CN1388363A - 测试桩基轴向承载力的自锚荷载法 - Google Patents

Abstract

一种测试桩基轴向承载力的自锚荷载法,是在反力架上施加测试荷载,并借助千斤顶从轴向下载给桩基,以测得桩基的轴向位移与荷载间关系,其特征为:测试包含如下步骤:A)在已成型的桩坑截面内,确定锚杆的数目、排布、尺寸、锚孔深度及相应的预埋管位置等,B)在桩坑底部向下钻取锚孔,将连结于拉杆及接头以下的锚杆埋设在各锚孔中,然后灌浆固化形成锚体,C)在桩基头部依次安设垫板、千斤顶、反力架,并将各拉杆端头用锁紧头均匀锁紧在反力架上端面上,D)开动千斤顶,完成测试,从预埋管中去除拉杆后可将预埋管抽出备用,然后向各预留孔中二次灌砼浆固化。本发明减少测试场地的限制及运输、安装、拆卸工程量,结果符合实际受力状态。

Description

测试桩基轴向承载力的自锚荷载法

技术领域：本发明涉及建筑及岩土工程检测领域，具体涉及大吨位桩基轴向承载力的检测方法的改进。

背景技术：传统的桩基轴向承载力的检测方法有堆载静荷测试法(静载法)、锚载静荷测试法(锚载法)、深井原位测试法(原位法)、自平衡法，各种测试方法均有各自的优点，但各自却具有如下的缺点：1、静载法，所需静载荷配重体积大、重量大、需很大的配重平台和支架，以致运输、安装、拆除的工作量巨大，检测人员劳动强度大，测试时间长，检测费用高，且常受限于场地范围而无法进行检测；2、锚载法，是在待测桩基四周另建至少四根锚桩(直径一般为800～1000mm)，当待测桩基与锚桩均达到设计强度后进行测试，缺点是设立锚桩的工程量增加很大，测试工期长，测试反力架高大、笨重，运输/安装困难，工程费用增加很大；3、原位法，桩基灌注前，在桩孔坑底安装千斤顶、荷载板及反力架，由反力架将护壁或桩孔、孔壁提供的反力施加于荷载板，从而侧得桩底基岩强度。因此，所测得值与实际桩基的轴向承载力具有偏差，且不适用于嵌岩深度小于反力架高度(约2.0m)和/或直径1.0m以下且桩坑无护壁的桩基的测试；4、自平衡法，将液压千斤顶安装在桩基底部适当位置，通过向上顶推成型固化的桩基来测试轴向承载力，缺点是千斤顶被废弃在桩基坑底无法取出再用，成本较高，且测试得到的轴向承载力方向与实际应用中的部分承载力方向相反，测试结果代表性存在偏差，可信度、精确度要打折扣。

发明内容：针对现有技术的上述缺点，本发明所要解决的技术问题是要提供一种能极大减少测试场地占用，大大减轻测试中的运输、安装、拆卸工程量，且检测方式符合实际受力状态的测试桩基轴向承载力的自锚荷载法。

为此，本发明的技术解决方案是一种测试桩基轴向承载力的自锚荷载法，是在反力架上施加测试荷载，并借助千斤顶从轴向下载给桩基，最终测得桩基在荷载下的轴向位移与单桩承载力，其特征在于：所述在反力架上施加测试荷载的过程，包括如下操作步骤：A)在已成型的桩坑截面内，根据力学计算，确定锚杆的数目、排布、尺寸、锚孔深度及相应的预埋管位置等，B)在桩坑底部向下钻取锚孔，将连结于拉杆及接头以下的锚杆埋设在各锚孔中，然后在锚孔中灌浆固化形成外径小于预埋管内径的锚体，并使拉杆及锚体顶端被套于纵贯桩基的预埋管中。

上述的步骤B)后还紧接有如下操作步骤：C)在固化成型的桩基头部依次安设垫板、千斤顶、反力架，并将各拉杆端头用锁紧头均匀锁紧在反力架上端面上，D)开动千斤顶，测试并记录得桩基的轴向位移与荷载间关系；完成测试后，在预埋管中去除拉杆后可将预埋管从桩基中抽出备再用，然后向留下的各预留孔中二次灌砼浆并固化。

在所有步骤中应保证：锚杆及拉杆关于桩基截面呈几何对称地分布，且相对桩基轴线偏角不大于5°，所述的预埋管的内孔径比锚体外径大10mm；在所述步骤B)的操作中还包括：在锚杆与拉杆的接头处安装位移、压力传感器；在所述步骤C)的操作中还包括：在垫板与反力架之间安装压力计与位移计。

所述的锚体是采用自密实型砼或专用结构胶固结而成；所述的拉杆是钢性直杆时，其上端的锁紧头及与锚杆上端连接处采用螺纹形式的活动接头；所述的拉杆是柔性缆绳时，其上端的锁紧头采用钢滚轴或锥孔自紧锚具，其与锚杆上端连接处采用上锥孔自紧锚具/下螺纹的活动接头、或上焊接(浇铸)/下螺纹的活动接头；锚杆底端采用扩径锥头或等径底端，扩径锥头时其以上外套钢制胀头套管；所述的锚杆、拉杆、活动接头、锁紧头、垫板均为特殊钢制成。

在所述步骤D)中，当拉杆为钢性直杆时，应将钢性直杆拉杆从螺纹形式的锁紧头、活动接头上拧松取出以备后用；当拉杆采用柔性缆绳时，只能将柔性缆绳从上端锁紧头上松开弃入预留孔中；然后对预留孔进行二次灌浆固化。

对于人工挖孔桩基的测试，所述的步骤B)是由如下分步骤依序组成：B-1)在桩坑底部向下钻取锚孔，当将锚杆埋设在锚孔中时，将锚杆顶端留置在锚孔以上，然后在锚孔中灌浆固化形成锚体，B-2)在锚杆及接头上向上紧固连结其长度大于桩基、千斤顶、及反力架三者总高度的拉杆，然后在锚体顶端及拉杆外套其长度等于桩基高度的预埋管，B-3)在预埋管与桩坑间灌浆构建钢筋砼质的桩基并固化。

对于机械钻孔桩基的测试，所述的步骤A)后还依序包括如下分步骤：A-1)在所述的桩坑内放入钢筋桩架，其上捆扎固定好纵贯桩基的预埋管，A-2)在预埋管与桩坑间灌浆构建钢筋砼质的桩基并固化，A-3)在预埋管中插入钻杆，然后开始步骤B)。

本发明的方法在桩基截面原有范围内，通过在桩基内部预留轴向拉杆孔的方式，使向反力架及桩基施加静荷载力的锚件拉杆从桩基内部穿过，从而避免了在桩基四周约三十倍桩截面积范围上去施工锚桩，使反力架面积减少了90％以上，极大地增加了测试方法的适应性，又使反力架等一系列笨重结构的体积和重量相应缩减90％以上，基本上避免了繁重的运输、安装、拆卸所需的机械台班和人力的大量消耗，显著地提高了测试效率，缩短了测试工期，并使全程测试费用下降至仅为原有的1/6～1/20的水平；

本发明的方法在检测过程中，桩基的状态及环境基本上与实际受力时相符，测试可信度及精确程度更高；

由于上述施工特点，本发明的方法还具有特别适合大吨位、大直径、及任意角度桩基的轴向承载力的测量，一举解决了多年来困扰建筑/岩土工程界的测试难题，具有世界领先水平。

具体实施方式：现结合具体实施例进一步说明如下。

实施例一，人工挖孔桩基的测试：

对于人工挖孔桩基，在反力架上施加测试荷载的过程，包括如下操作步骤：A)在已成型的桩坑截面内，根据力学计算，确定锚杆的数目、排布、尺寸、锚孔深度及相应的预埋管位置等；步骤B)是由如下分步骤依序组成：B-1)在桩坑底部向下钻取锚孔，当将锚杆埋设在锚孔中时，将锚杆顶端留置在锚孔以上，而锚杆底端采用扩径锥头或等径底端，扩径锥头时其以上外套钢制胀头套管；然后在锚孔中灌注专用结构胶并固化形成锚体；B-2)在锚杆及接头上向上紧固连结其长度大于桩基、千斤顶、及反力架三者总高度的拉杆，同时在锚杆与拉杆的接头处安装位移与压力传感器，然后在锚体顶端及拉杆外套其长度等于桩基高度的预埋管；所述的拉杆是钢性直杆时，其上端的锁紧头及与锚杆上端连接处采用螺纹形式的活动接头；所述的拉杆是柔性缆绳时，其上端的锁紧头采用钢滚轴或锥孔自紧锚具，其与锚杆上端连接处采用上锥孔自紧锚具/下螺纹的活动接头、或上焊接(浇铸)/下螺纹的活动接头；B-3)在预埋管与桩坑间灌浆构建钢筋砼质的桩基并固化；

上述的步骤B)后紧接如下操作步骤：C)在固化成型的桩基头部依次安设垫板、千斤顶、反力架，并将各拉杆端头用锁紧头均匀锁紧在反力架上端面上，并在垫板与反力架之间安装压力计与位移计；D)开动千斤顶，测试并记录得桩基的轴向位移与荷载间关系；完成测试后，即从预埋管中去除拉杆：当拉杆为钢性直杆时，应将钢性直杆拉杆从螺纹形式的锁紧头及活动接头上拧松取出以备后用；当拉杆采用柔性缆绳时，只能将柔性缆绳从上端锁紧头上松开弃入预留孔中；可将预埋管从桩基中抽出备再用，然后对预留孔进行二次灌浆固化。

在所有步骤中保证：锚杆及拉杆关于桩基截面呈几何对称地分布，且相对桩基轴线偏角不大于5，所述的预埋管的内孔径比锚体外径大10mm；所述的锚杆、拉杆、活动接头、锁紧头、垫板均为特殊钢制成。

实施例二，机械钻孔桩基的测试：

对于机械钻孔桩基，在反力架上施加测试荷载的过程，包括如下操作步骤：A)在已成型的桩坑截面内，根据力学计算，确定锚杆的数目、排布、尺寸、锚孔深度及相应的预埋管位置等；步骤A)后依序包括如下分步骤：A-1)在所述的桩坑内放入钢筋桩架，其上捆扎固定好纵贯桩基的预埋管，A-2)在预埋管与桩坑间灌浆构建钢筋砼质的桩基并固化，A-3)在预埋管中插入钻杆，然后开始步骤B)即在桩坑底部向下钻取锚孔，在锚杆与拉杆的接头处安装位移、压力传感器，再将连结于拉杆及接头以下的锚杆埋设在各锚孔中，然后在锚孔中灌浆自密实型砼，经固化形成外径小于预埋管内径的锚体，并使拉杆及锚体顶端被套于纵贯桩基的预埋管中；所述的拉杆是钢性直杆，其上端的锁紧头及与锚杆上端连接处均采用螺纹形式的活动接头；锚杆底端采用扩径锥头，扩径锥头以上外套钢制胀头套管；

上述的步骤B)后还紧接有如下操作步骤：C)在固化成型的桩基头部依次安设垫板、千斤顶、反力架，并将各拉杆端头用锁紧头均匀锁紧在反力架上端面上，并在垫板与反力架之间安装压力计与位移计，D)开动千斤顶，测试并记录得桩基的轴向位移与荷载间关系；完成测试后，在预埋管中去除拉杆：即将钢性直杆拉杆从螺纹形式的锁紧头及活动接头上拧松取出以备后用；可将预埋管从桩基中抽出备再用，然后向留下的各预留孔中二次灌砼浆并固化。

在所有步骤中保证：锚杆及拉杆关于桩基截面呈几何对称地分布，且相对桩基轴线偏角不大于5°，所述的预埋管的内孔径比锚体外径大10mm；所述的锚杆、拉杆、活动接头、锁紧头、垫板均为特殊钢制成。

Claims (7)

1、一种测试桩基轴向承载力的自锚荷载法，是在反力架上施加测试荷载，并借助千斤顶从轴向下载给桩基，最终测得桩基在荷载下的轴向位移与单桩承载力，其特征在于：所述在反力架上施加测试荷载的过程，包括如下操作步骤：A)在已成型的桩坑截面内，根据力学计算，确定锚杆的数目、排布、尺寸、锚孔深度及相应的预埋管位置等，B)在桩坑底部向下钻取锚孔，将连结于拉杆及接头以下的锚杆埋设在各锚孔中，然后在锚孔中灌浆固化形成外径小于预埋管内径的锚体，并使拉杆及锚体顶端被套于纵贯桩基的预埋管中。

2、如权利要求1的测试桩基轴向承载力的自锚荷载法，其特征在于：上述的步骤B)后还紧接有如下操作步骤：C)在固化成型的桩基头部依次安设垫板、千斤顶、反力架，并将各拉杆端头用锁紧头均匀锁紧在反力架上端面上，D)开动千斤顶，测试并记录得桩基的轴向位移与荷载间关系；完成测试后，在预埋管中去除拉杆后可将预埋管从桩基中抽出备再用，然后向留下的各预留孔中二次灌砼浆并固化。

3、如权利要求1或2的测试桩基轴向承载力的自锚荷载法，其特征在于：在所有步骤中应保证：锚杆及拉杆关于桩基截面呈几何对称地分布，且相对桩基轴线偏角不大于5°，所述的预埋管的内孔径比锚体外径大10mm；在所述步骤B)的操作中还包括：在锚杆与拉杆的接头处安装位移、压力传感器；在所述步骤C)的操作中还包括：在垫板与反力架之间安装压力计与位移计。

4、如权利要求3的测试桩基轴向承载力的自锚荷载法，其特征在于：所述的锚体是采用自密实型砼或专用结构胶固结而成；所述的拉杆是钢性直杆时，其上端的锁紧头及与锚杆上端连接处采用螺纹形式的活动接头；所述的拉杆是柔性缆绳时，其上端的锁紧头采用钢滚轴或锥孔自紧锚具，其与锚杆上端连接处采用上锥孔自紧锚具/下螺纹的活动接头、或上焊接(浇铸)/下螺纹的活动接头；锚杆底端采用扩径锥头或等径底端，扩径锥头时其以上外套钢制胀头套管；所述的锚杆、拉杆、活动接头、锁紧头、垫板均为特殊钢制成。

5、如权利要求4的测试桩基轴向承载力的自锚荷载法，其特征在于：在所述步骤D)中，当拉杆为钢性直杆时，应将钢性直杆拉杆从螺纹形式的锁紧头、活动接头上竹松取出以备后用；当拉杆采用柔性缆绳时，只能将柔性缆绳从上端锁紧头上松开弃入预留孔中；然后对预留孔进行二次灌浆固化。

6、如权利要求5的测试桩基轴向承载力的自锚荷载法，其特征在于：所述的步骤B)是由如下分步骤依序组成：B-1)在桩坑底部向下钻取锚孔，当将锚杆埋设在锚孔中时，将锚杆顶端留置在锚孔以上，然后在锚孔中灌浆固化形成锚体，B-2)在锚杆及接头上向上紧固连结其长度大于桩基、千斤顶、及反力架三者总高度的拉杆，然后在锚体顶端及拉杆外套其长度等于桩基高度的预埋管，B-3)在预埋管与桩坑间灌浆构建钢筋砼质的桩基并固化。

7、如权利要求5的测试桩基轴向承载力的自锚荷载法，其特征在于：所述的步骤A)后还依序包括如下分步骤：A-1)在所述的桩坑内放入钢筋桩架，其上捆扎固定好纵贯桩基的预埋管，A-2)在预埋管与桩坑间灌浆构建钢筋砼质的桩基并固化，A-3)在预埋管中插入钻杆，然后开始步骤B)。