CN210766919U - 一种集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型自平衡荷载箱，尤其是一种在静载试桩检测中提供荷载施力，同时在检测试验结束后，加固工程桩的一体化荷载箱，属于土木工程领域。一种集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱，包括连接底座、液压管和千斤顶结构，连接板包括相对设置的上底座和下底座；千斤顶结构设置于上底座与下底座之间动；液压管为多根，一根连通进液口与进液装置，形成加载液路通路，另一根连通出液口与进浆装置，形成注浆液路通路，其余连通相邻千斤顶结构的进液口与出液口。本实用新型具有如下优点：1、提高了缸内注浆的有效性；2、可确保缸内注浆密实度；3、确保上下段桩位移间隙注浆充盈率；4、提高了桩基桩身强度，起到了基桩加固作用；5、使基桩竖向承载力更好地进行连续传递。

Description

一种集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱

技术领域

本实用新型涉及一种新型自平衡荷载箱，尤其是一种在静载试桩检测中提供荷载施力，同时在检测试验结束后，加固工程桩的一体化荷载箱，属于土木工程领域。

背景技术

现行自平衡荷载箱工作时，是将荷载箱埋设在灌注桩桩底或经过计算的桩身位置，并设有位移管（杆）及液压管连接到地面，位移杆与地面测量系统传感器相连，液压管与加载油泵相连。试验时，加载油泵通过液压管对荷载箱内腔施加压力，箱顶与箱底被推开，产生向上与向下的推力，从而调动桩周土的侧阻力与端阻力来维持加载；同时带动上下位移杆移动，测量系统传感器记录桩基在荷载箱加载下的上下位移量。该类荷载箱工作时存在的问题是：1、基桩自平衡静载试验后，荷载箱体的缸体与活塞之间充满永不凝固的液体，导致桩在工程垂直受压状态下产生挤出液体的位移；2、作为工程桩的一部分，与荷载箱联接的钢筋笼是断开的，桩的传力是通过荷载箱进行的，然而，现行荷载箱缸体与活塞在垂直方向受拔时是没有约束的，因此，荷载箱缺乏抗拔功能；3、荷载箱上下两端的钢筋笼是断开的，严重影响了上部荷载箱有效向下传递；4、荷载箱在施力后，必然造成施力处工程桩的断裂，而通过下位移管输液注浆补强不能量化验收。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种保证基桩桩身强度及完整性的集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下方案：一种集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱，包括连接底座、液压管和千斤顶结构，连接底座包括相对设置的上底座和下底座，上底座和下底座可以在千斤顶结构的作用下上下移动；千斤顶结构设置于上底座与下底座之间，包括活塞、缸体和缸内管，活塞设置于缸体内，缸体的侧面开设有进液口、出液口，缸内管的一端与进液口连通，另一端置于活塞顶面并随之上下移动而移动；液压管为多根，一根连通进液口与进液装置，形成加载液路通路，另一根连通出液口与进浆装置，形成注浆液路通路，其余连通相邻千斤顶结构的进液口与出液口。

优选的，在缸内管的端部连接有空芯头，空芯头上设置有开口，空芯头固定置于活塞的顶面，并随着活塞一起上下移动。

进一步的，还包括U形承压差后注浆管，U形承压差后注浆管包括外注浆管护套、垂直外注浆管、连接垂直外注浆管的U形底管；外注浆管护套为两根，均穿过固定连接缸体的上底座并通过U形底管连通；外注浆管设置于外注浆管护套内，且与U形底管连通，U形底管设置于下底座上。

优选的，外注浆管、外注浆管护套的下端口通过接头与U形底管连通。

优选的，在外注浆管护套内还设置有下位移丝，下位移丝的顶端穿出上底座，底端与连接固定在下底座上的下位移丝固定环连接固定。

优选的，还包括上位移丝和上位移丝护套，上位移丝设置于上位移丝护套内，与荷载箱连接或埋入混凝土，用于测量荷载箱位移或桩体位移。

进一步的，还包括预制通长连续筋，预制通长连续筋包括上钢筋笼、下钢筋笼和隔离套；上钢筋笼贯穿上底座与下底座，其穿出上底座的部分与上底座固定，穿出下底座的部分安装隔离套；下钢筋笼贯穿下底座，并与之固定，其位于下底座上的部分安装隔离套。

进一步的，还包括抗拔杆，抗拔杆包括螺杆、螺母和隔离套；螺杆贯穿上底座、下底座，并通过螺母固定在上底座上，隔离套安装在螺杆位于下底座下的部分。

工作机理：

荷载箱缸内注浆：液压泵通过液压管向液压缸腔内加载液压介质，聚能产生液压，液压推动活塞产生推力伸出，同时产生作用于连接板的作用力与反作用力，通过上下位移丝传递位移；基桩自平衡静载试验完成后，将搅拌均匀的浆液通过注浆设备输出，进入注浆管，注入注浆荷载箱内，并通过注浆荷载箱的进液注浆管冒浆，关闭进液管，达到注浆压力值后保压一定时间后停止注浆。

荷载箱缸外注浆：基桩自平衡静载试验完成后，搅拌均匀的浆液经输出端口，进入注浆管（一侧下位移杆），浆液沿着注浆管路向外注浆U形底管流动，继续注浆至回浆管（另一侧下位移杆）冒浆后封闭该管口保压，并继续加压注浆至U形管，直至将回路管加爆，浆液流向并注满桩体裂隙处，完成缸外注浆。

使荷载箱上预制通长连续筋连接钢筋笼，通过U形底管喷出浆液布满间隙后，在保证浆液强度不低于桩身混凝土强度的前提下，具备足够的截面强度承受该截面所传递的上部荷载，由此而成为工程桩的一部分。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、通过改变缸内动态自降可逆式液体介质出入口，产生的液压推动活塞产生推力，实现各液压缸输出推力等压均匀、高强平稳，使荷载箱进行高效工作，将原本在活塞里的介质清空，让后续缸内注浆能够填满，提高了缸内注浆的有效性；

2、通过注浆管、连通管和液压管连接而成的通道实现对箱体各缸内注浆，并可确保缸内注浆密实度；

3、通过两外注浆管和U形底管形成的U形回路实现对缸外注浆，可大大提高缸外注浆成功率，确保上下段桩位移间隙注浆充盈率；

4、基桩自平衡静载试验完成后，通过对注浆荷载箱进行缸内缸外注浆填充，使得荷载箱缸内缸外间隙与上下段桩固结形成一体，进一步提高了桩基桩身强度，起到了基桩加固作用，并确保上下段桩完整连接成一体，使基桩竖向承载力可连续传递至桩端；

5、在基桩自平衡静载试验完成后在垂直方向进行抗拔承载力测试时，采用预制通长连续筋，可平稳紧靠在一起形成啮合结构，由于连接件上、下钢筋分别与钢筋笼握裹在一起，可使荷载箱处断开的上下段钢筋笼联通形成刚性连接，使基桩竖向承载力更好地进行连续传递。

附图说明

图1是本实用新型实施例立体结构示意图；

图2是图1中缸内结构示意图；

图3是图2的缸内进液加压示意图；

图4是图1中缸内注浆示意图；

图5是图1中缸外注浆U型回路示意图；

图6是图5中缸外注浆外注浆管与U形底管连接处的剖面图；

图7是荷载箱内预制通长连续筋结构示意图；

图8是荷载箱内抗拔杆结构示意图；

图中，1、上底座；2、液压管；3、下位移丝；4、外注浆管；5、外注浆管护套；6、液压管；6’、液压管；7、千斤顶；8、U形底管；9、下底座；10、液压管与缸体连接件；11、上位移丝护套；12、上位移丝；13、接头；14、下位移丝固定环；15、接头底座；16、活塞；17、缸体；18、缸内管；19、上钢筋笼；20、下钢筋笼；21、隔离套；22、螺杆；23、螺母；24、隔离套。

具体实施方式

下面结合附图1-8对本实用新型做进一步描述：一种集试验施力与工程桩加固一体化荷载箱，包括荷载箱装置和检测装置；如图1、6所示，荷载箱装置包括：上底座1、液压管2、下位移丝3、外注浆管4、外注浆管护套5、液压管6、液压管6’、千斤顶7、U形底管8、下底座9、液压管与缸体连接件10、上位移丝护套11、上位移丝12、接头13、下位移丝固定环14、接头底座15。

如图2所示，上底座1与下底座9相对设置，且可以在千斤顶7的作用下上下移动；上底座1上设置有容上位移丝护套11及外注浆管护套5穿过的通孔，上位移丝护套11内设置有上位移丝12；千斤顶7设置于上底座1与下底座9之间，包括活塞16、缸体17和缸内管18，活塞16设置于缸体17内，缸体17的侧面开设有进液口、出液口，缸内管18为空芯金属管，其一端与进液口连通，另一端连接有空芯头，把开口的空芯头固定在活塞16的顶面，当活塞16受压向下移动时，空芯头会贴着活塞顶面向下移动，确保在液面之下，从而可在施力检验完成后，通过在输出口处反向缸内高压加气，便于将用于施力的缸内液体向进液排出。

液压管2为多根，一根通过液压管与缸体连接件10、液压管6连通进液口与进液装置，形成加载液路通路，另一根通过液压管与缸体连接件10、液压管6’、进浆管与进浆装置，形成注浆液路通路，其余连通相邻千斤顶7的进液口与出液口。

如图3所示，P₀为进液口处压强，P₁为缸内压强，P₂为出液口处压强，加液原始状态下，P₀=P₁=P₂；加液过程中，P₀＞P₁＞P₂；加液完成时，P₀=P₁=P₂。当需要向缸内注浆时，在出液口处反向缸内高压加气，便于将用于施力的缸内液体向进液口排出，如图4所示，P₁为加气压， P₁′为液压，加气之原始状态下时， P₂>P₁+ P₁′> P₀；加气压完成状态时，P₂＞P₁＞P₀；缸内注浆时，P₀＞P₁＞P₂；这时缸内原施力液体被气体排空，确保注入缸内水泥加固浆液不被原存在的施力液体稀释而后期强度减弱目的。

如图5-6所示，与下位移护管并联的U形承压差后注浆管，由外注浆管4、外注浆管护套5、U形底管8、接头13、下位移丝固定环14、接头底座15组成。

两根上位移丝护套11和两根外注浆管护套5分别安装在对称分布的两块垫块上；上位移丝12设置于上位移丝护套11内，可以直接与荷载箱上底座1、下底座9连接测量荷载箱位移，也可以埋入混凝土直接测得桩体位移，用于测量荷载箱位移或桩体位移。外注浆管护套5为两根，分别穿过上底座1直达下底座9，下位移丝3、外注浆管4穿入外注浆管护套5内，外注浆管4与外注浆管护套5的下端口通过接头3与U形底管8连通，U形底管8置于下底座9上，从而形成由外注浆管-U形底管-外注浆管组成的U型回路；接头3为三通接头，置于下底座9上的接头底座15上，下位移丝固定环14固定于接头底座15上，下位移丝3的下部与下位移丝固定环14连接固定；在外注浆管4内与接头13形成空腔，由该空腔连接两根带隔离护壁的空芯管，使两根下位移护套管形成U形管，当浇注砼时，空腔管受护套管的保护，不会与砼接触，在施力过程中，它由于沒有被砼握裹，而可以随固定下底座移动，所连接的U形底管由于未受砼的握裹，而与空腔管同步移动，便于通过向一端的下位移管注浆；当检测施力作用结束后，对外注浆管4加气P₀＞P₁时，气流在U形管内于另一端出气；开始对外注浆管4注浆，当P₀＞P₂，浆流在U形管运动；当浆体到达另一出口处后将该管道口闭合，闭合时P₀＞P_1极，继续对外注浆管4加大压力注浆，因该U型管两垂直管承压性能大于回路管，当压力增大到回路承压极限值时，回路管必然自爆；浆液流向荷载箱下底座砼的裂隙处，注满为止；从而确保注浆量可测，可控。

如图7所示，工程桩荷载箱试验后提高截面强度的预制通长连续筋由上钢筋笼19、下钢筋笼20、隔离套21组成；沿荷载箱圆周方向均匀布设多组预制通长连续筋，上钢筋笼19贯穿上底座1、下底座9，穿出上底座1的部分与上底座1焊接固定、穿过下底座9而不与之焊接，下底座9上的上钢筋笼19套上隔离套21，下钢筋笼20穿过下底座9并焊接，下底座 9之上部分钢筋笼安装隔离套21，当荷载箱工作时，上钢筋笼19随上底座1向上走，其被隔离套21护着在下底座9之下钢筋被拉着向上运动，脱离隔离套21，裸露垂直于砼的裂隙处；反之，下钢筋笼20亦然，脱离隔离套21，裸露垂直于砼的裂隙处；通过U形底管的后注浆，将连接于上、下钢筋笼而裸露而垂直于裂隙处的钢筋握裹在一起，可使荷载箱处断开的上下段钢筋笼联通形成刚性连接，使基桩竖向承载力更好地通过钢筋笼进行不间断传递。

如图8所示，荷载箱内抗拔杆由螺杆22、螺母23、隔离套24组成；抗拔杆是将一螺杆22穿过荷载箱上底座1、下底座9，一端固定于上底座1之上，用螺母23固定，并于下底座9下伸出部分设置隔离套24，不被砼握裹，螺母,23直径大于上底座9穿杆孔径，当荷载箱施力试验完成后，上底座1与下底座9逆向运动分开，抗拔杆于下底座9下的不被握裹部分向上移动，直至螺母贴近上底座1，从而阻止下底座9继续向下移动达到抗拔作用。

通过对设置动态自降可逆式液体介质出入口的荷载箱新型缸体内注液，有效固化缸体内活塞与缸顶之间的空间，确保缸体上下承载连续；通过新设计的荷载箱内抗拔杆、与下位移护管并联的U形承压差后注浆管，及预设计布置的工程桩荷载箱试验后提高截面强度的预制通长连续筋，加固补强荷载箱处因建筑基桩自平衡承载力静载检测试验后而造成工程桩的间隙。

上述实施例仅仅是对本实用新型的进一步说明，不构成对本实用新型的限制。本领域普通技术人员应该理解的是，在不脱离本实用新型原理的基础上，所做的任何引申、变形等均在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱，包括连接板、液压管和千斤顶结构，其特征在于：连接板包括相对设置的上底座和下底座，上底座和下底座可以在千斤顶结构的作用下上下移动；千斤顶结构设置于上底座与下底座之间，包括活塞、缸体和缸内管，活塞设置于缸体内，缸体的侧面开设有进液口、出液口，缸内管的一端与进液口连通，另一端置于活塞顶面并随着活塞的上下移动而移动；液压管为多根，一根连通进液口与进液装置，形成加载液路通路，另一根连通出液口与进浆装置，形成注浆液路通路，其余连通相邻千斤顶结构的进液口与出液口。

2.根据权利要求1所述的集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱，其特征在于：在缸内管的端部连接有空芯头，空芯头上设置有开口，空芯头置于活塞的顶面，随着活塞一起上下移动。

3.根据权利要求1所述的集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱，其特征在于：还包括U形承压差后注浆管，U形承压差后注浆管包括外注浆管护套、外注浆管、U形底管；外注浆管护套为两根，均穿过上底座直达下底座；外注浆管设置于外注浆管护套内，且通过U形底管连通形成U型回路，U形底管置于下底座上。

4.根据权利要求3所述的集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱，其特征在于：外注浆管、外注浆管护套的下端口通过接头与U形底管连通。

5.根据权利要求4所述的集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱，其特征在于：在外注浆管护套内还设置有下位移丝，下位移丝的顶端穿出上底座，底端与连接固定在下底座上的下位移丝固定环连接固定。

6.根据权利要求1所述的集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱，其特征在于：还包括上位移丝和上位移丝护套，上位移丝设置于上位移丝护套内，与荷载箱连接或埋入混凝土，用于测量荷载箱位移或桩体位移。

7.根据权利要求1所述的集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱，其特征在于：还包括预制通长连续筋，预制通长连续筋包括上钢筋笼、下钢筋笼和隔离套；上钢筋笼贯穿上底座与下底座，其穿出上底座的部分与上底座固定，穿出下底座的部分安装隔离套；下钢筋笼贯穿下底座，并与之固定，其位于下底座上的部分安装隔离套。

8.根据权利要求1所述的集试验施力与工程桩加固一体化的荷载箱，其特征在于：还包括抗拔杆，抗拔杆包括螺杆、螺母和隔离套；螺杆贯穿上底座、下底座，并通过螺母固定在上底座上，隔离套安装在螺杆位于下底座下的部分。

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