CN114482144B - 海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，包括以下步骤：S1：搭设试验平台；S2：布置千斤顶；S3：架设基准梁；S4：测量锚桩桩顶标高，将传力架与锚桩固定好；S5：安装主梁；S6：安装次梁；S7：安装锚拉装置；S8：安放锚筋；S9：满铺分配梁；S10：叠放配重块；S11：连接液压设备和数据采集设备，通过所述数据采集设备对相关数据进行采集。设置的传力架形成10个传力通道将堆放的荷载分散传递到锚桩上，设置的传力架同时可以用来固定保护试验梁，保证了试验梁安装和拆卸时无倒塌风险，同时能增强试验梁抵抗大风和巨浪冲击能力不会倾覆掉入水中，方便后续操作，所有操作对试验梁无损害，传力架工厂加工减少海上作业时间。
Description
技术领域
本发明属于港口工程基桩静载荷试验方法，特别涉及一种采用锚桩联合堆载法的海上基桩静载荷试验方法。
背景技术
在建筑工程基桩检测领域，传统锚桩法和堆载法是常用的基桩竖向承载力试验的方法。堆载法所堆的荷载一般通过分配梁和支墩直接传递到地基上，要求地基承载力比较高。由于海上没法像陆上那样直接利用地基来支撑堆载的重物而无法采用堆载法进行海上基桩静载荷试验，因此海上基桩静载荷试验一般采用锚桩法，堆载法一般用于陆上的基桩静载荷试验。
但是海上锚桩法基桩静载荷试验利用4根工程桩做锚桩，设计验算4根锚桩的抗拔力不够，基桩静载试验加载到最大荷载时可能会将锚桩拔出来，采用锚桩法就需要采用更多的锚桩数量，例如采用6根锚桩或采用8根锚桩，由于工程桩间距不能任意调节，只能利用与试桩距离一定范围内的工程桩，离试桩一定距离外的工程桩无法利用，受工程桩桩间距条件限制无法采用更多数量锚桩，单纯采用4根锚桩将无法完成静载试验任务。本项目为海上工程项目，工程桩为桩径1200mm的钢管桩，采用4根工程桩做锚桩，设计认为单根桩抗拔力为3000kN，4根工程桩做锚桩的抗拔能力只有12000kN，最大试验荷载值为11000kN，反力系统提供的反力应该达到14300kN，锚桩能提供的抗拔力比要求抗拔力小2300kN，锚桩抗拔力无法满足传统锚桩法的试验要求，从而就不能完成基桩静载荷试验任务。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种海上锚桩联合堆载法进行基桩静载荷试验方法，采用堆载重物来弥补不足的锚桩抗拔力，利用设置两个传力架形成多个传力通道将堆载的重物重量分散传递到4根锚桩上解决海上堆载不能直接利用地基支撑堆载重物的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在锚桩上焊牛腿，牛腿上焊平台承重梁，搭设试验平台，试验平台比试验桩低50cm，试验平台与试验桩和基准桩都不能接触；
S2：在试验桩的桩顶铺设刚性垫板，在所述刚性垫板上端布置千斤顶；
S3：在基准桩上架设两根基准梁，两根基准梁均与试验桩水平最近距离30mm；
S4：测量锚桩桩顶标高，以最低标高为基准标高，高于基准标高的锚桩顶部开槽，槽底标高为基准标高，槽宽等于传力架底宽度，将所述传力架置于锚桩的槽内，将传力架与锚桩固定好；
S5：在所述传力架上安装主梁，首榀主梁紧贴中部传力立柱内侧安放，接着安放好另一榀主梁，两榀主梁紧贴在一起；
S6：在所述传力架上安装次梁，次梁由所述主梁、所述中部传力立柱和边侧传力立柱支撑，次梁位于边侧传力立柱上方的次梁容纳槽内，次梁分立在所述主梁上，并与所述主梁垂直，两榀次梁安装顺序没有要求；
S7：在所述次梁上安装锚拉装置，锚拉装置按所述次梁容纳槽的定位指导放在锚桩正上方，同一榀次梁上的两个锚拉装置都安装好后再安装另一榀次梁上的锚拉装置；
S8：在所述锚拉装置上安放锚筋，锚筋与下方锚桩焊接好；
S9：在次梁正上方次梁容纳槽之间满铺分配梁，所述分配梁与所述次梁在水平方向上垂直设置，所述分配梁两端分别置于两个所述次梁上端；
S10：在分配梁正上方叠放配重块，配重块长度方向与分配梁垂直使一个配重块压在数量尽可能多的分配梁上；
S11：连接液压设备和数据采集设备，通过所述液压设备对所述千斤顶进行控制，使其顶于主梁，从而对试验桩产生反作用力，通过所述数据采集设备对相关数据进行采集。
优选的，在陆地上加工好传力架，传力架包括水平设置的底座，底座的上表面中部中心对称位置焊接有用来固定保护主梁和支撑次梁的两个中部传力立柱，在底座的两边侧中心对称焊接有一组边侧传力立柱，边侧传力立柱上部设有用来固定保护次梁的次梁容纳槽。
优选的，两个所述中部传力立柱之间的间距等于主梁的宽度总和，中部传力立柱高度等于主梁高度。
优选的，所述次梁容纳槽宽度等于次梁的宽度，次梁容纳槽的深度高于次梁的高度。
优选的，所述次梁容纳槽的上部设有引导坡面，便于次梁快速对准安装。
优选的，所述次梁容纳槽高于次梁的高度部分形成限位凸起，锚拉装置安装在次梁容纳槽处。
优选的，所述传力架的底座、中部传力立柱以及边侧传力立柱均采用型材工字钢工50a加工而成，其中底座为3个工字钢工50a并排焊接，底座长度为1200cm，中部传力立柱为3个工字钢工50a并排焊接，边侧传力立柱为3个工字钢工50a并排焊接，次梁容纳槽采用工字钢工50a焊接。
优选的，所述主梁和次梁为相同规格的试验梁，长度为1200cm，宽50cm，高220cm。
优选的，所述分配梁采用工字钢工40a，长度为1200cm。
优选的，所述千斤顶的合力中心线与所述配重的重心线是重合的。
本发明的有益效果是：改进了海上锚桩法基桩静载荷试验，采用堆载重物来弥补不足的锚桩抗拔力，利用设置两个传力架形成多个传力通道将堆载的重物重量分散传递到4根锚桩上解决海上堆载不能直接利用地基支撑堆载重物的问题，利用设置两个传力架同时解决了试验梁的固定保护问题。利用传力架保证了试验梁安装和拆卸时无倒塌风险，同时能增强试验梁抵抗大风和巨浪冲击能力不会倾覆掉入水中，方便后续操作，所有操作对试验梁无损害。传力架结构简单，容易加工，陆上加工好可缩短海上作业时间。该方法选用的设备与传统静载荷试验使用的设备型号规格相同，无需特殊专用设备。
附图说明
图1是本发明实施例提供的传力架主视图；
图1a是图1的俯视图；
图1b是图1的侧视图；
图1c是带有加强梁的传力架结构示意图；
图2a是本发明实施例提供的试验梁(主梁和次梁)安装结构示意图；
图2b是图2a的侧视图
图3是海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验平面图；
图4是图3中的A-A剖面图；
图5是图3中的B-B剖面图；
图6是图3中的C-C剖面图；
图7是图3中的D-D剖面图；
附图标记：1、试验桩；2、锚桩；3、基准桩；4、底座；5、中部传力立柱；6、边侧传力立柱；7、次梁容纳槽；7-1、引导坡面；8、主梁；9、次梁；10、锚拉装置；11、锚筋；12、分配梁；13、配重块；14、试验平台；15、基准梁；16、刚性垫板；17、千斤顶；18、位移传感器；19、加强梁。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图7所示，本发明公开了一种海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，包括以下步骤：
S1：在锚桩2上焊牛腿，牛腿上焊平台承重梁，搭设试验平台14，试验平台14顶面比试验桩1低50cm，试验平台14与试验桩1和基准桩3都不能接触；不能有任何接触，试验桩和基准桩必须是能自由变形的，不受试验平台限制，接触会限制接触桩的自由变形；
S2：在试桩1的桩顶上端铺设刚性垫板16，在所述刚性垫板上端布置千斤顶17；对称布置，千斤顶合力中心与试验桩中心重合，避免试验桩偏心受力；
S3：在基准桩3上架设两根基准梁15，两根基准梁15均与试桩1水平最近距离30mm；
S4：测量锚桩2桩顶标高，以最低标高为基准标高，高于基准标高的锚桩2顶部开槽，槽底标高为基准标高，槽宽等于传力架底部宽度，将所述传力架置于锚桩2的槽内，将传力架与锚桩2固定好；
S5：在所述传力架上安装主梁8，首榀主梁8紧贴中部传力立柱5内侧安放，接着安放好另一榀主梁8，两榀主梁8紧贴在一起；
S6：在所述传力架上安装次梁9，次梁9由所述主梁8、所述中部传力立柱5和边侧传力立柱6支撑，次梁9位于边侧传力立柱6的次梁容纳槽7内，次梁9分立在所述主梁8上，并与所述主梁8垂直，两榀次梁9安装顺序没有要求；
S7：在所述次梁9上安装锚拉装置10，锚拉装置10按所述容纳槽7的定位指导放在锚桩2正上方，同一榀次梁9上的两个锚拉装置10都安装好后再安装另一榀次梁9上的锚拉装置10；
S8：在所述锚拉装置10上安放锚筋11，锚筋11与下方锚桩2焊接好；
S9：在次梁9正上方次梁容纳槽7间满铺分配梁12，所述分配梁12与所述次梁9在水平方向上垂直设置，所述分配梁12两端分别置于两个所述次梁9上端；
S10：在分配梁正上方叠放配重块13，配重块13长度方向与分配梁垂直使一个配重块13压在数量尽可能多的分配梁12上；
S11：连接液压设备和数据采集设备，通过所述液压设备对所述千斤顶17进行控制，使其顶于主梁，从而对试验桩1产生反作用力，通过所述数据采集设备对位移传感器18等相关数据进行采集。
利用设置两个传力架形成多个传力通道将堆载的重物重量分散传递到4根锚桩上。堆放的荷载通过分配梁传递到次梁，次梁传递到主梁，主梁传递到底座，底座传递到锚桩形成2个传力通道；堆放的荷载通过分配梁传递到次梁，次梁传递到中部传力立柱，中部传力立柱传递到底座，底座传递到锚桩形成4个传力通道；堆放的荷载通过分配梁传递到次梁，次梁传递到边侧传力立柱，边侧传力立柱传递到底座，底座传递到锚桩形成4个传力通道；通过10个传力通道将堆放的荷载分散传递到锚桩上。传力架同时能起到将试验梁固定保护的作用，利用中部传力立柱限制主梁位置固定保护主梁，防止主梁倾覆倒塌；利用边侧传力立柱和次梁容纳槽限制次梁位置固定保护次梁，防止次梁倾覆倒塌；利用本发明传力架保证了试验梁安装和拆卸时无倒塌风险，同时能增强试验梁抵抗大风和巨浪冲击能力不会倾覆掉入水中，所有操作对试验梁无损害，传力架在工厂加工减少海上作业时间。
在上述技术方案进一步优选采用以下技术方案进行优化：
优选的，在安置单个传力架的两根锚桩2桩顶开槽时，应使槽底中心线与两根锚桩中心连线重合。
放置刚性垫板16时应使刚性垫板16中心线与试验桩1中轴线重合，千斤顶17合力中心线与刚性垫板16中心线重合。
在陆地上加工好两个结构完全相同的传力架，所述传力架包括设置水平的底座4，底座4的上表面中部中心对称位置焊接有两个中部传力立柱5用来固定保护主梁8和支撑次梁9，在底座的两边侧中心对称焊接有一组边侧传力立柱6，边侧传力立柱6上部设有次梁容纳槽7用来固定保护次梁9。
所述传力架的两个中部传力立柱5之间的间距等于试验梁主梁8的宽度总和，考虑到可能有施工误差则两个中部传力立柱5之间的间距等于试验梁主梁8的宽度总和加上允许误差宽度，本实例允许误差设置了20mm，中部传力立柱5高度等于主梁8高度，中部传力立柱5高度确保不大于主梁8高度。
所述传力架次梁容纳槽7宽度等于次梁8的宽度，考虑到可能有施工误差则次梁容纳槽宽度等于次梁8的宽度加上允许误差宽度，本实例允许误差设置了10mm，次梁容纳槽的深度高于次梁9的高度50cm以上，进而形成限位凸起，为后续安装锚拉装置提供了定位的基准。
所述传力架单个装置设置有底座4，两个中部传力立柱5，两个边侧传力立柱6，边侧传力立柱6上方有次梁容纳槽7，需要加工两个一样的传力架。
所述传力架的底座、中部传力立柱以及边侧传力立柱采用型材工字钢工50a加工而成，底座4为3个工字钢工50a并排焊接，中部传力立柱5为3个工字钢工50a并排焊接，边侧传力立柱6立柱为3个工字钢工50a并排焊接，边侧限位架6容纳槽采用工字钢工50a焊接。
所述主梁8和次梁9为相同规格的鱼腹试验梁，长度为1200cm，宽50cm，高220cm。
所述基准梁10采用20槽钢双拼而成，长度为1200cm，宽15cm，高20cm。
所述千斤顶17为4台500t千斤顶，可根据试验最大加载吨位调整千斤顶数量。所述千斤顶17采用厂家、型号、规格均相同的千斤顶。
本发明中，配重块13叠放整齐方正，只需要一种堆载体，堆载体的整体重心与两榀次梁9形成的平面区域中心重合，平台整体稳定性好，安全性有保证。
本发明中，在千斤顶17出力前，平台的自重完全由4根锚桩2支撑，平台的重心在4根锚桩2的中心线上；在试验过程中，试验桩1上的千斤顶17出力时，千斤顶17的合力线、试验桩1与平台的重心线三线重合，整个过程平台的受力状态简单，平台具有较高的稳定性、安全性。
作为本发明的进一步改进，在两个中部限位立柱之间可焊接加强梁19。增大底座支撑刚度，增加其承载能力。
作为本发明的进一步改进，所述主梁和次梁为相同规格的试验梁，长度为1200cm，宽50cm，高220cm。
优选的，所述次梁容纳槽7的上部设有引导坡面7-1，便于次梁快速对准安装。
本发明改进了海上锚桩法基桩静载荷试验，采用堆载重物来弥补不足的锚桩抗拔力，利用设置两个传力架形成多个传力通道将堆载的重物重量分散传递到4根锚桩上解决海上堆载不能直接利用地基支撑堆载重物的问题，利用设置两个传力架同时解决了试验梁的固定保护问题。传力架结构简单，容易加工，陆上加工好可缩短海上作业时间。该方法选用的设备与传统静载荷试验使用的设备型号规格相同，无需特殊专用设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，例如单个传力架上设置2个中部传力立柱和2个边侧传力立柱，根据需要可以增加边侧传力立柱的数量，本装置不仅用于海上基桩静载荷试验，也可用于其它水域的水上基桩静载荷试验，也可用于陆上基桩静载荷试验，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在锚桩上焊牛腿，牛腿上焊平台承重梁，搭设试验平台，试验平台顶面比试验桩低50cm，试验平台与试验桩和基准桩都不能接触；
S2：在试验桩的桩顶铺设刚性垫板，在所述刚性垫板上端布置千斤顶；
S3：在基准桩上架设两根基准梁，两根基准梁均与试验桩水平最近距离30mm；
S4：测量锚桩桩顶标高，以最低标高为基准标高，高于基准标高的锚桩顶部开槽，槽底标高为基准标高，槽宽等于传力架底宽度，将所述传力架置于锚桩的槽内，将传力架与锚桩固定好；所述传力架包括水平设置的底座，底座的上表面中部中心对称位置焊接有用来固定保护主梁和支撑次梁的两个中部传力立柱，在底座的两边侧中心对称焊接有一组边侧传力立柱，边侧传力立柱上部设有用来固定保护次梁的次梁容纳槽；
S5：在所述传力架上安装主梁，首榀主梁紧贴中部传力立柱内侧安放，接着安放好另一榀主梁，两榀主梁紧贴在一起；
S6：在所述传力架上安装次梁，次梁由所述主梁、所述中部传力立柱和边侧传力立柱支撑，次梁位于边侧传力立柱上方的次梁容纳槽内，次梁分立在所述主梁上，并与所述主梁垂直，两榀次梁安装顺序没有要求；
S7：在所述次梁上安装锚拉装置，锚拉装置按所述次梁容纳槽的定位指导放在锚桩正上方，同一榀次梁上的两个锚拉装置都安装好后再安装另一榀次梁上的锚拉装置；
S8：在所述锚拉装置上安放锚筋，锚筋与下方锚桩焊接好；
S9：在次梁正上方次梁容纳槽之间满铺分配梁，所述分配梁与所述次梁在水平方向上垂直设置，所述分配梁两端分别置于两个所述次梁上端；
S10：在分配梁正上方叠放配重块，配重块长度方向与分配梁垂直使一个配重块压在数量尽可能多的分配梁上；
S11：连接液压设备和数据采集设备，通过所述液压设备对所述千斤顶进行控制，使其顶于主梁，从而对试验桩产生反作用力，通过所述数据采集设备对相关数据进行采集。
2.根据权利要求1所述的海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，其特征在于：两个所述中部传力立柱之间的间距等于主梁的宽度总和，中部传力立柱高度等于主梁高度。
3.根据权利要求1所述的海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，其特征在于：所述次梁容纳槽宽度等于次梁的宽度，次梁容纳槽的深度高于次梁的高度。
4.根据权利要求1所述的海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，其特征在于：所述次梁容纳槽的上部设有引导坡面，便于次梁快速对准安装。
5.根据权利要求1所述的海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，其特征在于：所述次梁容纳槽高于次梁的高度部分形成限位凸起，锚拉装置安装在次梁容纳槽处。
6.根据权利要求1所述的海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，其特征在于：所述传力架的底座、中部传力立柱以及边侧传力立柱均采用型材工字钢工50a加工而成，其中底座为3个工字钢工50a并排焊接，底座长度为1200cm，中部传力立柱为3个工字钢工50a并排焊接，边侧传力立柱为3个工字钢工50a并排焊接，次梁容纳槽采用工字钢工50a焊接。
7.根据权利要求1所述的海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，其特征在于：所述主梁和次梁为相同规格的试验梁，长度为1200cm，宽50cm，高220cm。
8.根据权利要求1所述的海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，其特征在于：所述分配梁采用工字钢工40a，长度为1200cm。
9.根据权利要求1所述的海上锚桩联合堆载法基桩静载荷试验方法，其特征在于：所述千斤顶的合力中心线与所述配重的重心线是重合的。
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