CN114482151B - 一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置及施工方法，包括由扩引孔灌浆后植入预制管桩充盈上返形成的灌浆料浆液外环、智能钢筋计测试传感器和可移动式外环钢架。所述灌浆料浆液外环由灌注灌浆料，植入预制管桩充盈形成；所述可移动式外环钢架由带槽口的若干定制钢环、支撑定制钢环的角钢及纵向钢筋组成。本发明的浆液外环内力测试装置采用可移动式钢架组合，施工便捷，安全高效，节约成本，符合桩基工程领域装配化施工的发展要求。

Description

一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置及施工方法

技术领域

本发明属于桩基施工检测技术领域，更具体地，涉及一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置及施工方法。

背景技术

近年来，高强预应力混凝土预制桩(如PHC等)由于其单桩承载力高、抗弯拉性能好、耐久性好、质量稳定可靠、施工速度快、施工现场文明等优点，在桥梁、港口码头、工业与民用建筑等工程基础建设中得到了迅猛的发展和应用。考虑到预制桩传统施工方式的诸多局限性和弊端，例如：土层适应性差、难以穿越较硬土层，挤土效应引发的工程事故率高等，国内外学者在工程实践的基础上对传统桩基施工工艺进行了改进。目前，在工程实践中有在就地搅拌水泥土中植入预制混凝土桩的劲性搅拌桩或混凝土芯搅拌桩技术，然而，受搅拌工法(干喷、湿喷)和高压旋喷工法的限制，该植入桩工艺对硬黏土层、密实粉土、砂土层地基则成桩困难，且就地搅拌水泥土的质量难以把控也直接影响了桩基力学性能与工程质量控制。鉴于此，我司提出了扩引孔灌浆预制混凝土管桩植入同轴复合桩工艺，即采用钻机预先引扩成孔并向孔内压灌水泥砂浆或细石混凝土等厂拌浆液，再立即植入预制桩，形成由预制桩与外围扩体浆液材料组成的同轴复合桩，得到了较好的工程实践应用效果。

现阶段，此类预制桩植入工法针对预制管桩的桩身内力测试已有较多的工程实践，主要有：①在管桩生产过程中预先埋入内力传感器测试元件，再将导线由桩顶引出并作相应保护处理；②管桩成桩后在桩身外壁凿出供预埋传感器测试元件的小口，再用灌浆料填充，或在管桩内壁粘贴传感器元件，再对导线作保护处理并引出。考虑到预制管桩和包裹在管桩周围的浆液外环在不同加载模式下内力分布呈现不同的规律，有必要对此进行深入的研究，然而，对于复合桩浆液外环的内力测试，目前还缺少较为可靠的测试方法。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置及施工方法，主要为了开发一种结构简单，工艺简明且易于制备，可推广应用于复合桩浆液外环内力测试的测试装置及施工方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置，包括灌浆料浆液外环、智能钢筋计测试传感器和可移动式外环钢架；

所述灌浆料浆液外环由灌注灌浆料植入预制管桩充盈形成；

所述可移动式外环钢架由带槽口的若干定制钢环、支撑定制钢环的角钢及纵向钢筋组成，定制钢环和角钢焊接组成统一整体，所述智能钢筋计测试传感器安装于纵向钢筋上，其导线沿着纵向钢筋依次绑扎并引出，

所述槽口均匀布设在定制钢环内侧，所述槽口设有若干个，且若干槽口内交替设置定制滑轮和滑移构件，定制滑轮可通过槽口前后调整距离；所述纵向钢筋通过滑移构件固定在定制钢环槽口处，滑移构件可沿着槽口来回移动，并可通过螺栓进行固定，滑移构件可确保智能钢筋计测试传感器与管桩1的相对距离；

其中，所述可移动式外环钢架调整好后，插入所述灌浆料浆液外环内。

本发明的进一步技术：

优选的，所述定制钢环最上部定制钢环距离外边缘对称开有悬吊扣开口。

优选的，在纵向钢筋上安装钢筋计传感器采用靠焊、对焊和螺纹套筒对接安装方式。

优选的，所述预制管桩于桩端端板处预先焊接封底钢板，横截面尺寸略大于预制管桩横截面。

本发明还提供一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置的施工方法：扩引孔穿越岩土层，预制管桩植入充盈灌浆料填充引孔间环状间隙，形成预制管桩与充盈灌浆料外环的复合桩，再制备可移动式外环内力测试装置，根据检测需要确定智能钢筋计测试传感器安装的数量和位置，通过调节槽口处滑移构件与管桩的相对位置，测量灌浆料浆液外环不同截面处自上而下的内力分布情况。

具体包括如下步骤：

(1)钻机扩径引孔至设计孔径和孔底标高，引孔外径D大于预制管桩外径d；

(2)下放注浆导管，通过导管向钻孔内灌注灌浆料至设计标高；

(3)预制管桩植入充溢挤密灌浆料填充引孔间环状间隙，形成管桩内环与灌浆料浆液外环复合截面空心桩；

(4)依据引孔直径D、预制管桩直径d以及研究浆液外环与管桩之间不同相对距离处内力分布规律的需要，制备可移动式外环内力测试装置，调整纵向钢筋与管桩的距离；

(5)在纵向钢筋上安装智能钢筋计测试传感器；

(6)采用履带吊机或随车吊悬吊外环内力测试装置，使其最下端定制钢环内侧滑轮与管桩外管壁接触，各钢环通过滑轮与管壁的接触依次穿过管桩并沿桩身安全下落。

(7)灌浆料终凝成型。

所述步骤(3)中灌浆料浆液外环由水泥、粉煤灰、砂、外掺剂、减水剂和水制备而成，其中水泥、粉煤灰、砂配合比为1：0.7：7～1：0.6：3，截锥流动度≥200mm，泌水率0％，28d抗压强度≥25MPa。

本发明具有以下技术效果：

采用浆液外环内力测试装置配合预制管桩植入法施工检测，可解决既有复合桩型浆液外环内力测试难以有效测定的问题，进一步地，可通过本发明浆液外环内力测试装置的相应调节设置，满足检测对不同截面从桩顶至桩底内力分布研究的不同需求；本发明的浆液外环内力测试装置采用可移动式钢架组合，施工便捷，安全高效，节约成本，符合桩基工程领域装配化施工的发展要求；此外，根据现场静载检测试验不同加载模式(芯桩承载模式和复合承载模式)的需求，本发明浆液外环内力测试装置最上层定制钢环亦可作为荷载传力装置使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置主视图；

图2为本发明扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置俯视图；

图3为本发明装置A处的局部放大图；

图4为本发明装置B处的局部放大图；

图5为本发明装置C处的局部放大及施工方法图。

图1-5中，1、预制管桩；2、灌浆料浆液外环；3、定制钢环；4、角钢；5、纵向钢筋；6、智能钢筋计测试传感器；7、滑移构件；8、槽口；9、定制滑轮；10、悬吊扣开口；11、可移动式外环钢架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出了一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置及施工方法，符合现代材料利用率的提升、桩基工程领域工业装配化施工的发展方向。主要技术方案如下：

如附图1、4所示的一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置，包括由扩引孔灌浆后植入预制管桩1充盈上返形成的灌浆料浆液外环2、智能钢筋计测试传感器6和可移动式外环钢架11。所述预制管桩1设有封底钢板；所述灌浆料浆液外环2由灌注灌浆料，植入预制管桩1充盈形成；所述可移动式外环钢架11由带槽口8的若干定制钢环3、支撑定制钢环3的角钢4及纵向钢筋5组成，定制钢环3和角钢4焊接组成统一整体，所述智能钢筋计测试传感器6安装于纵向钢筋上，其导线沿着纵向钢筋6依次绑扎并引出。所述定制钢环3内侧四周均匀布设定制滑轮9，定制滑轮9可通过槽口8前后调整距离，以确保和管桩1桩身接触；同时最上部定制钢环3距离外边缘3～5cm处对称开有悬吊扣开口10，可用于可移动式外环钢架11的起吊放置。所述纵向钢筋5通过滑移构件7固定在定制钢环槽口8处，滑移构件7可沿着槽口8来回移动，并可通过螺栓进行固定。滑移构件7和定制滑轮9参见图3((a)，(b))、4((a)，(b))。智能钢筋计测试传感器6安装于纵向钢筋5上，滑移构件7可确保智能钢筋计测试传感器6与管桩1的相对距离。所述智能钢筋计测试传感器6采用振弦理论设计制造，内置智能芯片，具有智能记忆功能，全数字检测；在纵向钢筋5上安装钢筋计传感器6可采用靠焊、对焊和螺纹套筒对接安装方式，具体参见图5(a)、(b)、(c)所示。

一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置的施工方法，包括由扩引孔灌浆后植入预制管桩充盈上返形成的灌浆料浆液外环、智能钢筋计测试传感器和可移动式外环钢架。所述灌浆料浆液外环由灌注灌浆料，植入预制管桩充盈形成；所述可移动式外环钢架由带槽口的若干定制钢环、支撑定制钢环的角钢及纵向钢筋组成。外环内力测试装置现场施工方法包括如下步骤：

(1)钻机扩径引孔至设计孔径和孔底标高，引孔外径D大于预制管桩1外径d；

(2)下放注浆导管，通过导管向钻孔内灌注灌浆料至设计标高；

(3)预制管桩1植入充溢挤密灌浆料填充引孔间环状间隙，形成管桩内环与灌浆料浆液外环2复合截面空心桩；

(4)依据引孔直径D、预制管桩1直径d以及研究浆液外环2与管桩1之间不同相对距离处内力分布规律的需要，制备可移动式外环内力测试装置11，调整纵向钢筋5与管桩1的距离；

(5)在纵向钢筋5上安装智能钢筋计测试传感器6；

(6)采用履带吊机或随车吊悬吊外环内力测试装置11，使其最下端定制钢环3内侧滑轮9与管桩1外管壁接触，各钢环3通过滑轮9与管壁的接触依次穿过管桩1并沿桩身安全下落。

(7)灌浆料终凝成型。

所述预制管桩于桩端端板处预先焊接封底钢板，厚度10mm～20mm，横截面尺寸略大于预制桩横截面。

所述步骤(3)中灌浆料浆液外环由水泥、粉煤灰、砂、外掺剂、减水剂和水制备而成，其中425水泥、Ⅰ(Ⅱ)级粉煤灰、砂配合比为1：0.7：7～1：0.6：3，截锥流动度≥200mm，泌水率0％，28d抗压强度≥25MPa。

所述步骤(4)中可移动式外环钢架由若干带槽口的定制钢环和角钢组成，定制刚环和角钢之间通过焊接组成整体框架，角钢均匀布设于定制钢环周边。

所述步骤(4)中定制钢环内侧四周均匀布设定制滑轮，同时最上部定制钢环距离外边缘3～5cm处对称开有悬吊扣开口，可用于可移动式外环钢架的起吊放置。

所述步骤(5)中的纵向钢筋通过滑移构件固定在定制钢环槽口处，滑移构件可沿着槽口来回移动，并可通过螺栓进行固定。

如图5，(5)中的智能钢筋计测试传感器采用振弦理论设计制造，内置智能芯片，具有智能记忆功能，全数字检测；在纵向钢筋上安装钢筋计传感器可采用靠焊、对焊和螺纹套筒对接安装方式。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明中，除非有明确的规定和限定，特征之间相互交错，不一定独立存在。以上显示与描述包括本发明的基本原理、主要特征及其优点。从事该专业的技术人员需知，本发明不局限于上述实施例的限制，上述的实施例与说明书仅为本发明的优选例，而不是用来限制本发明，以成为唯一选择。在发明的精神和范围要求下，本发明还可进一步变化并优化，对本发明进行的改进优化都进入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护具体范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置，其特征在于：包括灌浆料浆液外环、智能钢筋计测试传感器和可移动式外环钢架;

所述灌浆料浆液外环由灌注灌浆料植入预制管桩充盈形成；

所述可移动式外环钢架由带槽口的若干定制钢环、支撑定制钢环的角钢及纵向钢筋组成，定制钢环和角钢焊接组成统一整体，所述智能钢筋计测试传感器安装于纵向钢筋上，其导线沿着纵向钢筋依次绑扎并引出，所述智能钢筋计测试传感器采用振弦理论设计制造，内置智能芯片，具有智能记忆功能，全数字检测；在纵向钢筋上安装钢筋计传感器采用靠焊、对焊或螺纹套筒对接安装方式；

所述可移动式外环钢架由带槽口的若干定制钢环、支撑定制钢环的角钢及纵向钢筋组成，定制钢环和角钢焊接组成统一整体，所述智能钢筋计测试传感器安装于纵向钢筋上，其导线沿着纵向钢筋依次绑扎并引出，

所述槽口均匀布设在定制钢环内侧，所述槽口设有若干个，且若干槽口内交替设置定制滑轮和滑移构件，定制滑轮可通过槽口前后调整距离；所述纵向钢筋通过滑移构件固定在定制钢环槽口处，滑移构件可沿着槽口来回移动，并可通过螺栓进行固定，滑移构件可确保智能钢筋计测试传感器与管桩的相对距离;

其中，所述可移动式外环钢架调整好后，插入所述灌浆料浆液外环内。

2.根据权利要求1中所述一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置，其特征在于：所述定制钢环最上部定制钢环距离外边缘对称开有悬吊扣开口。

3.根据权利要求1中所述一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置，其特征在于：所述预制管桩于桩端端板处预先焊接封底钢板，横截面尺寸略大于预制管桩横截面。

4.如权利要求1-3中任意一项所述一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置的施工方法：扩引孔穿越岩土层，预制管桩植入充盈灌浆料填充引孔间环状间隙，形成预制管桩与充盈灌浆料外环的复合桩，再制备可移动式外环内力测试装置，根据检测需要确定智能钢筋计测试传感器安装的数量和位置，通过调节槽口处滑移构件与管桩的相对位置，测量灌浆料浆液外环不同截面处自上而下的内力分布情况。

5.根据权利要求4中所述一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置的施工方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

（1）钻机扩径引孔至设计孔径和孔底标高，引孔外径D大于预制管桩外径d；

（2）下放注浆导管，通过导管向钻孔内灌注灌浆料至设计标高；

（3）预制管桩植入充溢挤密灌浆料填充引孔间环状间隙，形成管桩内环与灌浆料浆液外环复合截面空心桩；

（4）依据引孔直径D、预制管桩直径d以及研究浆液外环与管桩之间不同相对距离处内力分布规律的需要，制备可移动式外环内力测试装置，调整纵向钢筋与管桩的距离；

（5）在纵向钢筋上安装智能钢筋计测试传感器；

（6）采用履带吊机或随车吊悬吊外环内力测试装置，使其最下端定制钢环内侧滑轮与管桩外管壁接触，各钢环通过滑轮与管壁的接触依次穿过管桩并沿桩身安全下落；

（7）灌浆料终凝成型。

6.根据权利要求5中所述一种扩孔灌浆植入预制管桩外环内力测试装置的施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中灌浆料浆液外环由水泥、粉煤灰、砂、外掺剂、减水剂和水制备而成，其中水泥、粉煤灰、砂配合比为1：0.7：7~1：0.6：3，截锥流动度≥200mm，泌水率0%，28d抗压强度≥25MPa。