專利名稱：工程樁承載力自身反力平衡加載測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于橋梁等固定建筑物工程樁基礎(chǔ)承載力測試的方法，尤其適用 于鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁的基礎(chǔ)承載力測試，具體地說是直接在工程樁上進行承載力自 身反力平衡加載測試的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國大跨度結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)大量使用樁基礎(chǔ)，并使樁基礎(chǔ)向長、 深、大趨勢發(fā)展，基礎(chǔ)承載力也越來越大；傳統(tǒng)的靜載荷試樁法面對大噸位的測試樁，存在 成本高、工程量大和工期長等缺點，對于水上、坡地等場地復(fù)雜的測試樁，傳統(tǒng)靜載荷試樁 法更難以滿足，而利用測試樁自身反力平衡測試方式的樁基礎(chǔ)承載力自平衡測試法就應(yīng)運 而生。在現(xiàn)有技術(shù)中，樁基礎(chǔ)承載力自平衡測試法僅針對測試樁加以實際應(yīng)用，如專利號為 ZL200720088950.X、名稱為“一種樁基礎(chǔ)承載力測試加載裝置”的實用新型專利，在測試樁 承載力測試結(jié)束后，測試樁往往被廢棄，而作為加載裝置的荷載箱也被埋在測試樁中無法 再利用，造成很大浪費，若能在工程樁上直接進行樁基礎(chǔ)承載力自平衡測試法測試，則可節(jié) 省大量的測試樁成樁費用；現(xiàn)有技術(shù)中未考慮直接在工程樁上進行樁基礎(chǔ)承載力自平衡測 試法測試，主要是因為加載裝置中荷載箱的埋設(shè)削弱了樁身軸力、剪力和彎矩的傳遞，影響 了工程樁的正常使用，存在以下缺陷1、荷載箱的埋設(shè)，將樁身分成上、下兩部分，當樁身承 受較大水平力或設(shè)計有特殊要求時，荷載箱安裝位置無法提供足夠的抵抗彎矩；2、測試完 成后荷載箱底蓋板頂面處會產(chǎn)生環(huán)向縫隙，樁身完整性和連續(xù)性被破壞，影響樁身的豎向 承載力；3、樁身澆筑混凝土通過荷載箱時，很容易在荷載箱底蓋板底部殘留泥漿和沉渣，對 承載力測試效果和工程樁質(zhì)量都將產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對直接在工程樁上進行樁基礎(chǔ)承載力自平衡測試法測試，提供 一種保證工程樁荷載箱所在位置的樁身質(zhì)量和有效傳遞軸力、剪力和彎矩的方法，通過設(shè) 計將工程樁荷載箱內(nèi)置的千斤頂和頂?shù)咨w板通過一定數(shù)量的高強螺栓連接，連接的位置不 影響千斤頂?shù)恼＜虞d，使工程樁荷載箱能夠傳遞一定的剪力和彎矩；當工程樁荷載箱安 裝處存在較大剪力及設(shè)計有特殊要求時，通過在工程樁荷載箱周圍布設(shè)由伸縮管保護的相 互搭接螺紋鋼筋并在測試后壓漿，使螺紋鋼筋固接，達到鋼筋籠整體等效連接的作用，可以 承受較大的剪力和彎矩；通過內(nèi)切的方式將工程樁荷載箱和鋼筋籠連接，以保證在水平受 力時，增加工程樁荷載箱處樁身的水平抗力；在測試后對工程樁荷載箱處的樁身環(huán)向縫隙 進行壓漿處理，以確保樁身混凝土的連續(xù)性和完整性，保證樁身的軸力傳遞和豎向承載能 力；在工程樁荷載箱底蓋板底部設(shè)置圓錐形導(dǎo)流體，以避免樁身混凝土澆筑通過荷載箱時 在其底蓋板底部殘留泥漿和沉渣，便于混凝土順利通過，保證樁身質(zhì)量和測試準確性。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的工程樁具有一定的傳遞軸力、剪力和彎矩能力，所述的工程樁荷載箱是在現(xiàn)有荷載箱構(gòu)造的基礎(chǔ)上，將工程樁荷載箱頂蓋板①及底蓋板②和千斤頂③通過一定數(shù)量的高強 螺栓④連接，以使工程樁荷載箱可以傳遞一定的剪力和彎矩，高強螺栓④分別連接于千斤 頂③的活塞和缸體底部，不影響千斤頂③的加載和頂升；所述的工程樁荷載箱處能承受較大的剪力和彎矩，是通過在工程樁荷載箱周圍布 設(shè)若干個活塞式鋼質(zhì)伸縮管⑤，活塞式鋼質(zhì)伸縮管⑤兩端封口，并在各活塞式鋼質(zhì)伸縮管 ⑤中預(yù)先放置自由搭接的螺紋鋼筋⑥，螺紋鋼筋⑥與樁身鋼筋籠主筋⑦焊接，測試加載時 活塞式鋼質(zhì)伸縮管⑤內(nèi)的螺紋鋼筋⑥自由伸縮，不影響工程樁荷載箱的加載，測試后再將 活塞式鋼質(zhì)伸縮管⑤內(nèi)相互搭接的螺紋鋼筋⑥固接；工程樁荷載箱上部未連接活塞式鋼質(zhì) 伸縮管⑤的鋼筋籠主筋⑧通過內(nèi)切的方式與工程樁荷載箱頂蓋板①焊接，這部分鋼筋籠主 筋⑧的末端距工程樁荷載箱底蓋板②頂面的距離為1 5cm，以保證在水平受力的情況下， 整個樁身的各項抗力水平與其它工程樁相等效；所述的工程樁荷載箱能避免混凝土澆筑時在工程樁荷載箱底蓋板②底部殘留泥 漿和沉渣，是在工程樁荷載箱底蓋板②底部設(shè)置圓錐形導(dǎo)流體(1 ，當樁身澆灌混凝土?xí)r， 圓錐形導(dǎo)流體(1 導(dǎo)引混凝土經(jīng)由頂蓋板①及底蓋板②預(yù)留的返漿孔(14)順利通過工程 樁荷載箱，從而保證樁身混凝土的質(zhì)量和試驗的準確性；所述的工程樁荷載箱底蓋板②底部設(shè)置的圓錐形導(dǎo)流體(1 ，由薄鋼板制成，在 其內(nèi)澆灌與樁身等強度的混凝土，振搗使混凝土密實，并將圓錐形導(dǎo)流體(1 焊接在工程 樁荷載箱底蓋板②底部；所述的工程樁承載力測試完成后通過壓漿管⑨和連通鋼管⑩對各活塞式鋼質(zhì)伸 縮管⑤壓漿，使活塞式鋼質(zhì)伸縮管⑤內(nèi)相互搭接的螺紋鋼筋⑥固接，再加上工程樁荷載箱 的頂蓋板①及底蓋板②和千斤頂③是通過高強螺栓④連接的，從而達到與鋼筋籠主筋⑦等 效連接的作用，同時活塞式鋼質(zhì)伸縮管⑤在壓漿后起到增加樁身抗彎能力的作用，使得工 程樁荷載箱處樁身能夠承受較大的剪力和彎矩；根據(jù)工程樁荷載箱處樁身承受彎矩的大 小，確定活塞式鋼質(zhì)伸縮管⑤的具體數(shù)量；所述的工程樁承載力測試完成后對工程樁荷載箱處進行的壓漿，是通過下位移護 管(11)及聲測管(1 對工程樁荷載箱處樁身環(huán)向縫隙進行壓水清洗，待另一根管中流出 的污水變?yōu)榍逅畷r，開始對工程樁荷載箱處的樁身縫隙進行壓漿；壓漿漿液強度稍大于樁 身混凝土強度，并摻入膨脹劑和減水劑。本發(fā)明的優(yōu)點1.通過各種加強措施，使基樁承載力測試可以直接在工程樁上進行，節(jié)省了試樁 成樁的所有費用，并使工程樁荷載箱在測試結(jié)束后發(fā)揮傳遞荷載的作用，創(chuàng)造了明顯的經(jīng) 濟效益；2.通過設(shè)置一定數(shù)量的高強螺栓將工程樁荷載箱中內(nèi)置的千斤頂和頂?shù)咨w板連 接，增強工程樁荷載箱傳遞一定剪力和彎矩的能力；3.通過在工程樁荷載箱周圍布設(shè)兩端封口的活塞式鋼質(zhì)伸縮管，各活塞式鋼質(zhì)伸 縮管之間設(shè)置連通鋼管，并在活塞式鋼質(zhì)伸縮管內(nèi)預(yù)先放置自由搭接的螺紋鋼筋，當承載 力測試完成后對各活塞式鋼質(zhì)伸縮管進行壓漿，使工程樁荷載箱達到與鋼筋籠等效的連接 作用，可以承受較大的剪力和彎矩；4.通過內(nèi)切方式將工程樁荷載箱與鋼筋籠相連，以保證水平受力時，增加工程樁荷載箱處樁身的水平抗力；5.工程樁承載力測試完成后，對工程樁荷載箱處的樁身縫隙進行壓漿，使工程樁 荷載箱處樁身混凝土保持完整和連續(xù)，保證樁身軸力的傳遞和豎向承載能力；6.在工程樁荷載箱底蓋板底部設(shè)置圓錐形導(dǎo)流體，使混凝土能順利通過工程樁荷 載箱，避免在工程樁荷載箱底蓋板底部殘留泥漿和沉渣，保證了樁身質(zhì)量和承載力測試的 準確性。


圖1是本發(fā)明實施例荷載箱、鋼筋籠主筋及螺紋鋼筋等配件平面示意圖；圖2是本發(fā)明實施例荷載箱及注漿管等配件平面示意圖；圖3是本發(fā)明實施例荷載箱及活塞式鋼質(zhì)伸縮管等配件縱斷面示意圖；圖4是本發(fā)明實施例荷載箱、搭接鋼筋和螺紋鋼筋及鋼筋籠主筋立面示意圖；圖5是本發(fā)明實施例荷載箱、搭接鋼筋和鋼筋籠主筋內(nèi)切立面示意圖；圖6是本發(fā)明實施例活塞式鋼質(zhì)伸縮管細部剖面示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，該實施例為一根設(shè)計承載力為 20000kN的工程樁，樁長56m，樁徑為2500mm，樁身主筋直徑觀讓，樁長28. 5m以上設(shè)40根 主筋，樁長觀.5m以下設(shè)20根主筋。荷載箱埋設(shè)在距離樁端12. 5m處，荷載箱頂?shù)咨w板上、 下:3m范圍內(nèi)的箍筋間距加密為10cm。樁頂水平力為5000kN，彎矩為1200kN · m，荷載箱處 彎矩為150kN · m，荷載箱的最大單向頂推力設(shè)計為24000kN。圖1是本發(fā)明實施例荷載箱、鋼筋籠主筋及螺紋鋼筋等配件平面示意圖，圖2是 本發(fā)明實施例荷載箱及注漿管等配件平面示意圖，圖3是本發(fā)明實施例荷載箱及活塞式鋼 質(zhì)伸縮管等配件縱斷面示意圖，圖4是本發(fā)明實施例荷載箱、搭接鋼筋和螺紋鋼筋及鋼筋 籠主筋立面示意圖，圖5是本發(fā)明實施例荷載箱、搭接鋼筋和鋼筋籠主筋內(nèi)切立面示意圖， 圖6是本發(fā)明實施例活塞式鋼質(zhì)伸縮管細部剖面示意圖。荷載箱的主要構(gòu)成及尺寸為荷 載箱頂蓋板①及底蓋板②由厚度為50mm的鋼板制作，直徑為2270mm ；頂蓋板①及底蓋板② 之間對稱布置4個6000kN的千斤頂③，其直徑為500mm，高度為550mm ；在千斤頂③和頂蓋 板①及底蓋板②之間分別用直徑^mm的高強螺栓④連接；在4個千斤頂③之間對稱布置 4個兩端帶直徑為300mm半圓、矩形長度310mm的返漿孔(14)，千斤頂③不應(yīng)侵入導(dǎo)管孔 (15)和返漿孔(14)內(nèi)；在頂蓋板①及底蓋板②中心都設(shè)置導(dǎo)管孔(15)，導(dǎo)管孔(15)圓周 直徑為550mm ；在底蓋板②底部設(shè)置圓錐形導(dǎo)流體(13)，其底部直徑為500mm，高300mm，上 部直徑200mm，圓錐形導(dǎo)流體(13)也不應(yīng)侵入導(dǎo)管孔(15)和返漿孔(14)內(nèi)；活塞式伸縮 管⑤由直徑分別為80mm和60mm厚3mm的鋼管制成，長度均為1200mm，兩端用圓形鋼板焊 接封口，活塞式伸縮管內(nèi)設(shè)置密封圈(17)；伸縮管⑤內(nèi)的螺紋鋼筋⑥直徑為20mm，長度為 1350mm，在末端與樁身鋼筋籠主筋⑦焊接；與螺紋鋼筋⑥通過兩根直徑^mm長200mm的短 鋼筋(16)圍焊連接的鋼筋籠主筋⑦共10根，未焊接連接的鋼筋籠主筋⑧也為10根，直徑 均為^mm;導(dǎo)向鋼筋(18)直徑20mm，其一端與荷載箱頂蓋板①及底蓋板②焊接，焊接接口 靠近導(dǎo)管孔(15)，另一端與樁身鋼筋籠主筋⑦和⑧焊接；導(dǎo)向鋼筋(18)長1200mm，焊接接頭長200mm;兩根豎向壓漿管⑨通過環(huán)形的連通鋼管⑩與各伸縮管⑤相連，水泥漿由一根 壓漿管⑨進入，由連通鋼管⑩進入各伸縮管⑤，最后從另一根壓漿管⑨壓出。連通鋼管⑩直 徑為40mm，壓漿管采用同樣材料制成，直徑為40mm ；聲測管(1 四根，對稱布置穿過頂蓋板 ①及底蓋板②；下位移管(11)兩根，穿過頂蓋板①，并對稱焊接在底蓋板②上表面；上位移 管(19)兩根，對稱焊接在頂蓋板①上表面。上位移管(19)和下位移管(11)采用直徑60mm 的鋼管。
權(quán)利要求
1.工程樁承載力自身反力平衡加載測試方法，其特征在于針對工程樁具有一定的傳遞軸力、剪力和彎矩能力，將工程樁荷載箱頂蓋板(①)及底 蓋板(②)和千斤頂(③)通過一定數(shù)量的高強螺栓(④)連接，以使工程樁荷載箱可以 傳遞一定的剪力和彎矩，高強螺栓(④)分別連接于千斤頂(③)的活塞和缸體底部，不影 響千斤頂(③)的加載和頂升；所述的工程樁荷載箱處能承受較大的剪力和彎矩，是通過在工程樁荷載箱周圍布設(shè)若 干個活塞式鋼質(zhì)伸縮管(⑤)，活塞式鋼質(zhì)伸縮管(⑤)兩端封口，并在各活塞式鋼質(zhì)伸縮 管(⑤)中預(yù)先放置自由搭接的螺紋鋼筋(⑥)，螺紋鋼筋(⑥)與樁身鋼筋籠主筋(⑦) 焊接，測試加載時活塞式鋼質(zhì)伸縮管(⑤)內(nèi)的螺紋鋼筋(⑥)自由伸縮，不影響工程樁荷 載箱的加載，測試后再將活塞式鋼質(zhì)伸縮管(⑤)內(nèi)相互搭接的螺紋鋼筋(⑥)注漿固接； 工程樁荷載箱上部未連接活塞式鋼質(zhì)伸縮管(⑤)的鋼筋籠主筋(⑧)通過內(nèi)切的方式與 工程樁荷載箱頂蓋板(①)焊接，這部分鋼筋籠主筋(⑧)的末端距工程樁荷載箱底蓋板 (②)頂面的距離為1 5cm，以保證在水平受力的情況下，整個樁身的各項抗力水平與其 它工程樁相等效；所述的工程樁荷載箱能避免混凝土澆筑時在工程樁荷載箱底蓋板(②)底部殘留泥 漿和沉渣，是在工程樁荷載箱底蓋板(②)底部設(shè)置圓錐形導(dǎo)流體((13))，當樁身澆灌混 凝土?xí)r，圓錐形導(dǎo)流體((13))導(dǎo)引混凝土經(jīng)由頂蓋板(①)及底蓋板(②)預(yù)留的返漿孔 ((14))順利通過工程樁荷載箱，從而保證樁身混凝土的質(zhì)量和試驗的準確性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程樁承載力自身反力平衡加載測試方法，其特征是所述 的工程樁荷載箱底蓋板(②)底部設(shè)置的圓錐形導(dǎo)流體((13))，由薄鋼板制成，在其內(nèi)澆灌 與樁身等強度的混凝土，振搗使混凝土密實，并將圓錐形導(dǎo)流體((13))焊接在工程樁荷載 箱底蓋板(②)底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程樁承載力自身反力平衡加載測試方法，其特征是所述 的工程樁承載力測試完成后通過壓漿管(⑨)和連通鋼管(⑩)對各活塞式鋼質(zhì)伸縮管 (⑤)壓漿，使活塞式鋼質(zhì)伸縮管(⑤)內(nèi)相互搭接的螺紋鋼筋(⑥)固接，再加上工程樁 荷載箱的頂蓋板(①)及底蓋板(②)和千斤頂(③)是通過高強螺栓(④)連接的，從 而達到與鋼筋籠主筋(⑦)等效連接的作用，同時活塞式鋼質(zhì)伸縮管(⑤)在壓漿后起到 增加樁身抗彎能力的作用，使得工程樁荷載箱處樁身能夠承受較大的剪力力和彎矩；根據(jù) 工程樁荷載箱處樁身承受彎矩的大小，確定活塞式鋼質(zhì)伸縮管(⑤)的具體數(shù)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程樁承載力自身反力平衡加載測試方法，其特征是所述 的工程樁承載力測試完成后對工程樁荷載箱處進行的壓漿，是通過下位移護管((11))及 聲測管((12))對工程樁荷載箱處樁身環(huán)向縫隙進行壓水清洗，待另一根管中流出的污水 變?yōu)榍逅畷r，開始對工程樁荷載箱處的樁身縫隙進行壓漿；壓漿漿液強度稍大于樁身混凝 土強度，并摻入膨脹劑和減水劑。
全文摘要
提供一種工程樁承載力自身反力平衡加載測試中保證荷載箱位置樁身質(zhì)量和有效傳遞軸力、剪力和彎矩的方法，將荷載箱內(nèi)置千斤頂經(jīng)高強螺栓與頂?shù)咨w板板連接，且不影響千斤頂正常加載，使荷載箱傳遞一定彎矩；在荷載箱周圍布設(shè)由伸縮管保護的相互搭接螺紋鋼筋并在測試后壓漿固接，達到鋼筋籠整體等效連接作用，承受較大剪力和彎矩；通過內(nèi)切方式將荷載箱和鋼筋籠連接，增加荷載箱處樁身水平抗力；在測試后對荷載箱處的樁身環(huán)向縫隙進行壓漿處理，使得樁身混凝土保持連續(xù)性和完整性，保證樁身軸力傳遞和豎向承載能力；在荷載箱底蓋板底部設(shè)置圓錐形導(dǎo)流體，避免樁身混凝土澆筑通過荷載箱時在其底蓋板底部殘留泥漿和沉渣，保證樁身質(zhì)量和測試準確性。
文檔編號E02D33/00GK102134860SQ20101061144
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉彥峰, 呂曹炯, 寧軍, 宋阮, 徐兆斌, 王殿偉, 王艷芬, 蘇祖平, 馬遠剛 申請人:中鐵大橋局集團有限公司, 中鐵大橋局集團武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司