试一次，检测费时费力。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的一个目的是提供一种岩基载荷试验装置，达到了检测桩基础成桩后桩端持力层真实的承载力，准确的测量了产生不利变化后的持力层的承载力，从而提高了岩基载荷试验检测桩基承载力的准确度；为桩基础承载力估算，设计，加固处理提供了准确的数据依据；测试时不需要堆载配重物，且安装方便，不需要过多的设备和试验场地，可同时进行多组岩基载荷试验，可提高检测数量，大大提高了试验效率。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种岩基载荷试验装置，包括浇筑于沉孔内的载荷板，载荷板的顶部设置有传力筒，传力筒用于放置传力柱，沉孔内浇筑有多根轴向竖向设置的主筋，主筋的顶部设置有主梁，载荷板上连接有用于测量载荷板位移的测量装置，传力柱的顶部可拆卸连接有液压装置，液压装置位于传力柱的顶部和主梁之间。

通过采用上述技术方案，测量时，将传力柱安装于传力筒内，然后将液压装置安装于传力柱的顶部和主梁之间，主梁和主筋用于防止液压装置对传力柱施加压力，测量装置用于测量载荷板发生的位移，从而能够得出传力柱的承受压力，进而能够得出岩基的载荷，每次需要测量时，再安装传力柱和液压装置，从而能够在同一沉孔内进行多次试验，还能防止水和沉渣等对实验数据产生影响的效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述液压装置包括设置于传力柱顶部的垫板，垫板的顶部可拆卸连接有千斤顶，千斤顶可拆卸连接于主梁的底部。

通过采用上述技术方案，测试前，将垫板安装于传力柱的顶部，再将千斤顶安装于点半到额顶部，最后将千斤顶的顶部和主梁连接，便于随时安装随时测量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述垫板的顶部固设有两个L型卡板，L型卡板对称设置，垫板顶部固设有挡板，挡板垂直于L型卡板设置，千斤顶的底部两侧固设有滑块，滑块能够插接于L型卡板内，L型卡板上螺纹连接有将L型卡板与滑块固定螺栓。

通过采用上述技术方案，安装千斤顶和垫板时，使千斤顶上的滑块在滑槽内滑动，当千斤顶和挡板抵紧时，即千斤顶上的滑块卡接于L型卡板内，最后通过螺栓将滑块和L型卡板固定，能够便于千斤顶和垫板的拆卸和安装。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述千斤顶的顶部固设有一个定位块，主梁的底部固设有一个卡环，卡环上开设有供螺栓穿过的通孔，定位块上开设有功螺栓穿过的贯穿孔。

通过采用上述技术方案，千斤顶顶部的定位块插接与卡环内，使螺栓穿过通孔和贯穿孔，再通过螺母螺纹连接，即能将千斤顶和主梁固定。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述测量装置包括对称设置于载荷板顶部的两个导向筒，导向筒浇筑于混凝体内，导向筒内穿射有钢筋，钢筋的底部焊接于载荷板的顶部，钢筋的顶部固设有位移传感器，所述混凝土顶部位于钢筋和主筋之间固设有基准梁。

通过采用上述技术方案，导向筒防止混凝土将钢筋凝固，位移传感器用于测量施压时钢筋产生的位移，即能得出载荷板发生的位移，基准梁固设于主筋上，基准梁能够便于位移传感器以基准梁为基准来测量钢筋的位移量。

发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主梁的底部与主筋之间固设有加强杆，主梁、主筋和加强杆之间形成三角形。

通过采用上述技术方案，主梁、主筋和加强杆之间形成三角形，能够加强主筋和主梁的稳定性，防止主筋和主梁在千斤顶的作用下发生形变。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主筋包括四根，主梁包括两块，每两根连接杆为一组，主梁螺栓固定连接于每组连接杆的顶部；所述千斤顶的顶部固设有一块定位板，千斤顶固设于定位板的中间位置，定位板可拆卸连接于主梁的底部。

通过采用上述技术方案，两个主梁最底部的钢板分别卡接于连接槽内，即定位板相对于钢板垂直设置，从而可将定位板卡接于钢板内，即能将千斤顶和主梁连接，当千斤顶对定位板的中部施力时，定位板的中部向上发生运动的驱趋势，定位板的两端卡接于钢板的连接槽内，连接槽能够阻止定位板发生形变，防止定位板向上运动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述定位板的顶部靠近两端的位置开设有连接槽，两个主梁最底部的钢板分别卡接于连接槽内，定位板相对于钢板垂直设置，从而可将定位板卡接于钢板内，即能将千斤顶和主梁连接。

通过采用上述技术方案，主梁最底部的钢板分别卡接于连接槽内，定位板相对于钢板垂直设置，从而可将定位板卡接于钢板内，即能将千斤顶和主梁连接，当千斤顶对定位板的中部施力时，定位板的中部向上发生运动的驱趋势，定位板的两端卡接于钢板的连接槽内，连接槽能够阻止定位板发生形变，防止定位板向上运动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主梁由多块钢板组成，钢板外均匀固设有多个连接环；每块所述钢板的底部靠近两端的位置固设有凸块，每块钢板的顶部对应上一块钢板上的凸块的位置开设有限位槽，使上一块钢板的凸块插接于下一块钢板的限位槽内。

通过采用上述技术方案，钢板由下向上长度依次增加，使主梁的中部厚度最大，所能承受的压力最大，一方面，凸块卡接于凹槽内能够增大相邻的钢板之间的接触面积，使钢板之间连接更紧密，另一方面，由于定位板传输给顶梁的压力主要集中于钢板的中部，钢板中部受力后有向上运动的趋势，凸块卡接于限位槽内，能够有效的阻止钢板发生形变和位移。

本发明的另一个目的是提供一种岩基载荷试验方法，能够测量水等渗入到沉孔内，沉渣等掉落至沉孔内，引起的桩端持力层变化后的承载力结果，使测试的端桩持力层的数据更准确。

一种岩基载荷试验方法：包括如下步骤：

S1.桩基成孔：在地面上开挖沉孔，使沉孔延伸至设计的持力层；

S2.浇筑混凝土和载荷板：将载荷板放置于沉孔的底部，在载荷板靠近两端的位置焊接钢筋，在钢筋外套设导向筒，然后在载荷板的中部放置传力筒，使传力筒的轴向保持竖直，最后在沉孔内浇筑混凝土；

S3.安装传力柱和和液压装置：将传力柱插接于传力筒内，在传力桩的顶部放置垫板，垫板的顶部安装千斤顶，最后在千斤顶的顶部安装垫板，同时将垫板的两端和主筋固定；

S4. 位移传感器的测位移：千斤顶施力，载荷板带动钢筋发生竖向运动，位移传感器测量载荷板发生的位移，从而能够得出端桩持力层的载荷。

通过采用上述技术方案，沉孔开完完成后，在沉孔内浇筑混凝土，混凝土能够能够防止水等渗入到沉孔内，还能防止沉渣等掉落至沉孔内，同时能够测量水等渗入到沉孔内，沉渣等掉落至沉孔内，引起的桩端持力层变化后的承载力结果，使测试的端桩持力层的数据更准确。

上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过在沉孔内浇筑混凝土，沉孔的底部浇筑有载荷板，载荷板的顶部设置有传力筒，传力筒用于放置传力柱，沉孔内浇筑有两根轴向竖向设置的主筋，主筋的顶部共同设置有主梁，载荷板上连接有用于测量载荷板位移的测量装置，传力柱的顶部可拆卸连接有液压装置，液压装置位于传力柱的顶部和主梁之间，每次需要测量时，再安装传力柱和液压装置，从而能够在同一沉孔内测量多次，使测量的数据更准确；

2.通过定位板的顶部靠近两端的位置开设有连接槽，两个主梁最底部的钢板分别卡接于连接槽内，定位板相对于钢板垂直设置，从而可将定位板卡接于钢板内，即能将千斤顶和主梁连接, 主梁最底部的钢板分别卡接于连接槽内，定位板相对于钢板垂直设置，从而可将定位板卡接于钢板内，即能将千斤顶和主梁连接，当千斤顶对定位板的中部施力时，定位板的中部向上发生运动的驱趋势，定位板的两端卡接于钢板的连接槽内，连接槽能够阻止定位板发生形变，防止定位板向上运动；

3.通过每块所述钢板的底部靠近两端的位置固设有凸块，每块钢板的顶部对应上一块钢板上的凸块的位置开设有限位槽，使上一块钢板的凸块插接于下一块钢板的限位槽内,钢板由下向上长度依次增加，使主梁的中部厚度最大，所能承受的压力最大，一方面，凸块卡接于凹槽内能够增大相邻的钢板之间连接更紧密，另一方面，由于定位板传输给顶梁的压力主要集中于钢板的中部，钢板中部受力后有向上运动的趋势，凸块卡接于限位槽内，能够有效的阻止钢板发生形变和位移。

附图说明

图1是实施例一的结构示意图；

图2是实施例一的剖视图；

图3是实施例一中图2的A部放大图；

图4是实施例一为突显液压装置而作的结构示意图；

图5是实施例一为突显液压装置而作的爆炸图；

图6是实施例二的结构示意图；

图7是实施例二为突显连接柱而作的结构示意图；

图8是实施例二为突显定位板和钢板连接而作的剖视图；

图9是实施例二为突显钢板之间凸块和限位槽配合而作的剖视图。

图中，1、沉孔；11、混凝土；12、载荷板；13、传力筒；14、传力柱；15、主筋；151、法兰盘；152、弯折部；153、连接柱；154、连接杆；155、连接板；16、主梁；161、卡环；162、通孔；163、加强杆；164、钢板；165、连接环；166、凸块；167、限位槽；2、液压装置；21、垫板；211、凹槽；212、L型卡板；213、挡板；22、千斤顶；221、滑块；222、定位块；223、贯穿孔；224、定位板；2241、连接槽；3、测量装置；31、导向筒；32、钢筋；33、位移传感器；34、基准梁。

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和图2，为本发明公开的一种岩基载荷试验装置，包括浇筑于沉孔1内的混凝土11，沉孔1的底部浇筑有载荷板12，载荷板12的顶部设置有传力筒13，载荷板12上连接有用于测量载荷板12位移的测量装置3，传力筒13用于放置传力柱14，传力柱14的顶部设置有液压装置2，沉孔1内浇筑有两根轴向竖向设置的主筋15，主筋15的顶部共同设置有主梁16，液压装置2位于传力柱14的顶部和主梁16之间。测试时，液压装置2对传力柱14进行施压，传力柱14对载荷板12产生压力，压力使载荷板12发生位移，测量装置3用于测量出载荷板12发生的位移。

参见图2和图3，测量装置3包括设置于载荷板12的顶部的两个导向筒31，导向筒31对称设置于传力筒13的两侧，导向筒31浇筑于混凝土11内，导向筒31内穿射有钢筋32，钢筋32的底部焊接于载荷板12的顶部，导向筒31防止混凝土11将钢筋32凝固，钢筋32的顶部固设有位移传感器33，钢筋32的顶部凸出混凝土11的表面设置，位移传感器33用于测量施压时钢筋32产生的位移，即能得出载荷板12发生的位移。混凝土11顶部位于钢筋32和主筋15之间架设有基准梁34，基准梁34能够便于位移传感器33以基准梁34为基准来测量钢筋32的位移量。

参见图4和图5，液压装置2包括设置于传力柱14顶部的垫板21，垫板21的底部开设有凹槽211，凹槽211用于供传力柱14插接，垫板21的顶部连接有千斤顶22，垫板21的顶部固设有两个L型卡板212，L型卡板212对称设置，垫板21顶部固设有挡板213，挡板213垂直于L型卡板212设置，千斤顶22的底部两侧固设有滑块221，滑块221能够插接于L型卡板212内，L型卡板212上螺纹连接有螺栓，螺栓将L型卡板212与滑块221固定。千斤顶22的顶部固设有一个定位块222，主梁16的底部固设有一个卡环161，卡环161上开设有供螺栓穿过的通孔162，定位块222上开设有功螺栓穿过的贯穿孔223；千斤顶22顶部的定位块222插接与卡环161内，使螺栓穿过通孔162和贯穿孔223，再通过螺母螺纹连接，即能将千斤顶22和主梁16固定。

参见图2和图6，主筋15的顶部固设有法兰盘151，法兰盘151上螺纹连接有螺栓，螺栓将主筋15和主梁16固定，主梁16的底部与主筋15之间固设有加强杆163，加强杆163的一端螺栓固定连接于主梁16的底部，另一端螺栓固定连接于主筋15上，主梁16、主筋15和加强杆163之间形成三角形，能够加强主筋15和主梁16的稳定性，防止主筋15和主梁16在千斤顶22的作用下发生形变。主筋15的底部固设有弯折部152，弯折部152浇筑于混凝土11内，能够防止钢筋32与混凝土11脱离。

本实施例一的实施原理为：测量之前，将传力柱14放入到传力筒13内，然后将垫板21、千斤顶22安装于传力柱14上，最终将主梁16安装于千斤顶22、主筋15的顶部。测试时，千斤顶22对传力柱14施压，传力柱14对载荷板12施压，载荷板12受力后发生运动，载荷板12运动即能带动钢筋32发生位移，钢筋32顶部的位移传感器33能够测量钢筋32发生的位移量。

参见图6和图7，实施例二：与实施例一的不同之处在于，主筋15由两根变成四根，主梁16变成两块，每根主筋15均包括四根浇筑于混凝土11内的连接柱153以及连接于连接柱153顶部的连接杆154，连接柱153和连接杆154均由刚性材料制成，连接柱153顶部共同固设有连接板155，连接杆154卡接于连接板155外侧，连接板155上螺纹连接有将连接杆154和连接板155固定的螺栓，每两根连接杆154为一组，主梁16螺栓固定连接于每组连接杆154的顶部。

参见图7和图8，主梁16由多块钢板164组成，钢板164外均匀固设有多个连接环165，钢板164由下向上长度依次增加，使主梁16的中部厚度最大，所能承受的压力最大。千斤顶22的顶部固设有一块定位板224，千斤顶22固设于定位板224的中间位置，定位板224的顶部靠近两端的位置开设有连接槽168，两个主梁16最底部的钢板164分别卡接于连接槽168内，即定位板224相对于钢板164垂直设置，从而可将定位板224卡接于钢板164内，即能将千斤顶22和主梁16连接；当千斤顶22对定位板224的中部施力时，定位板224的中部向上发生运动的驱趋势，定位板224的两端卡接于钢板164的连接槽168内，连接槽168能够阻止定位板224发生形变，防止定位板224向上运动。

参见图9，每块钢板164的底部靠近两端的位置固设有凸块166，每块钢板164的顶部对应上一块钢板164上的凸块166的位置开设有限位槽167，使上一块钢板164的凸块166插接于下一块钢板164的限位槽167内；一方面，凸块166卡接于凹槽211内能够增大相邻的钢板164之间连接更紧密，另一方面，由于定位板224传输给顶梁的压力主要集中于钢板164的中部，钢板164中部受力后有向上运动的趋势，凸块166卡接于限位槽167内，能够有效的阻止钢板164发生形变和位移。

本实施例二的实施原理为：测量之前，将传力柱14放入到传力筒13内，然后将垫板21、千斤顶22安装于传力柱14上，然后将连接杆154螺栓固定于连接板155上，然后将主梁16安装于连接杆154的顶部，同时使主梁16底部的凹槽211卡接于千斤顶22顶部的定位板224内。测试时，千斤顶22对传力柱14施压，传力柱14对载荷板12施压，载荷板12受力后发生运动，载荷板12运动即能带动钢筋32发生位移，钢筋32顶部的位移传感器33能够测量钢筋32发生的位移量。

一种岩基载荷试验方法：包括如下步骤：

S1.桩基成孔：在地面上开挖沉孔1，使沉孔1延伸至设计的持力层。

S2.浇筑混凝土11和载荷板12：将载荷板12放置于沉孔1的底部，在载荷板12靠近两端的位置焊接钢筋32，在钢筋32外套设导向筒31，然后在载荷板12的中部放置传力筒13，使传力筒13的轴向保持竖直，最后在沉孔1内浇筑混凝土11。

S3.安装传力柱14和和液压装置2：将传力柱14插接于传力筒13内，在传力桩的顶部放置垫板21，垫板21的顶部安装千斤顶22，最后在千斤顶22的顶部安装垫板21，同时将垫板21的两端和主筋15固定。

S4.位移传感器33的测位移：千斤顶22施力，载荷板12带动钢筋32发生竖向运动，位移传感器33测量载荷板12发生的位移，从而能够得出端桩持力层的载荷。

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)

1.一种岩基载荷试验装置，其特征在于：

包括浇筑于沉孔(1)内的载荷板(12)，载荷板(12)的顶部设置有传力筒(13)，传力筒(13)用于放置传力柱(14)，沉孔(1)内浇筑有多根轴向竖向设置的主筋(15)，主筋(15)的顶部设置有主梁(16)，载荷板(12)上连接有用于测量载荷板(12)位移的测量装置(3)，传力柱(14)的顶部可拆卸连接有液压装置(2)，液压装置(2)位于传力柱(14)的顶部和主梁(16)之间。

2.根据权利要求1所述的一种岩基载荷试验装置，其特征在于：所述液压装置(2)包括设置于传力柱(14)顶部的垫板(21)，垫板(21)的顶部可拆卸连接有千斤顶(22)，千斤顶(22)可拆卸连接于主梁(16)的底部。

3.据权利要求2所述的一种岩基载荷试验装置，其特征在于：所述垫板(21)的顶部固设有两个L型卡板(212)，L型卡板(212)对称设置，垫板(21)顶部固设有挡板(213)，挡板(213)垂直于L型卡板(212)设置，千斤顶(22)的底部两侧固设有滑块(221)，滑块(221)能够插接于L型卡板(212)内，L型卡板(212)上螺纹连接有将L型卡板(212)与滑块(221)固定螺栓。

4.根据权利要求2所述的一种岩基载荷试验装置，其特征在于：所述千斤顶(22)的顶部固设有一个定位块(222)，主梁(16)的底部固设有一个卡环(161)，卡环(161)上开设有供螺栓穿过的通孔(162)，定位块(222)上开设有功螺栓穿过的贯穿孔(223)。

5.根据权利要求1所述的一种岩基载荷试验装置，其特征在于：所述测量装置(3)包括对称设置于载荷板(12)顶部的两个导向筒(31)，导向筒(31)浇筑于混凝体内，导向筒(31)内穿射有钢筋(32)，钢筋(32)的底部焊接于载荷板(12)的顶部，钢筋(32)的顶部固设有位移传感器(33)，所述混凝土(11)顶部位于钢筋(32)和主筋(15)之间固设有基准梁(34)。

6.根据权利要求1所述的一种岩基载荷试验装置，其特征在于：所述主梁(16)的底部与主筋(15)之间固设有加强杆(163)，主梁(16)、主筋(15)和加强杆(163)之间形成三角形。

7.根据权利要求1所述的一种岩基载荷试验装置，其特征在于：

所述主筋(15)包括四根，主梁(16)包括两块，每两根连接杆(154)为一组，主梁(16)螺栓固定连接于每组连接杆(154)的顶部；

所述千斤顶(22)的顶部固设有一块定位板(224)，千斤顶(22)固设于定位板(224)的中间位置，定位板(224)可拆卸连接于主梁(16)的底部。

8.根据权利要求7所述的一种岩基载荷试验装置，其特征在于：所述定位板(224)的顶部靠近两端的位置开设有连接槽(2241)，两个主梁(16)最底部的钢板(164)分别卡接于连接槽(2241)内，定位板(224)相对于钢板(164)垂直设置，从而可将定位板(224)卡接于钢板(164)内，即能将千斤顶(22)和主梁(16)连接。

9.根据权利要求1所述的一种岩基载荷试验装置，其特征在于：

所述主梁(16)由多块钢板(164)组成，钢板(164)外均匀固设有多个连接环(165)；

每块所述钢板(164)的底部靠近两端的位置固设有凸块(166)，每块钢板(164)的顶部对应上一块钢板(164)上的凸块(166)的位置开设有限位槽(167)，使上一块钢板(164)的凸块(166)插接于下一块钢板(164)的限位槽(167)内。

10.一种应用于权利要求1～9所述的一种岩基载荷试验装置的试验方法，包括如下步骤：

S1.桩基成孔：在地面上开挖沉孔(1)，使沉孔(1)延伸至设计的持力层；

S2.浇筑混凝土(11)和载荷板(12)：将载荷板(12)放置于沉孔(1)的底部，在载荷板(12)靠近两端的位置焊接钢筋(32)，在钢筋(32)外套设导向筒(31)，然后在载荷板(12)的中部放置传力筒(13)，使传力筒(13)的轴向保持竖直，最后在沉孔(1)内浇筑混凝土(11)；

S3.安装传力柱(14)和和液压装置(2)：将传力柱(14)插接于传力筒(13)内，在传力桩的顶部放置垫板(21)，垫板(21)的顶部安装千斤顶(22)，最后在千斤顶(22)的顶部安装垫板(21)，同时将垫板(21)的两端和主筋(15)固定；

S4. 位移传感器(33)的测位移：千斤顶(22)施力，载荷板(12)带动钢筋(32)发生竖向运动，位移传感器(33)测量载荷板(12)发生的位移，从而能够得出端桩持力层的载荷。

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