本發(fā)明屬于巖土工程，更具體地，涉及一種雙鋼套管的巖基載荷板試驗(yàn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、載荷試驗(yàn)(landing?test)是在野外現(xiàn)場(chǎng)用一個(gè)剛性承壓板逐級(jí)加荷，測(cè)定天然地基或復(fù)合地基的變形隨荷載變化而變化，借以確定地基承載力和變形模量的試驗(yàn)。根據(jù)承壓板的設(shè)置深度及特點(diǎn)，可分為淺層、深層平板載荷試驗(yàn)和螺旋板載荷試驗(yàn)，其中，淺層平板載荷試驗(yàn)適用于淺層地基，螺旋板載荷試驗(yàn)和深層平板載荷試驗(yàn)適用于深層地基或地下水位以下的土層。

2、深層載荷試驗(yàn)方法國(guó)內(nèi)外常用有兩種，一種是平板靜載荷試驗(yàn)，另一種是螺旋板載荷試驗(yàn)。其中，深層平板載荷試驗(yàn)存在兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：一是平整孔底和保證承壓板直接落在經(jīng)刮削后的天然巖土表面上，即清除孔底殘?jiān)涂妆诜€(wěn)定問(wèn)題；二是用淺層載荷試驗(yàn)的公式計(jì)算變形模量，因淺層與深層載荷試驗(yàn)壓板下地基土的應(yīng)力狀態(tài)不同，故認(rèn)為計(jì)算結(jié)果與實(shí)際不符。深層平板載荷試驗(yàn)在我國(guó)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，是與我國(guó)高層建筑發(fā)展的需要相關(guān)的，工程實(shí)踐表明這種靜載荷試驗(yàn)在淺孔條件下也具有適應(yīng)性和可靠性。但是，同時(shí)也反映出為擴(kuò)大其應(yīng)用范圍和提高其測(cè)試精度需要解決的一些問(wèn)題，具體包括：實(shí)驗(yàn)裝置的加荷傳力系統(tǒng)和位移測(cè)試系統(tǒng)對(duì)測(cè)試精度和測(cè)深影響問(wèn)題，以及孔底處理和孔眼垂直問(wèn)題等。

3、基于上述缺陷和不足，本領(lǐng)域亟需提出一種雙鋼套管的巖基載荷板試驗(yàn)系統(tǒng)，在考慮試驗(yàn)合理性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行堆載法深層平板載荷試驗(yàn)，確定合理的深層巖體地基承載力特征值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種雙鋼套管的巖基載荷板試驗(yàn)系統(tǒng)及方法，其中結(jié)合巖基載荷板試驗(yàn)自身的特征及其加載過(guò)程中側(cè)壁摩阻力對(duì)測(cè)試精度影響的特點(diǎn)，相應(yīng)設(shè)計(jì)了一種能消除樁基側(cè)壁摩阻力的巖基載荷板試驗(yàn)系統(tǒng)，并對(duì)其關(guān)鍵組件如堆載施加模塊、內(nèi)外力消除模塊和監(jiān)測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)及其具體設(shè)置方式進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，相應(yīng)的能夠有效隔離土體對(duì)樁身的側(cè)向壓力，消除樁身的側(cè)壁摩阻力，確保施加在樁底的載荷可以準(zhǔn)確反映深部地基巖體的真實(shí)承載力。這種隔離機(jī)制，結(jié)合精確的監(jiān)測(cè)模塊（包括壓力表、位移傳感器），使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加精確，消除了樁基側(cè)壁摩阻力的誤差，從而提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種雙鋼套管的巖基載荷板試驗(yàn)系統(tǒng)，包括：

3、設(shè)于樁頂并對(duì)鉆孔灌注樁樁頂施加預(yù)設(shè)載荷的堆載施加模塊；

4、套設(shè)于鉆孔灌注樁樁身外側(cè)、用于隔離土體對(duì)樁身的側(cè)向壓力從而消除土體對(duì)鉆孔灌注樁樁身側(cè)壁摩阻力影響的外力消除模塊；

5、用于監(jiān)測(cè)鉆孔灌注樁在所述堆載施加模塊的加載作用下的沉降位移和受力的監(jiān)測(cè)模塊；以及

6、用于根據(jù)所述監(jiān)測(cè)模塊的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制載荷與沉降曲線以及各級(jí)荷載下沉降與時(shí)間曲線、并以此判斷風(fēng)化巖層地基承載力的控制模塊。

7、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述外力消除模塊包括外側(cè)套筒和內(nèi)側(cè)套筒，所述外側(cè)套筒下放于鉆孔內(nèi)，所述內(nèi)側(cè)套筒套設(shè)于鉆孔灌注樁樁身外側(cè)，該外側(cè)套筒、內(nèi)側(cè)套筒與鉆孔灌注樁中心軸線共線，且所述外側(cè)套筒內(nèi)壁與內(nèi)側(cè)套筒外壁之間設(shè)有用于消除鉆孔灌注樁側(cè)壁摩阻力影響的隔斷間隙，所述鉆孔灌注樁于內(nèi)側(cè)套筒內(nèi)進(jìn)行澆筑，并與內(nèi)側(cè)套筒形成傳力柱結(jié)構(gòu)。

8、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述隔斷間隙內(nèi)設(shè)有多個(gè)保護(hù)限位墊塊，所述保護(hù)限位墊塊環(huán)繞所述內(nèi)側(cè)套筒外壁周向布置，且該保護(hù)限位墊塊的外側(cè)壁滑動(dòng)抵接于所述外側(cè)套筒的內(nèi)壁上，多個(gè)保護(hù)限位墊塊沿所述鉆孔灌注樁軸向間隔均勻布置，以保證內(nèi)側(cè)套筒的垂直度與豎向受力。

9、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述堆載施加模塊包括千斤頂以及堆載反力平臺(tái)，所述千斤頂設(shè)于樁頂與所述堆載組件之間，所述堆載反力平臺(tái)通過(guò)千斤頂對(duì)樁頂加壓，所述千斤頂通過(guò)鉆孔灌注樁將豎向力傳遞給地基，所述鉆孔灌注樁樁端間接加載深部地基巖體，以進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)。

10、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述堆載反力平臺(tái)包括依次設(shè)于所述千斤頂上的主梁、次梁以及堆載塊，所述主梁、次梁、堆載塊、千斤頂?shù)闹行妮S線與所述鉆孔灌注樁的中心軸線共線。

11、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述次梁與地基之間設(shè)有支墩。

12、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述千斤頂外周設(shè)有泡沫層。

13、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述監(jiān)測(cè)模塊包括用于測(cè)量千斤頂壓力的壓力表以及用于測(cè)量樁頂位移的位移傳感器。

14、按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種巖基載荷板試驗(yàn)方法，采用上述任意實(shí)施例或者多個(gè)實(shí)施例組合的一種雙鋼套管的巖基載荷板試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

15、步驟一，根據(jù)設(shè)計(jì)要求成孔，在旋挖而成的鉆孔內(nèi)下放外力消除模塊，在所述外力消除模塊內(nèi)部進(jìn)行混凝土的澆筑，將鉆孔灌注樁澆筑成形，待鉆孔灌注樁強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，安裝監(jiān)測(cè)模塊和堆載施加模塊；

16、步驟二，根據(jù)破壞性試驗(yàn)計(jì)算加載載荷范圍，對(duì)加載載荷范圍進(jìn)行加載等級(jí)劃分，根據(jù)劃分的載荷等級(jí)，按照載荷從小到大的順序，由堆載施加模塊施加荷載，作用于鉆孔灌注樁；

17、步驟三，每級(jí)加荷后，在預(yù)設(shè)時(shí)間范圍內(nèi)，由監(jiān)測(cè)模塊測(cè)量樁頂位移并采集鉆孔灌注樁的沉降位移和受力；

18、步驟四，重復(fù)步驟三，直至滿足終止加載條件；

19、步驟五，分次等量的對(duì)鉆孔灌注樁進(jìn)行卸載，并記錄樁底對(duì)應(yīng)地基的回彈值；

20、步驟六，控制模塊根據(jù)載荷試驗(yàn)結(jié)果，繪制載荷與沉降曲線以及各級(jí)荷載下沉降與時(shí)間曲線，并以此判斷巖層地基承載力。

21、作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟一中，所述在旋挖而成的鉆孔內(nèi)下放外力消除模塊包括：

22、在旋挖而成的鉆孔內(nèi)下放外側(cè)套筒，將保護(hù)限位墊塊焊接于內(nèi)側(cè)套筒外壁，然后沿所述外側(cè)套筒內(nèi)壁下放內(nèi)側(cè)套筒，保護(hù)限位墊塊用于保證內(nèi)側(cè)套筒的垂直度。

23、總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

24、1．本發(fā)明通過(guò)外力消除模塊的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)能夠有效隔離土體對(duì)樁身的側(cè)向壓力，消除樁基側(cè)壁摩阻力對(duì)試驗(yàn)的誤差影響，確保施加在樁頂?shù)妮d荷可以真實(shí)反映深部地基巖體的實(shí)際承載力。這種隔離機(jī)制，結(jié)合精確的監(jiān)測(cè)模塊（包括壓力表、位移傳感器），使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加精確，從而提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，自動(dòng)化控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與分析軟件的引入，進(jìn)一步確保了試驗(yàn)過(guò)程的精確控制和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，為工程設(shè)計(jì)和施工提供了更為可靠的科學(xué)依據(jù)。

25、2．本發(fā)明外力消除模塊中的保護(hù)限位墊塊設(shè)計(jì)，不僅保護(hù)了樁身不受損傷，還保證了整個(gè)系統(tǒng)的垂直度與穩(wěn)定性。同時(shí)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)中集成的安全保護(hù)機(jī)制，如過(guò)載保護(hù)和緊急停止按鈕，顯著提高了試驗(yàn)過(guò)程中的安全性。這些安全特性的結(jié)合，確保了在各種地質(zhì)條件下進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，人員和設(shè)備的安全得到保障，同時(shí)也減少了由于試驗(yàn)過(guò)程中的意外情況導(dǎo)致的設(shè)備損壞和試驗(yàn)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

26、3．本發(fā)明模塊化設(shè)計(jì)的內(nèi)外套筒的外力消除模塊和監(jiān)測(cè)模塊，使得系統(tǒng)能夠快速適應(yīng)不同直徑的試驗(yàn)需求、以及不同的地質(zhì)條件。這種設(shè)計(jì)不僅提高了系統(tǒng)的通用性和靈活性，還使得各個(gè)模塊的更換和升級(jí)變得簡(jiǎn)便快捷，降低了維護(hù)成本和時(shí)間。此外，自動(dòng)化控制系統(tǒng)減少了人工操作的需求，簡(jiǎn)化了操作流程，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的維護(hù)便捷性和操作的簡(jiǎn)便性。