CN204551552U - 一种配置于测试深层载荷板测试硐的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种岩土工程原位测试技术，一种配置于测试深层载荷板测试硐的装置，在载荷试验坑(6)的底部配置圆板形的载荷板(15)，在载荷板(15)上配置液压装置(16)，在侧旁，在载荷板(15)上向上伸出至少两根沉降测量杆(14),在端部配置表座和表头(11)；在所述液压装置(16)的上部，位于载荷试验硐(4)配置支撑传力架(19)；在所述传力架(19)的周边均匀配置若干竖直的传力柱(10)，在传力柱(10)的表面附有压力传感器(9),传力柱(10)的上表面抵住位于由钢筋混凝土结构构成圆台段(2)的下表面。本实用新型使得配套的一种深层载荷板试验装置各部件均可独立拆装，适合在地下试验硐内狭小空间条件下的运送、安装和拆除。试验在节约时间、资金方面和保障人员安全、试验精度方面，均是一种进步。

Description

一种配置于测试深层载荷板测试硐的装置

技术领域

本实用新型涉及一种岩土工程原位测试技术，具体涉及应用于深层岩土体载荷板试验的测试装置。

背景技术

建筑物采用端承桩时需要通过岩土工程勘察提供桩端承载力参数。目前通常通过钻探取样进行室内试验的方法来获得桩端承载力参数，该办法无法准确确定岩土体在其原始地层应力条件和物理条件下的承载能力，故一般通过深层载荷板试验来获得地面下深层岩土体的承载力参数。

平板载荷试验，是一种模拟建筑物基础工作条件的测试方法。具体操作是在保持地基土天然状态，根据基础的使用功能，通过承压板一级一级地向地基土施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性，从而判定地基土层的承载力及沉降量。测试仪器有静载测试仪，压力传感器，位移传感器，液压设备及反力装置。

平板载荷试验使用最大的优点就是不对地基土层产生扰动。所以是国目前世界各国用以确定地基承载力的最主要方法，也是比较其他土的原位试验成果的基础。在工程建设中，平板载荷试验是确定桩端和天然地基承载力的最直接，可靠，具有代表性的的测试方法。我国许多有关现行的规范中都将其测试成果作为工程设计和施工验收的重要依据。

行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008、国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021-2001、《复合地基静载荷试验要点》对岩土工程原位测试、载荷板试验都有相关的标准、规范。尤其，对平板载荷试验采用的压板面积应按需检验土层的厚度确定，且不应小于1.0㎡，对于夯实地基，不宜小于2.0㎡。试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍。应保持试验土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试压表面用粗砂或中砂找平，其厚度不超过20㎜。基准梁及加荷平台支点(或锚桩)宜设在试坑以外，且与承压板的近边距不应小于2m。加荷分级不应小于8级。最大加载量不应小于设计要求的2倍。每级加载后，按间隔10min、10min、10min、15min、15min，以后每隔0.5h测读一次沉降量，当在连续2h内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。当出现下列情况之一时，即可终止加载，当满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载：1、压板周围的图明显地侧向挤出；2、沉降s急骤增大，压力-沉降曲线不能达到稳定标准；3、在某一级荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定标准；4、承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6％。处理后的地基承载力特征值确定应符合下列规定：1、压力-沉降曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值。2、当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半。3、当不能按上述俩款要求确定时，可取s/b＝0.01所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。承压板的宽度或直径大于2m时，按2m计算。注s为静载荷试验承压板的沉降量；b为承压板宽度。同一图层参加统计的试验点不应小于3点，各试验实测值的极差不超过其平均值的30％时，取该平均值作为处理地基的承载力特征值。当极差超过平均值的30％时，应分析极差过大的原因，需要时应增加试验数量并结合工程具体情况确定处理后地基的承载力特征值。

一般深层载荷板试验通常按照现有规范给出的试验装置，多采用倒置整体伞形传力装置，因为体积大、笨重和地下空间狭小等原因，安装极不方便；数据采集和加载均需要试验人员进入地下硐室内进行操作，危险性极大，试验效率低，通常一个试验从安装到试验完毕器材拆卸需要一个星期以上时间。因此，虽然深层载荷板试验能获得地面下深层岩土体比较准确的承载力参数，但是由于上述的缺陷制约大部分场合并不采用此方法，本领域迫切希望能有一种克服上述弊端的深层载荷板试验土建结构及相配套的装置问世。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种适宜于深层平板载荷试验中操作方便，安全性高，可视性好，试验效率高的试验技术，提供一种相应的测试装置。

本实用新型的目的由如下技术方案实现。

一种配置于测试深层载荷板测试硐的装置，

所述测试硐自地面向下的结构依次为：试验硐、圆台段、载荷试验硐和载荷试验坑，在载荷试验硐的底部开设集水坑，其特征在于：

在载荷试验坑的底部配置圆板形的载荷板，在载荷板上配置液压装置，在液压装置的侧旁，在载荷板上向上伸出至少两根沉降测量杆,在端部配置表座和表头；

在所述液压装置的上部，位于载荷试验硐配置支撑传力架；

在所述传力架的周边均匀配置若干竖直的传力柱，在传力柱的表面附有压力传感器,传力柱的上表面抵住位于由钢筋混凝土结构构成圆台段的下表面。

采用本技术方案，在测试硐内，配置相关装置、部件，首先是通过计算机对液压装置自动控制系统输入各级加载目标量和加载速度，控制液压装置输出压力，压力向上依次通过传力柱、传力架、贴压力传感器、的传力柱传递给钢筋混凝土圈梁圆台段，向下通过载荷板，将上部各部件的反力传递给地基，并最终通过多级加载，达到目标载荷值，在此过程中通过表座和表头的自动采集仪，采集记录的载荷板沉降量数值，在电脑里生成加载-沉降曲线(p-s曲线)用于判断深层岩土体承载力参数，为基础设计和施工提供依据。

进一步，在所述载荷试验硐的下表面和所述传力架的上表面配置若干水位监视器；

在所述集水坑中配置水泵。

进一步，所述液压装置为千斤顶。

进一步，所述液压装置的压力功率为200吨以上，在0压力时的高度为0.5—1.0米。

进一步，所述传力架为上下两根水平配置，垂直相交，上下叠放焊接固定连接的型梁；

所述型梁为矩形钢；

或者所述型梁为工字钢，在工字钢的侧部，在两根型梁相互叠放位置和/或端部配置传力柱位置焊接加强筋板。

进一步，所述传力架为上下平行配置的两块圆钢板，相互之间由垂直相交两块上长下短的梯形钢板固定焊接构成。

进一步，在所述传力架的周边均匀配置四根传力柱。

进一步，在所述液压装置的上部与支撑传力架之间配置传力柱；

所述传力柱为圆柱钢，或圆柱钢的两端加接圆钢板。

进一步，载荷板上向上伸出的沉降测量杆的高度大于载荷试验坑的深度，端部配置的表座和表头位于载荷试验硐室内。

一种适用于与本实用新型测试深层载荷板测试硐的装置配套的深层载荷板试验的土建结构：

在自然地面，垂直向下开设圆形的试验硐；

在试验硐的下部开设内径相同，向外扩张，上小下大圆台形的圆台段；

圆台段的下部相继是圆柱形的载荷试验硐，所述圆柱形的直径大于上部圆台段的内径，小于圆台段的外径；

载荷试验硐的下部是直径更小的载荷试验坑，载荷试验坑的高度大于、等于设置在载荷试验坑内液压装置的高度及垫于液压装置下部的载荷板的厚度；

所述试验硐由多截混凝土圆柱筒形的混凝土支护拼接构成；

所述圆台段为钢筋混凝土结构，由多根环向主筋和径向箍筋框架连接，灌注混凝土构成；

所述试验硐为指定深度或者为不指定深度。

在试验硐的下部开设内径相同，向外扩张，上小下大圆台形的圆台段，所述圆台段为钢筋混凝土结构，如此结构能测试桩端承载力和桩侧壁摩擦载荷力。

试验硐为指定深度可以测试和制订统一的实测值，或者为不指定深度，可以针对具体的桩深度提供安全、合理的测试数据。

进一步，在载荷试验硐的下表面开设一个或数个集水坑。

进一步，所述试验硐由多截垂直高度为0.8至1.5m的混凝土支护拼接构成。

进一步，所述试验硐的总深度大于等于10m。

再进一步，所述试验硐的总深度等于10m。

进一步，所述试验硐的总深度等于1.0—1.2倍桩端埋深。

进一步，在地面第一截所述混凝土支护外围设置一圈砖砌支护。

进一步，

所述试验硐的内径为1.0—1.3m；

所述载荷试验硐的直径为2.0—2.4m,高度为1.2—2.0m；

所述载荷试验坑的直径为0.8—1.5m,高度为0.8—1.1m。

进一步，所述圆台段侧部与垂直线形成的角度为15—55度。

进一步，载荷试验硐的外壁为砖砌支护。

至于两技术配合的测试方式，可完全按照国家和行业上述相关标准来进行，特别是按《复合地基静载荷试验要点》的步骤操作、测试、计算，获得最终结果。

有益效果：本实用新型提出一种深层载荷板试验装置，与相应的土建结构形成一种新型深层载荷板试验技术，使得各部件均可独立拆装，适合在本实用新型土建结构的地下试验硐内狭小空间条件下的运送、安装和拆除。该方法在深层载荷板试验所耗费的时间、资金方面和人员安全、试验精度方面，均是一种进步。解决原有载荷板试验装置试验效率低下、安全度差、等诸多问题，具有很大的应用推广价值和前景。

附图说明

图1为与本实用新型测试装置配套使用的深层载荷板试验的土建结构一种实施方式的剖视图；

图2为本实用新型配置于测试深层载荷板测试硐的装置的一种实施方式的剖视结构图；

图3为与本实用新型测试装置配套使用适用于深层载荷板试验的土建结构，钢筋混凝土结构圆台段的立体图；

图4为图3钢筋混凝土结构圆台段中由多根钢筋圆圈和径向截面钢筋梯形框连接的结构立体图；

图5为本实用新型配置于测试深层载荷板测试硐的装置的一种实施方式传力柱的立体图；

图6为本实用新型配置于测试深层载荷板测试硐的装置的一种实施方式表座和表头及沉降测量杆装配在载荷板上的立体图；

图7为与本实用新型测试装置配套使用适用于深层载荷板试验的土建结构，上下两块混凝土支护拆分状态立体图；

图8为本实用新型配置于测试深层载荷板测试硐的装置的一种实施方式一种传力架为上下两根水平配置，垂直相交，上下叠放焊接固定连接的工字钢型梁结构的立体图；

图9为图8中型梁为矩形钢结构的立体图；

图10为图8中是传力架为上下平行配置的两块圆钢板，相互之间由垂直相交两块梯形钢板固定焊接构成结构的立体图。

图中：

1是试验硐、2是圆台段、3是砖砌支护、4是载荷试验硐、5是集水坑、6是载荷试验坑、7是混凝土支护、8是砖砌支护、9是压力传感器、10是传力柱、11是表座和表头、12是水泵、14是沉降测量杆、15是载荷板、16是液压装置、17是传力柱、18是水位监视器、19是传力架。

具体实施方式

以下结合附图进一步详细说明本实用新型的结构。

一种配置于测试深层载荷板测试硐的装置，所述测试硐自地面向下的结构依次为：试验硐1、圆台段2、载荷试验硐4和载荷试验坑6，在载荷试验硐4的底部开设集水坑5：

在载荷试验坑6的底部配置圆板形的载荷板15，在载荷板15上配置液压装置16，在液压装置16的侧旁，在载荷板15上向上伸出至少两根沉降测量杆14,在端部配置表座和表头11；

在所述液压装置16的上部，位于载荷试验硐4配置支撑传力架19；

在所述传力架19的周边均匀配置若干竖直的传力柱10，在传力柱10的表面附有压力传感器9,传力柱10的上表面抵住位于由钢筋混凝土结构构成圆台段2的下表面。

在所述载荷试验硐4的下表面和所述传力架19的上表面配置若干水位监视器18；

在所述集水坑5中配置水泵12。

所述液压装置16为千斤顶。千斤顶为最常用，又方便的液压增压装置。

所述液压装置16的压力功率为200吨以上，在0压力时的高度为0.5—1.0米。由于某种原因是土建桩测试，一般液压装置16的压力功率需要在200吨以上，为了便于操作测试，需要具备一定尺寸。

所述传力架19为上下两根水平配置，垂直相交，上下叠放焊接固定连接的型梁；如此结构是较实用的结构，制作相当方便，两根型梁易于运输、叠放、安装，经焊接固定即可，又能提供较强的传递力，此结构较易推广应用。当然，由于是相互叠放，两型梁上部配置的传力柱10高度不同，相差型梁的截面高度。

所述型梁为矩形钢；能提供较强的刚性和强度。

或者所述型梁为工字钢，在工字钢的侧部，在两根型梁相互叠放位置和/或端部配置传力柱10位置焊接加强筋板。工字钢最经济实用，在交接处，受力较大处焊接增设若干加强筋板。

在所述传力架19为上下平行配置的两块圆钢板，相互之间由垂直相交两块上长下短的梯形钢板固定焊接构成。如此结构比较规范，上表面在一个平面内，上部配置的传力柱10高度相同，而且可以配置大于四件传力柱10，测试更准确，易操作，且根据需要，在下方相互之间由垂直相交两块上长下短的梯形钢板架之间可增设焊接若干加强筋板。不过上表面的圆钢板运输、装配时有些难度和要求，由半圆形之类钢板，拼接成圆钢板，供选择用者。

在所述传力架19的周边均匀配置四根传力柱10。

在所述液压装置16的上部与支撑传力架19之间配置传力柱17；根据场地需要，为了更方便针对性地传递压力，可以增设传力柱17，使下方液压装置16的压力集中传递给支撑传力架19的中心，再通过传力柱17向上方试验件施压。

所述传力柱10、17为圆柱钢，或圆柱钢的两端加接圆钢板。为通用结构，易于制作、使用。

在载荷板15上向上伸出的沉降测量杆14的高度大于载荷试验坑6的深度，端部配置的表座和表头11位于载荷试验硐4室内。为便于测试、观察，提出如此限定要求。

与本实用新型配置于测试深层载荷板测试硐的装置相应的土建有如下结构。

在自然地面，垂直向下开设圆形的试验硐1；

在试验硐1的下部开设内径相同，向外扩张，上小下大圆台形的圆台段2；

圆台段2的下部相继是圆柱形的载荷试验硐4，所述圆柱形的直径大于上部圆台段2的内径，小于圆台段2的外径；

载荷试验硐4的下部是直径更小的载荷试验坑6，载荷试验坑6的高度大于、等于设置在载荷试验坑6内液压装置16的高度及垫于液压装置16下部的载荷板15的厚度；

所述试验硐1由多截混凝土圆柱筒形的混凝土支护拼接构成；

所述圆台段2为钢筋混凝土结构，由多根钢筋圆圈和径向截面钢筋梯形框连接，灌注混凝土构成；

所述试验硐1为指定深度或者为不指定深度。

在载荷试验硐4的下表面开设一个或数个集水坑5。

所述试验硐1由多截垂直高度为0.8至1.5m的混凝土支护7拼接构成。

所述试验硐1的总深度大于等于10m。

所述试验硐1的总深度等于10m。

所述试验硐1的总深度等于1.0—1.2倍桩端埋深。

在地面第一截所述混凝土支护外围设置一圈砖砌支护8。

所述试验硐1的内径为1.0—1.3m；所述载荷试验硐4的直径为2.0—2.4m,高度为1.2—2.0m；所述载荷试验坑6的直径为0.8—1.5m,高度为0.8—1.1m。

所述圆台段2侧部与垂直线形成的角度为15—55度。

所述载荷试验硐4的外壁为砖砌支护3。

作为实施方式，先从地面开挖满足试验要求的试验硐，一般直径不小于1m，深度一般不小于10m，硐室直径扩大到2m，高度为1.8m，按照图上部件载荷板15→千斤顶液压装置16→传力柱17→传力架19→贴压力传感器9的传力柱10的顺序依次安装就位，然后再安装水位监视器18、水泵12以及照明系统、油压管路、电路系统等辅助系统，并进行调试。

该装置工作时，首先是通过计算机对油压自动控制系统输入各级加载目标量和加载速度，控制千斤顶输出压力，压力向上依次通过传力柱17→传力架19→贴压力传感器9的传力柱10传递给钢筋混凝土圈梁圆台段2，向下通过载荷板15，将上部各部件的反力传递给地基，并最终通过8—12级加载，达到目标载荷值，并在此过程中通过表座和表头11的自动采集仪，采集记录的载荷板15沉降量数值，在电脑里生成加载-沉降曲线(p-s曲线)用于判断深层岩土体承载力参数，为基础设计和施工提供依据。

该实用新型各零部件可以自由拆卸组合，方便运输，在本实用新型一种特殊的适用于深层载荷板试验的土建结构的硐体内组装、拆卸，极大的改善了地下作业环境，实现了数据读取、现场监视、试验加载等工作的地面化，大大缩短了人员地下作业时间，降低了安全事故的发生概率，缩短了试验时间、提高了试验精度，是一种对岩土工程非常有益的实用新型。

Claims (9)

1.一种配置于测试深层载荷板测试硐的装置，

所述测试硐自地面向下的结构依次为：试验硐(1)、圆台段(2)、载荷试验硐(4)和载荷试验坑(6)，在载荷试验硐(4)的底部开设集水坑(5)，其特征在于：

在载荷试验坑(6)的底部配置圆板形的载荷板(15)，在载荷板(15)上配置液压装置(16)，在液压装置(16)的侧旁，在载荷板(15)上向上伸出至少两根沉降测量杆(14),在端部配置表座和表头(11)；

在所述液压装置(16)的上部，位于载荷试验硐(4)配置支撑传力架(19)；

在所述传力架(19)的周边均匀配置若干竖直的传力柱(10)，在传力柱(10)的表面附有压力传感器(9),传力柱(10)的上表面抵住位于由钢筋混凝土结构构成圆台段(2)的下表面。

2.根据权利要求1所述配置于测试深层载荷板测试硐的装置，其特征在于在所述载荷试验硐(4)的下表面和所述传力架(19)的上表面配置若干水位监视器(18)；

在所述集水坑(5)中配置水泵(12)。

3.根据权利要求1所述配置于测试深层载荷板测试硐的装置，其特征在于所述液压装置(16)为千斤顶。

4.根据权利要求1或3所述配置于测试深层载荷板测试硐的装置，其特征在于所述液压装置(16)的压力功率为200吨以上，在0压力时的高度为0.5—1.0米。

5.根据权利要求1所述配置于测试深层载荷板测试硐的装置，其特征在于所述传力架(19)为上下两根水平配置，垂直相交，上下叠放焊接固定连接的型梁；

所述型梁为矩形钢；

或者所述型梁为工字钢，在工字钢的侧部，在两根型梁相互叠放位置和/或端部配置传力柱(10)位置焊接加强筋板。

6.根据权利要求1所述配置于测试深层载荷板测试硐的装置，其特征在于所述传力架(19)为上下平行配置的两块圆钢板，相互之间由垂直相交两块上长 下短的梯形钢板固定焊接构成。

7.根据权利要求1所述配置于测试深层载荷板测试硐的装置，其特征在于在所述传力架(19)的周边均匀配置四根传力柱(10)。

8.根据权利要求1所述配置于测试深层载荷板测试硐的装置，其特征在于在所述液压装置(16)的上部与支撑传力架(19)之间配置传力柱(17)；

所述传力柱(10、17)为圆柱钢，或圆柱钢的两端加接圆钢板。

9.根据权利要求1所述配置于测试深层载荷板测试硐的装置，其特征在于载荷板(15)上向上伸出的沉降测量杆(14)的高度大于载荷试验坑(6)的深度，端部配置的表座和表头(11)位于载荷试验硐(4)室内。