一种便于排渣的自反力载荷箱及排渣方法与流程

本发明属于基桩技术领域，更具体的说涉及一种便于排渣的自反力载荷箱及排渣方法。

背景技术：

桩基础是历史悠久、应用广泛的一种基础形式。在我国高层建筑、重型厂房、桥梁、港口码头、海上采油平台以至核电站等工程中，都有普遍应用。桩基础是由承台和埋置于土中的单桩或桩群组成，通过桩杆将荷载传给深部的土层或侧向土体；是将建筑物的荷载全部或部分传给地基土或岩层的具有一定刚度和抗弯能力的构件。

其中为了确保桩基础符合设计使用要求，需要在桩群选择一个单桩来进行承载极限实验。现在比较常用的方法是堆载法，堆载法是单桩竖向静载试验提供反力的一种方式，即通过以试桩为中心搭设试验平台，码放砂袋、混凝土配重、钢锭等，通过千斤顶加压，给试桩提供竖向压力，从而检验试桩的承载力是否满足设计要求。但上述方法实验较为繁琐，成本较高。

针对上述不足，现在提供了一种采用自反力荷载箱的测试方法，具体是通过在钢筋笼上安装自反力荷载箱(下称荷载箱)，荷载箱将钢筋笼分为上下两部分。具体实验的整个流程如下：开挖基桩孔，(基桩孔除渣)，将带有荷载箱的钢筋笼安装到基桩孔中，然后灌浆，凝固后荷载箱上竖向设置的油缸提供加载力，并通过与荷载箱上下板连接的位移杆检测位移，绘制有关试验成果曲线，一般绘制q－s、s-lgt和s-lgq曲线以及其他进行辅助分析所需曲线，可分别求得荷载箱上段桩及下段桩的极限承载力，将上段桩极限承载力经一定处理后与下段桩极限承载力相加即为单桩的极限承载力。完成桩基础的承载极限实验。

但上述测试方法存在以下缺陷：钻孔挖孔导致底部堆渣，钢筋笼的下放过程与孔壁摩擦也会导致基桩孔底部堆积渣滓，现有的处理方法是将注浆管插入桩基孔底部灌浆，残渣随着浆液上浮至桩基孔上端，避免对整个单桩产生影响。但是由于荷载箱的设置，荷载箱的下板内孔直径远小于桩基孔的直径，通常不足桩基孔的九分之一，这样在残渣上浮的过程中大量残渣被下板挡住无法完全排除，浆液凝固后，大量残堆积在荷载箱和下端桩之间形成一个夹杂层，严重破坏桩基础的结构强度，使得实验测量数据失真，无法为判断其他桩基础的承载能力提供实验数据支撑。

有鉴于此，如何提供一种便于排渣的自反力载荷箱以及排渣方法，避免灌浆时残渣堆积，方便残渣排除，进而获得正确的实验数据就成了本领域技人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何一种便于排渣的自反力载荷箱及排渣方法，避免灌浆时残渣堆积，方便残渣排除，进而获得正确的实验数据。

本发明通过一下技术方案实现：

一种便于排渣的自反力荷载箱，包括竖向顶升器，竖向向上设置的上位移杆以及套设在上位移杆外的上位移护管，竖向向上设置得下位移杆以及套设在下位移杆外侧的下位移护管，其特征在于，还包括：

水平设置呈环状的上定板，上定板下方正对间隔设置有水平且呈环状的下定板，上定板与下定板之间设置有多个顶升机构，多个顶升机构沿上定板的周向间隔分布；所述上位移杆与上位移护管固连在上定板上表面向上设置，下位移杆以及下位移护管固连在两个相邻的两顶升机构之间的间隙并与下定板固连，下位移杆和下位移护管向上设置并穿过上定板上对应设置的让位孔；

顶升机构包括水平设置的上动板和下动板，上动板和下动板竖向间隔正对设置，上动板位于上定板下侧且与上定板滑动配合，下动板位于下定板上侧且与下定板滑动配合，还包括设置在上动板与下动板之间的顶升器，所述顶升器的安装端与上动板或下动板固连，顶升器的输出端与下动板或上动板连接固定，还包括滑动驱动器，滑动驱动器固定连接在上定板或下定板上，滑动驱动器的输出端与上动板、下动板或顶升器连接，滑动驱动器的输出端可沿位于上动板与上定板交叠区域的上定板径向向外运动，带动位于上动板和下动板位于上定板内圈的部分向外移动，使得上定板内圈与下定板内圈之间构成无遮挡的过浆通道；

还包括至少一根拉杆，拉杆设置在相邻两顶升机构之间的间隙处竖向穿过上定板和下定板，拉杆穿过上定板的部分连接有与上定板抵紧的螺母，拉杆穿过下定板的部分连接有与下定板抵紧的螺母。

这样，通过伸缩的方式可以在排渣时张开得到一个完整的排渣通道，这使得排渣的过程与未设置自反力荷载箱的基桩孔的完全一致。在残渣大量上浮后通过液压油缸的将实现顶升的顶升器拉回，这样可以有效的避免由于现有的荷载箱底板遮挡导致的积渣问题。这样确保后续实验所获取的数据的准确性与可靠性。其中需要说明的是，顶升器、上下位移杆与其对应的护管的安装设置及其结构为现有技术不在此详述。在自反力荷载箱在初始状态，也是后续顶升器工作的状态时上动板和下动板大部分处于上定板的内圈内侧，这与现有的荷载箱并无区别，故与现有的荷载箱具有完全相同的实验功能。

作为优选，上动板沿上定板径向向上设置有凸起的第一滑轨，上定板上设置有与所述第一滑轨配合的第一凹槽，下动板沿下定板径向向下设置有凸起的第二滑轨，下定板上设置有与所述第二滑轨配合的第二凹槽，滑动驱动器的输出端的运动方向与所述滑轨长度方向一致。

这样，滑轨的设置能够实现限位移动，确保移动方向和方式可控。

作为优选，所述顶升器为千斤顶。

这样，千斤顶能提供足够的进行后续的破坏性实验。

作为优选，滑动驱动器设置在下定板上，滑动驱动器为设置为液压油缸，液压油缸的输出杆水平设置，所述输出杆上固连有竖向的连杆，连杆穿过下定板上竖向开设的让位槽与下动板固连。

这样，结构紧凑，节约空间。需要说明的是一般在液压油缸的输出杆上套设一段风琴式的软护管，一软护管一端固定在壳体上，另一端固定在连杆输出端上，避免灌浆后浆液对输出杆回缩造成阻碍，其中液压油缸有足够的力确保能够在大荷载的工况下带动顶升器滑移。

作为优选，所述连杆与下动板通过焊接固定，连杆与输出杆通过焊接固定。

这样，上述装置实际工作中只需要运动一次即可，焊接方便施工，可靠性满足使用需求。

作为优选，所述顶升机构的数量为二，两个顶升机构沿上定板周向均匀间隔分布。

这样，可以尽可能减少滑动驱动器的设置，降低成本的同时，提高可靠性，也可以方便加工设计的量。

一种排渣方法，包括上述的便于排渣的自反力荷载箱，其特征在于，还包括顺序执行的以下步骤:

s1、开挖基桩孔，在基桩孔中对应自反力荷载箱所在的高度上沿基桩孔径向向外挖掘一个环形的容纳槽，所述容纳槽可容纳自反力荷载箱中顶升机构向外滑动到极限位置时向外移动的部分；

s2、将上定板与下定板上分别连接有钢筋笼的自反力荷载箱安装到基桩孔中；

s3、通过滑动驱动器带动顶升器向外滑动并滑入容纳槽中；

s4、将注浆管插入基桩孔底部，灌浆；

s5、灌浆完成后，待灌入浆凝固前通过滑动驱动器将顶升器拉回初始位置。

这样，上述装置能够通过滑动实现让位，在灌浆排渣时得到一个完整的排渣通道，这样可以有效的实现排渣，而在排渣完成后及时缩回，确保能够进行后续的实验。其中容纳槽可以是人工开挖得到。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明实施例部分提供的一种便于排渣的自反力荷载箱的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为安装在钢筋笼上的自反力荷载箱设置在基桩孔内的结构示意图。

附图标记：1为顶升器、2为上位移杆、3为上位移护管、4为上定板、401为第一凹槽、5为上动板、501为第一滑轨、6为下动板、7为下定板、701为让位槽、8为液压油缸、9为拉杆、10为容纳槽、11为自反力荷载箱。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参见图1至图3,图1为本发明实施例部分提供的一种便于排渣的自反力荷载箱的主视图，图2为图1的俯视图，图3为安装在钢筋笼上的自反力荷载箱设置在基桩孔内的结构示意图。

本发明实施例部分公开了一种便于排渣的自反力荷载箱11，包括竖向顶升器1，竖向向上设置的上位移杆2以及套设在上位移杆2外的上位移护管3，竖向向上设置得下位移杆以及套设在下位移杆外侧的下位移护管，还包括：水平设置呈环状的上定板4，上定板4下方正对间隔设置有水平且呈环状的下定板7，上定板与下定板之间设置有多个顶升机构，多个顶升机构沿上定板4的周向间隔分布；所述上位移杆2与上位移护管3固连在上定板4上表面向上设置，下位移杆以及下位移护管固连在两个相邻的两顶升机构之间的间隙并与下定板固连，下位移杆和下位移护管向上设置并穿过上定板4上对应设置的让位孔；顶升机构包括水平设置的上动板5和下动板6，上动板5和下动板6竖向间隔正对设置，上动板5位于上定板4下侧且与上定板4滑动配合，下动板6位于下定板7上侧且与下定板7滑动配合，还包括设置在上动板5与下动板6之间的顶升器1，所述顶升器1的安装端与上动板5或下动板6固连，顶升器1的输出端与下动板6或上动板5连接固定，还包括滑动驱动器，滑动驱动器固定连接在上定板4或下定板7上，滑动驱动器的输出端与上动板5、下动板6或顶升器1连接，滑动驱动器的输出端可沿位于上动板5与上定板4交叠区域的上定板4径向向外运动，带动位于上动板5和下动板6位于上定板4内圈的部分向外移动，使得上定板4内圈与下定板7内圈之间构成无遮挡的过浆通道；还包括至少一根拉杆9，拉杆9设置在相邻两顶升机构之间的间隙处竖向穿过上定板4和下定板7，拉杆9穿过上定板4的部分连接有与上定板4抵紧的螺母，拉杆9穿过下定板7的部分连接有与下定板7抵紧的螺母。

这样，通过伸缩的方式可以在排渣时张开得到一个完整的排渣通道，这使得排渣的过程与未设置自反力荷载箱11的基桩孔的完全一致。在残渣大量上浮后通过液压油缸8的将实现顶升的顶升器1拉回，这样可以有效的避免由于现有的荷载箱底板遮挡导致的积渣问题。这样确保后续实验所获取的数据的准确性与可靠性。其中需要说明的是，顶升器1、上下位移杆与其对应的护管的安装设置及其结构为现有技术不在此详述。在自反力荷载箱11在初始状态，也是后续顶升器1工作的状态时上动板5和下动板6大部分处于上定板的内圈内侧，这与现有的荷载箱并无区别，故与现有的荷载箱具有完全相同的实验功能。

在本实施例中，上动板5沿上定板4径向向上设置有凸起的第一滑轨501，上定板4上设置有与所述第一滑轨501配合的第一凹槽401，下动板6沿下定板7径向向下设置有凸起的第二滑轨，下定板7上设置有与所述第二滑轨配合的第二凹槽，滑动驱动器的输出端的运动方向与所述滑轨长度方向一致。

这样，滑轨的设置能够实现限位移动，确保移动方向和方式可控。

在本实施例中，所述顶升器1为千斤顶。

这样，千斤顶能提供足够的进行后续的破坏性实验。

在本实施例中，滑动驱动器设置在下定板7上，滑动驱动器为设置为液压油缸8，液压油缸8的输出杆水平设置，所述输出杆上固连有竖向的连杆，连杆穿过下定板7上竖向开设的让位槽701与下动板6固连。

这样，结构紧凑，节约空间。需要说明的是一般在液压油缸8的输出杆上套设一段风琴式的软护管，一软护管一端固定在壳体上，另一端固定在连杆输出端上，避免灌浆后浆液对输出杆回缩造成阻碍。

在本实施例中，所述连杆与下动板6通过焊接固定，连杆与输出杆通过焊接固定。

这样，上述装置实际工作中只需要运动一次即可，焊接方便施工，可靠性满足使用需求。

在本实施例中，所述顶升机构的数量为二，两个顶升机构沿上定板4周向均匀间隔分布。

这样，可以尽可能减少滑动驱动器的设置，降低成本的同时，提高可靠性，也可以方便加工设计的量。

一种排渣方法，包括上述的便于排渣的自反力荷载箱11，其特征在于，还包括顺序执行的以下步骤:

s1、开挖基桩孔，在基桩孔中对应自反力荷载箱11所在的高度上沿基桩孔径向向外挖掘一个环形的容纳槽10，所述容纳槽10可容纳自反力荷载箱11中顶升机构向外滑动到极限位置时向外移动的部分；

s2、将上定板4与下定板7上分别连接有钢筋笼的自反力荷载箱11安装到基桩孔中；

s3、通过滑动驱动器带动顶升器1向外滑动并滑入容纳槽10中；

s4、将注浆管插入基桩孔底部，灌浆；

s5、灌浆完成后，待灌入浆凝固前通过滑动驱动器将顶升器1拉回初始位置。

这样，上述装置能够通过滑动实现让位，在灌浆排渣时得到一个完整的排渣通道，这样可以有效的实现排渣，而在排渣完成后及时缩回，确保能够进行后续的实验。其中容纳槽10可以是人工开挖得到。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。