CN114411826B - 珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置及方法，包括测量筒、空心支架和百分表；测量筒上下两端均设有盖体，盖体中部设有孔洞，孔洞处可拆卸地设有封板，测量筒内用于装珊瑚砂，孔洞处用于插入预留管，预留管预留的空间用于灌注膨胀水泥砂浆；测量筒外部可拆卸地设有束力框架，测量筒的上端或下端与液压千斤顶相配合；测量筒上方设有反力架，空心支架用于放置在测量筒上方或下方，百分表用于检测膨胀桩的位移。本发明通过模拟珊瑚岛礁环境，分别测量侧阻与端阻，控制变量，使测量结果更为准确，更贴近实际环境，使试验更具有准确性，更有益于研究膨胀桩在珊瑚砂中的特性。

Description

珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置及方法

技术领域

本发明属于膨胀桩在珊瑚砂地基中的侧阻及端阻测量技术领域，特别涉及一种珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置及方法。

背景技术

近年来随着科学经济的发展，珊瑚海岛的建设不仅关乎经济发展还与军事有关。珊瑚砂地基是珊瑚砂工程的基础，珊瑚砂地基的稳定性对工程结构的长期的稳定性和安全性起重要的作用。而由于珊瑚砂颗粒在很小的应力作用下就会发生颗粒破碎，因此不论是打入桩还是灌注桩，都存在桩周钙质砂颗粒破碎、应力松弛、成桩后桩侧摩阻力和桩端阻力弱化问题。因此研究珊瑚砂地基中膨胀桩的侧摩阻力和桩端阻力，对珊瑚砂地基的稳定性起重要的作用。目前还没有一种模拟装置用于对珊瑚砂地基中膨胀桩的侧阻和端阻进行测量。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置及方法，本发明通过模拟珊瑚岛礁环境，分别测量侧阻与端阻，控制变量，使测量结果更为准确，更贴近实际环境，使试验更具有准确性，更有益于研究膨胀桩在珊瑚砂中的特性。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置，包括测量筒、空心支架和百分表；测量筒上下两端均设有盖体，盖体中部设有孔洞，孔洞处可拆卸地设有封板，测量筒内用于装珊瑚砂，孔洞处用于插入预留管，预留管预留的空间用于灌注膨胀水泥砂浆；测量筒外部可拆卸地设有束力框架，测量筒的上端或下端与液压千斤顶相配合；测量筒上方设有反力架，空心支架用于放置在测量筒上方或下方，百分表用于检测膨胀桩的位移。

优选的方案中，所述的测量筒内壁设有碳纤维布。

优选的方案中，所述的束力框架的数量为多个，束力框架包括两根立杆，两根立杆之间连接有两个连接板。

优选的方案中，所述的珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置的侧阻测量方法，包括以下步骤：

步骤一：测量筒下端装好封板，将预留管从测量筒上端的孔洞内插入，且预留管完全伸入测量筒底部，向测量筒内填充珊瑚砂，珊瑚砂所填充的高度为H；

步骤二：向预留管内灌注膨胀水泥砂浆，待灌注完毕后拔出预留管，灌浆高度不小于H；

步骤三：待膨胀水泥砂浆凝固成膨胀桩后，进行侧阻测试：

将测量筒放置在空心支架上，将液压千斤顶放置在测量筒底部，打开测量筒底部的封板，将液压千斤顶的活动端对准膨胀桩底部，在测量筒顶部安装百分表，百分表用于监测膨胀桩的位移情况；利用空心支架下压测量筒，防止测量筒晃动。

利用液压千斤顶向上顶膨胀桩，缓慢增加液压压力，当百分表显示的位移值达到阈值时，记录液压千斤顶的压力增加值即为侧阻大小。

优选的方案中，所述的的珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置的端阻测量方法，包括以下步骤：

步骤一，进行侧阻测量：

测量筒下端装好封板，将预留管从测量筒上端的孔洞内插入，且预留管完全伸入测量筒底部，向测量筒内填充珊瑚砂，珊瑚砂所填充的高度为H；

向预留管内灌注膨胀水泥砂浆，待灌注完毕后拔出预留管，灌浆高度不小于H；

待膨胀水泥砂浆凝固成膨胀桩后，进行侧阻测试：

将测量筒放置在空心支架上，将液压千斤顶放置在测量筒底部，打开测量筒底部的封板，将液压千斤顶的活动端对准膨胀桩底部，在测量筒顶部安装百分表，百分表用于监测膨胀桩的位移情况；利用反力架下压测量筒，防止测量筒晃动。

利用液压千斤顶向上顶膨胀桩，缓慢增加液压压力，当百分表显示的位移值达到阈值时，记录液压千斤顶的压力增加值即为侧阻大小F1；

步骤二，进行端阻测量：

将测量筒放置在基础面上，测量筒下端装好封板；将预留管从测量筒上端的孔洞内插入，且预留管不完全插入测量筒底部，向测量筒内装珊瑚砂；向预留管内灌注膨胀水泥砂浆，待灌注完毕后拔出预留管；膨胀桩与珊瑚砂接触的高度为h；

待膨胀水泥砂浆凝固成膨胀桩后，再将液压千斤顶安装在测量筒上方，液压千斤顶固定在反力架上，将空心支架放置在测量筒顶部，空心支架上安装百分表，百分表用于监测膨胀桩的位移情况；

利用液压千斤顶下压膨胀桩，当百分表显示数值达到阈值时，记录液压千斤顶增加的压力大小F2，得出端阻F= F2- F1*h/H。

本专利可达到以下有益效果：

1、本发明通过模拟珊瑚岛礁环境，分别测量侧阻与端阻，控制变量，使测量结果更为准确，更贴近实际环境，使试验更具有准确性，更有益于研究膨胀桩在珊瑚砂中的特性。

2、三套束力框架装置将装有膨胀桩的测量筒连接锁死，模拟桩体在现实环境中的地应力，以及膨胀桩上部的普通混凝土桩的自重。

3、在装置的外侧通过AB胶包裹碳纤维布，增强测量筒的约束力，防止装置在水泥膨胀时造成不可逆的破坏。

4、通过百分表读数变化可得到桩体位移，从而监测桩体破坏情况。

6、空心支架利于固定此试验装置，同时给液压千斤顶提供作业空间。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明测量侧阻的组装结构图；

图2为本发明测量筒筒壁剖视图;

图3为本发明测量侧阻时的膨胀桩位置图；

图4为本发明束力框架安装效果图；

图5为本发明测量端阻的组装结构图；

图6为本发明测量端阻时的膨胀桩位置图。

图中：反力架1、珊瑚砂2、盖体3、封板4、束力框架5、空心支架6、测量筒7、百分表8、膨胀桩9、碳纤维布11、AB胶12。

具体实施方式

实施例1：

优选的方案如图1至图6所示，一种珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置，包括测量筒7、空心支架6和百分表8；测量筒7上下两端均设有盖体3，盖体3中部设有孔洞，孔洞处可拆卸地设有封板4，测量筒7内用于装珊瑚砂，孔洞处用于插入预留管，预留管预留的空间用于灌注膨胀水泥砂浆；测量筒7外部可拆卸地设有束力框架5，测量筒7的上端或下端与液压千斤顶相配合；测量筒7上方设有反力架1，空心支架6用于放置在测量筒7上方或下方，百分表8用于检测膨胀桩的位移。本发明既可以对珊瑚砂地基中膨胀桩的侧阻进行测量，还可以对端阻进行分别测量；测量筒7上下两端的孔洞略大于预留管的外径。封板4为封盖或堵头，用于封堵孔洞。

测量筒7内壁设有碳纤维布。碳纤维布通过AB胶粘在测量筒7内壁，碳纤维布用于包裹珊瑚砂，增强桶的约束力、抗拉性，避免膨胀水泥砂浆膨胀过程中造成测量筒7破损。束力框架5的数量为多个，本实施例中的束力框架5数量为三个，束力框架5包括两根立杆，两根立杆之间连接有两个连接板。束力框架5用于对测量筒7进行加固，当膨胀水泥砂浆凝固后拆除束力框架5。

预留管用于给灌浆提供空间，反力架1一方面可以防止测量筒7移动，另一方面可用于固定液压千斤顶。三套束力框架装置将装有膨胀桩的测量筒7抱箍，立杆侧向的作用力模拟桩体在现实环境中的地应力，连接板模拟膨胀桩上部的普通混凝土桩的自重。

实施例2：

如图1所示，所述的珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置的侧阻测量方法，包括以下步骤：

步骤一：测量筒7下端装好封板4，将预留管从测量筒7上端的孔洞内插入，且预留管完全伸入测量筒7底部，向测量筒7内填充珊瑚砂，珊瑚砂所填充的高度为H；

步骤二：向预留管内灌注膨胀水泥砂浆，待灌注完毕后拔出预留管，灌浆高度不小于H；

步骤三：待膨胀水泥砂浆凝固成膨胀桩9后，进行侧阻测试：

将测量筒7放置在空心支架6上，将液压千斤顶放置在测量筒7底部，打开测量筒7底部的封板4，将液压千斤顶的活动端对准膨胀桩9底部，在测量筒7顶部安装百分表8，百分表8用于监测膨胀桩9的位移情况；利用空心支架6下压测量筒7，防止测量筒7晃动。

利用液压千斤顶向上顶膨胀桩9，缓慢增加液压压力，当百分表8显示的位移值达到阈值时，记录液压千斤顶的压力增加值即为侧阻大小。

液压千斤顶选用带有压力显示的千斤顶，液压千斤顶可用油缸加载系统代替，液压千斤顶压力增加值为作用于膨胀桩9力的大小值。

实施例3：

如图5所示，所述的珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置的端阻测量方法，包括以下步骤：

步骤一，进行侧阻测量：

测量筒7下端装好封板4，将预留管从测量筒7上端的孔洞内插入，且预留管完全伸入测量筒7底部，向测量筒7内填充珊瑚砂，珊瑚砂所填充的高度为H；

向预留管内灌注膨胀水泥砂浆，待灌注完毕后拔出预留管，灌浆高度不小于H；

待膨胀水泥砂浆凝固成膨胀桩9后，进行侧阻测试：

将测量筒7放置在空心支架6上，将液压千斤顶放置在测量筒7底部，打开测量筒7底部的封板4，将液压千斤顶的活动端对准膨胀桩9底部，在测量筒7顶部安装百分表8，百分表8用于监测膨胀桩9的位移情况；利用反力架1下压测量筒7，防止测量筒7晃动。

利用液压千斤顶向上顶膨胀桩9，缓慢增加液压压力，当百分表8显示的位移值达到阈值时，记录液压千斤顶的压力增加值即为侧阻大小F1；

步骤二，进行端阻测量：

将测量筒7放置在基础面上，测量筒7下端装好封板4；将预留管从测量筒7上端的孔洞内插入，且预留管不完全插入测量筒7底部，向测量筒7内装珊瑚砂；向预留管内灌注膨胀水泥砂浆，待灌注完毕后拔出预留管；膨胀桩9与珊瑚砂接触的高度为h；

待膨胀水泥砂浆凝固成膨胀桩9后，再将液压千斤顶安装在测量筒7上方，液压千斤顶固定在反力架1上，将空心支架6放置在测量筒7顶部，空心支架6上安装百分表8，百分表8用于监测膨胀桩9的位移情况；

利用液压千斤顶下压膨胀桩9，当百分表8显示数值达到阈值时，记录液压千斤顶增加的压力大小F2，得出端阻F= F2- F1*h/H。其中“*”表示乘号，h/H表示高度比值，F1*h/H表示在测量端阻时，膨胀桩9受到的侧阻大小。

实施例4：

另外，端阻的其他测量方法为：可以在膨胀桩的侧壁上附加应变片，测量出侧阻，进而求出端阻。同时可在膨胀桩的下端放置压力片，直接测出桩的端阻。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量方法，采用珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置，其特征在于：所述的珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量装置包括测量筒（7）、空心支架（6）和百分表（8）；测量筒（7）上下两端均设有盖体（3），盖体（3）中部设有孔洞，孔洞处可拆卸地设有封板（4），测量筒（7）内用于装珊瑚砂，孔洞处用于插入预留管，预留管预留的空间用于灌注膨胀水泥砂浆；测量筒（7）外部可拆卸地设有束力框架（5），测量筒（7）的上端或下端与液压千斤顶相配合；测量筒（7）上方设有反力架（1），空心支架（6）用于放置在测量筒（7）上方或下方，百分表（8）用于检测膨胀桩的位移；

珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻测量方法，包括以下步骤：

步骤一：测量筒（7）下端装好封板（4），将预留管从测量筒（7）上端的孔洞内插入，且预留管完全伸入测量筒（7）底部，向测量筒（7）内填充珊瑚砂，珊瑚砂所填充的高度为H；

步骤二：向预留管内灌注膨胀水泥砂浆，待灌注完毕后拔出预留管，灌浆高度不小于H；

步骤三：待膨胀水泥砂浆凝固成膨胀桩（9）后，进行侧阻测试：

将测量筒（7）放置在空心支架（6）上，将液压千斤顶放置在测量筒（7）底部，打开测量筒（7）底部的封板（4），将液压千斤顶的活动端对准膨胀桩（9）底部，在测量筒（7）顶部安装百分表（8），百分表（8）用于监测膨胀桩（9）的位移情况；利用空心支架（6）下压测量筒（7），防止测量筒（7）晃动；

利用液压千斤顶向上顶膨胀桩（9），缓慢增加液压压力，当百分表（8）显示的位移值达到阈值时，记录液压千斤顶的压力增加值即为侧阻大小；

珊瑚砂地基中膨胀桩端阻测量方法，包括以下步骤：

步骤一，进行侧阻测量：

测量筒（7）下端装好封板（4），将预留管从测量筒（7）上端的孔洞内插入，且预留管完全伸入测量筒（7）底部，向测量筒（7）内填充珊瑚砂，珊瑚砂所填充的高度为H；

向预留管内灌注膨胀水泥砂浆，待灌注完毕后拔出预留管，灌浆高度不小于H；

待膨胀水泥砂浆凝固成膨胀桩（9）后，进行侧阻测试：

将测量筒（7）放置在空心支架（6）上，将液压千斤顶放置在测量筒（7）底部，打开测量筒（7）底部的封板（4），将液压千斤顶的活动端对准膨胀桩（9）底部，在测量筒（7）顶部安装百分表（8），百分表（8）用于监测膨胀桩（9）的位移情况；利用反力架（1）下压测量筒（7），防止测量筒（7）晃动；

利用液压千斤顶向上顶膨胀桩（9），缓慢增加液压压力，当百分表（8）显示的位移值达到阈值时，记录液压千斤顶的压力增加值即为侧阻大小F1；

步骤二，进行端阻测量：

将测量筒（7）放置在基础面上，测量筒（7）下端装好封板（4）；将预留管从测量筒（7）上端的孔洞内插入，且预留管不完全插入测量筒（7）底部，向测量筒（7）内装珊瑚砂；向预留管内灌注膨胀水泥砂浆，待灌注完毕后拔出预留管；膨胀桩（9）与珊瑚砂接触的高度为h；

待膨胀水泥砂浆凝固成膨胀桩（9）后，再将液压千斤顶安装在测量筒（7）上方，液压千斤顶固定在反力架（1）上，将空心支架（6）放置在测量筒（7）顶部，空心支架（6）上安装百分表（8），百分表（8）用于监测膨胀桩（9）的位移情况；

利用液压千斤顶下压膨胀桩（9），当百分表（8）显示数值达到阈值时，记录液压千斤顶增加的压力大小F2，得出端阻F= F2- F1*h/H。

2.根据权利要求1所述的珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量方法，其特征在于：测量筒（7）内壁设有碳纤维布。

3.根据权利要求1所述的珊瑚砂地基中膨胀桩侧阻和端阻测量方法，其特征在于：束力框架（5）的数量为多个，束力框架（5）包括两根立杆，两根立杆之间连接有两个连接板。