一种采用自平衡静载进行桩基堆载的装置及施工方法与流程

本发明属于工程检测试验技术领域，主要涉及一种采用自平衡静载进行桩基堆载的装置及施工方法，适用于工程桩基检测施工。

背景技术：
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在市政工程和建筑工程中，传统的桩基荷载试验方法有堆载法、锚桩法。堆载法采用油压千斤顶在桩顶施加荷载，而千斤顶的反力通过反力架上的堆重与之平衡，一般堆重可选择沙袋、混凝土配重、钢锭等。锚桩法也是采用油压千斤顶在桩顶施加荷载，千斤顶的反力通过反力架传给锚桩。但这两种方法也存在一些问题，例如堆载法需解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、运输、堆放问题。锚桩法需要设置多根锚桩和反力大梁来平衡反力，安装中荷载对中不易控制，不仅会增加相关成本和时间，而且受施工现场场地的限制。所以对有些特殊复杂的施工场地的进度产生了严重的制约。

技术实现要素：
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本发明为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，一种采用自平衡静载进行桩基堆载的装置及施工方法，减少了放置堆载材料所占用的场地，同时缩短了传统试桩加载的施工工期，极大的节约了传统方法占用的场地、时间和经济成本。

本发明实现的技术方案是：

一种采用自平衡静载进行桩基堆载的装置，由液压泵、若干位移传感器、监控系统、若干根油管、环形荷载箱、若干压力传感器、若干根位移杆组成，其特征在于：若干根油管和若干根位移杆分别固定在环形荷载箱上,每根位移杆上固定一压力传感器，且将环形荷载箱在混凝土浇筑之前和桩基钢筋笼焊接在一起并埋入桩基内平衡点位置，并将环形荷载箱上的所有油管、所有压力传感器的线路及所有位移杆引出地面，所有油管均与液压泵相连，每根位移杆和对应压力传感器的线路连接相应的位移传感器，所有位移传感器均与监控系统相连，浇灌混凝土后，待桩体达到龄期后使用液压泵在地面向环形荷载箱加压加载，使得桩体内部产生加载力，通过监控系统收集所有位移传感器和所有压力传感器输出的数据，并进行计算和分析得到桩基极限承载力、桩周土的极限摩阻力、桩端土的极限承载力。

所述的环形荷载箱与桩基的钢筋笼焊接在一起，具体焊接结构为：在环形荷载箱的底侧焊接一个箍筋，且箍筋外径应和钢筋笼内径一致；环形荷载箱的上下盖板周边上分别焊接若干根L型筋，每根L型筋另一端分别与上下钢筋笼对应的主筋焊接在一起，L型筋的规格与钢筋笼主筋的规格一致；环形荷载箱的上盖板焊接若干根上喇叭筋，每根上喇叭筋另一端与上部的钢筋笼的对应钢筋焊接；环形荷载箱的下盖板焊接若干根下喇叭筋，每根下喇叭筋另一端与下部的钢筋笼的对应钢筋焊接。

所述的位移杆与环形荷载箱呈90°布置。

在环形荷载箱上下各2m范围内，对钢筋笼横向箍筋进行加密，横向箍筋间距小于10cm。

一种采用自平衡静载进行桩基堆载的装置的施工方法，其特征在于按以下步骤进行：环形荷载箱需预先与桩基钢筋笼进行焊接，并进行所有油管及所有位移杆布置；完成所有压力传感器安装埋设后再进行钢筋笼下放，灌注混凝土，待桩体达到龄期后使用加压泵向荷载箱进行加载、卸载并收集数据完成试验检测；具体步骤及方法以下：

(1)钢筋笼下放：桩基钢筋笼吊装过程中，需要先对所有位移杆和所有油管与钢筋笼进行绑扎，位移杆每隔0.5米用扎丝绑扎，油管每隔1米用扎丝绑扎；

(2)浇筑混凝土：浇筑混凝土时，浇筑混凝土的导管通过环形荷载箱到达桩端浇灌混凝土，当混凝土接近荷载箱时，开始向外拔导管，当荷载箱上部混凝土高度大于2.5m时，导管底端方可拔过荷载箱，浇筑混凝土至设计桩顶；荷载箱下部混凝土坍落度宜大于200mm，便于混凝土在荷载箱处上翻；

(3)搭设基准梁、基准桩：基准梁一端与基准桩铰接，另一端与基准桩焊接，基准梁长度应不小于试桩桩径的6倍，以桩中心为中心，每边各3倍桩径，搭设在试桩的正上方；基准桩应打的深度不小于1.5米；

(4)试验加卸载：加卸载应均匀、连续，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的10％，加载应分级进行，每级加载量为预估最大加载量的1/10～1/15，卸载也是分级进行，每级卸载量为2～3个加载级的荷载值；

(5)位移观测：试验采用维持荷载法，每级荷载加或卸载后第1h内应在第5min、第15min、第30min、第45min、第60min测读位移，以后每隔30min测读一次，达到相对稳定后方能进行下一级荷载；卸载至零后应至少观测2h，测读时间间隔同加载。

(6)终止加载：总位移量大于或等于40mm，且本级荷载加上24h后未达到稳定，加载即可终止；取此终止时荷载小一级的荷载为极限加载值；施工过程中的检验性试验，加载应继续到桩两倍的设计荷载为止；如果桩的总位移量不超过40mm，以及最后一级加载引起的位移不超过前一级加载引起的位移的5倍，则该桩可予以检验。

本发明的桩检方法具有操作方便、场地利用率高、施工周期短等优势，采用标准化及定型化装置，有效解决了传统桩检方法需解决的荷载来源、运输、堆放及些特殊复杂的施工场地制约等问题。

附图说明：

图1为本发明的装置示意图。

图2为本发明的环形荷载箱与钢筋笼焊接示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细的说明：

如图1所示，本发明的装置由液压泵1、若干位移传感器2、监控系统3、若干根油管4、环形荷载箱5、若干压力传感器6、若干位移杆7组成，其特征在于：若干油管4和若干根位移杆7分别固定在环形荷载箱5上，每根位移杆7上固定一压力传感器6，且将环形荷载箱5在混凝土浇筑之前和桩基钢筋笼8焊接在一起并埋入桩基内平衡点位置，并将环形荷载箱5上的所有油管4、所有压力传感器6的线路及所有位移杆7引出地面，所有油管4均与液压泵1相连，每根位移杆7和对应压力传感器6的线路连接相应的位移传感器2，所有位移传感器2均与监控系统3相连，浇灌混凝土后，待桩体达到龄期后使用液压泵1在地面向环形荷载箱5加压加载，使得桩体内部产生加载力，通过监控系统3收集所有位移传感器2和所有压力传感器6相关元件输出的数据并进行计算和分析得到桩基极限承载力、桩周土的极限摩阻力、桩端土的极限承载力。

所述的环形荷载箱5需预先与钢筋笼8进行焊接；具体焊接结构为：如图2所示，在环形荷载箱5的底侧焊接一个箍筋9，且箍筋9外径应和钢筋笼内径一致；环形荷载箱5的上下盖板周边上分别焊接若干根L型筋10，每根L型筋10另一端分别与上下钢筋笼8对应的主筋焊接在一起，L型筋的规格与钢筋笼8主筋的规格一致；环形荷载箱5的上盖板焊接若干根上喇叭筋11，每根上喇叭筋11另一端与上部的钢筋笼8的对应钢筋焊接；环形荷载箱5的下盖板焊接若干根下喇叭筋12，每根下喇叭筋12另一端与下部的钢筋笼8的对应钢筋焊接。

如图2所示，所有的油管4及所有位移杆7需按以下方法布置：

(1)根据环形荷载箱5的安装深度，配套位移杆的长度，采用内杆外套护管的方式，顺着钢筋笼8连接至地面，采用丝扣连接，与环形荷载箱5呈90°布置，用于测量桩体上下位移；(2)油管4：预先盘好在环形荷载箱5处，待下放钢筋笼时连续盘开，绑扎至地面。(3)在环形荷载箱5上下各2m范围内，对钢筋笼横向箍筋进行加密处理,钢筋笼的横向箍筋间距小于10cm。

所述的压力传感器6按以下方法安装：

(1)压力传感器6与位移杆7焊接在一起。

(2)将压力传感器6的数据线与已焊好钢筋的位移杆7用管钳对旋拧紧，压力传感器6与位移杆7的螺纹拧紧。焊接时，要在压力传感器6的部位浇水或用湿布包裹冷却，以免温度过高损坏传感器。

利用上述采用自平衡静载进行桩基堆载装置的施工方法，其特征在于按以下步骤进行：环形荷载箱5需预先与桩基钢筋笼8进行焊接，并进行所有油管4及所有位移杆7布置；完成所有压力传感器6安装埋设后再进行钢筋笼吊装，灌注混凝土，待桩体达到龄期后使用加压泵向环形荷载箱5进行加载、卸载并收集数据完成试验检测。具体步骤及方法以下：

(1)下钢筋笼：桩基钢筋笼吊装过程中，需要先对所有位移杆7和所有油管4与钢筋笼8进行绑扎，位移杆7每隔0.5米用扎丝绑扎，油管4每隔1米用扎丝绑扎。

(2)浇筑混凝土：浇筑混凝土时，浇筑混凝土的导管通过环形荷载箱5到达桩端浇灌混凝土，当混凝土接近荷载箱时，开始向外拔导管，速度应放慢，当环形荷载箱5上部混凝土高度大于2.5m时，导管底端方可拔过环形荷载箱5，浇筑混凝土至设计桩顶；环形荷载箱5下部混凝土坍落度宜大于200mm，便于混凝土在环形荷载箱处上翻。

(3)搭设基准梁、基准桩：基准梁一端与基准桩铰接，另一端与基准桩焊接。基准梁长度应不小于试桩桩径的6倍，以桩中心为中心，每边各3倍桩径，搭设在试桩的正上方；基准桩应打入足够的深度，一般不小于1.5米。

(4)试验加卸载：加卸载应均匀、连续，每级荷载在维持过程中的变化幅度不得超过分级荷载的10％。加载应分级进行，每级加载量为预估最大加载量的1/10～1/15。卸载也是分级进行。每级卸载量为2～3个加载级的荷载值。

(5)位移观测：试验采用慢速维持荷载法，每级荷载加或卸载后第1h内应在第5min、第15min、第30min、第45min、第60min测读位移，以后每隔30min测读一次，达到相对稳定后方可进行下一级荷载。卸载至零后应至少观测2h，测读时间间隔同加载。

(6)终止加载：总位移量大于或等于40mm，且本级荷载加上24h后未达到稳定，加载即可终止。取此终止时荷载小一级的荷载为极限加载值。

施工过程中的检验性试验，一般加载应继续到桩两倍的设计荷载为止。如果桩的总位移量不超过40mm，以及最后一级加载引起的位移不超过前一级加载引起的位移的5倍，则该桩可予以检验。

本发明为了克服上述现有桩基检测技术存在的问题及缺点，采用标准化及定型化装置，有效解决了传统桩检方法需解决的荷载来源、运输及些特殊复杂的施工场地制约等问题。减少了放置堆载材料所占用的场地，同时缩短了传统试桩加载的施工工期，极大的节约了传统方法占用的场地、时间和经济成本。