一种用于给托换桩基提供预应力的反力架及其使用方法与流程

本发明涉及一种建筑领域，尤其涉及一种用于给托换桩基提供预应力的反力架及其使用方法。

背景技术：

在现有技术中，桩基主要用于建筑的承载及支撑。但是，由于地基在一段时间之后，会出现或多或少的沉降，这样就会导致建筑倾斜等安全隐患。或者后续的载重超过了设计的载重，也会存在较大的安全隐患。

因此，为了保证建筑的安全，会进行桩基的托换，也就是进行桩基的加桩替换。但是，在桩基托换后的使用过程中，经过增加的单桩本身在外界载荷逐步施加上去后会产生一定的沉降，这样在后续问题中，建筑的安全隐患并未能够得到解决。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种用于给托换桩基提供预应力的反力架及其使用方法，通过使用该结构及方法，有效解决托换桩基的沉降问题，保证使用的安全性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于给托换桩基提供预应力的反力架，包括安装在桩基外部的反力梁及两组支架，两组支架的底部经螺栓锁紧安装于桩基两侧的待托换承台基础结构顶面上，所述反力梁的两端分别与两组支架的顶面相连，所述反力梁设置于所述桩基的正上方；所述桩基的顶面上还设有支撑限位装置，所述支撑限位装置的底部抵于所述桩基的顶面上，所述支撑限位装置的顶部抵于所述反力梁的底面上。

上述技术方案中，所述螺栓预埋于待托换承台基础结构顶面上。

上述技术方案中，所述支撑限位装置包括复数组u型垫片，复数组所述u型垫片由下至上堆叠放置于所述桩基的顶面上，最底部所述u型垫片抵于所述桩基顶面上，最顶部所述u型垫片的顶面抵于所述反力梁的底面上。

上述技术方案中，还设有一液压千斤顶，所述液压千斤顶可拆卸的放置于所述桩基的顶面上，所述液压千斤顶的输出轴抵于所述反力梁的底面上。

上述技术方案中，还设有一垫块，所述垫块放置于所述桩基顶面上，最底部所述u型垫片抵于所述垫块的顶面上，所述液压千斤顶的地步可拆卸的放置于所述垫块的顶面上。

上述技术方案中，所述液压千斤顶放置于桩基顶面上，安装完复数组所述u型垫片后，所述u型垫片将所述液压千斤顶包围，使所述液压千斤顶插设于所述u型垫片的u型槽内；所述u型垫片内部的环绕空间与所述液压千斤顶之间存在间隙，用于液压千斤顶预应力施加完成后的取出。

上述技术方案中，所述支架包括底板及垂直安装于底板顶面中部的竖板，所述底板经所述螺栓锁紧于地面上，所述反力梁的端部与所述竖板的顶部相连。

为达到上述目的，本发明采用了一种用于给托换桩基提供预应力的反力架的使用方法，其步骤为：

①桩基制作完成之后，在桩基外侧的混凝土地面上先预埋多组螺栓，桩基的顶部外露在混凝土地面的上方；

②反力梁通过两侧的支架与螺栓连接固定，使反力梁设置在桩基的正上方；

③先将垫块放在桩基的顶面上，然后将液压千斤顶放在垫块的顶面上；

④驱动液压千斤顶的输出轴伸出，液压千斤顶的轴力输出的大小可由液压千斤顶的液压表读数换算得出或者采用压力传感器获得；

⑤液压千斤顶输出轴继续伸出，直至液压表或者压力传感器上面的压力值与设定值一致，在这个过程中，反力梁的位置不变，这样液压千斤顶会产生一个往下的竖向力推动桩基产生部分下沉变形，从而完成预应力的施加；

⑥将u型垫片套在千斤顶的外部，所述u型垫片的厚度相同或者各不相同，所述u型垫片的内壁与千斤顶的外壁之间有间距，不接触，然后将多组u型垫片逐层叠加，直至最顶部的u型垫片靠近反力梁的底面；完成预应力施加后，而且u型垫片放置完成之后，保持预应力值的稳定，桩基与反力梁之间由于系统本身的应力、应变的形变和桩基顶部下沉的形变两种因素的叠加会出现间隙，将厚度相同或者不同的u型垫片依此插入间隙中，如间隙较紧，可以用小锤施加辅助外力锤入；

⑦松开液压千斤顶，也就是液压千斤顶的输出轴回缩，这样桩基会上升恢复一定的微小距离，由于u型垫片抵在反力梁的底面上，利用多组u型垫片对桩基及反力梁之间进行限位，阻止了桩基的反弹而存在的上抬，从而有效维持了预应力；

⑧48小时之后，首先目测u型垫片与反力梁之间的位置是否存在变化，如果没有变化，目测检查无异常之后，将液压千斤顶放到桩基与反力梁之间，利用液压千斤顶重新加压至设定的应力数值，如果整个系统没有变化，则说明应力处于有效维持状态，将复压的液压千斤顶再次移走，直接在桩基及反力梁的表面浇筑混凝土，将反力梁、桩基及u型垫片覆盖掩埋保护，防止在后续使用过程中外界气候对反力架系统的干扰和侵蚀，如果液压千斤顶复压后发现了应力存在松弛和自热卸载的情况，则重复④～⑧的步骤，直至合格；

上述技术方案中，所述步骤⑧中，如果反力梁发生弯曲变形导致无法继续施加竖向压力的话，则说明反力梁的受力不能够得到满足，需要更换强度更大的反力梁，重返步骤②即可，直至合格。

上述技术方案中，所述垫块尺寸与所述桩基顶部尺寸相匹配或者所述垫块的尺寸大于u型垫片的外径。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明中在托换桩基使用之前就施加一定荷载的预应力使得单桩在后续使用过程中的变形提前完成，并在完成这种变形后将预应力施加机构和基础承台结构永久性的刚性连接，这种建筑安全隐患就可以得到有效解决

2.本发明中通过支撑限位机构及反力梁的设置，限位机构及反力梁的配合，能够将桩基下压，直接使桩基挤压桩基安装位，防止桩基后续的沉降问题，有效提高建筑的安全性，减小安全隐患；

3.本发明中先将反力梁进行固定，再利用千斤顶的推力及反力梁的固定，这样能够将桩基下推，推动桩基提前下沉，再利用u型垫片对下沉后的桩基及反力架进行支撑，既能够保证后续使用时桩基出现下沉的情况，有效提高建筑的安全性，降低了安全隐患，而且成本低廉。

附图说明

图1是本发明实施例一中的结构示意图；

图2是本发明实施例一中反力架顶部处的结构示意图；

图3是本发明实施例一中u型垫片的结构示意图。

其中：1、反力梁；2、支架；3、螺栓；4、桩基；5、待托换承台基础结构；6、垫块；7、u型垫片；8、液压千斤顶；9、底板；10、竖板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1～3所示，一种用于给托换桩基提供预应力的反力架，包括安装在桩基4外部的反力梁1及两组支架2，两组支架2的底部经螺栓3锁紧安装于桩基4两侧的待托换承台基础结构5顶面上，所述反力梁的两端分别与两组支架的顶面相连，所述反力梁设置于所述桩基的正上方；所述桩基的顶面上还设有支撑限位装置，所述支撑限位装置的底部抵于所述桩基的顶面上，所述支撑限位装置的顶部抵于所述反力梁的底面上。

所述螺栓预埋于待托换承台基础结构顶面上。

参见图1、2所示，所述支撑限位装置包括复数组u型垫片7，复数组所述u型垫片由下至上堆叠放置于所述桩基的顶面上，最底部所述u型垫片抵于所述桩基顶面上，最顶部所述u型垫片的顶面抵于所述反力梁的底面上。

还设有一液压千斤顶8，所述液压千斤顶可拆卸的放置于所述桩基的顶面上，所述液压千斤顶的输出轴抵于所述反力梁的底面上。

还设有一垫块6，所述垫块放置于所述桩基顶面上，最底部所述u型垫片抵于所述垫块的顶面上，所述液压千斤顶的地步可拆卸的放置于所述垫块的顶面上。在本实施例中，垫块可以做成和桩基顶部尺寸相等，或者垫块的尺寸略大于u型垫片的外径，能够起到完整的支撑作用，防止液压千斤顶或u型垫片损坏桩基的顶部即可。如果说桩基顶部强度足够的话，垫块也可以省略不用。

所述液压千斤顶放置于桩基顶面上，安装完复数组所述u型垫片后，所述u型垫片将所述液压千斤顶包围，使所述液压千斤顶插设于所述u型垫片的u型槽内；所述u型垫片内部的环绕空间与所述液压千斤顶之间存在间隙，用于液压千斤顶预应力施加完成后的取出。

在本实施例中，桩基制作完成之后，会在桩基外围的地面上浇筑混凝土层，此时会将螺栓预埋在地面上，然后将支架及反力梁与螺栓进行连接固定。再将液压千斤顶放在桩基上面，液压千斤顶的输出轴伸出，使其输出轴顶在反力梁上面，液压千斤顶继续工作，当液压千斤顶的输出轴到达一定的力度之后(通过观察液压千斤顶的液压表或者另行放置一个更加精密的压力传感器)，也就是液压千斤顶推动桩基下沉了一定的距离，将桩基底部的土地夯实压紧，使桩基后期难以继续下沉。其中，由于液压千斤顶的成本比较高昂，因此，再利用多组u型垫片进行支撑，最后将液压千斤顶撤下即可，这样能够有效节约成本。

其中，u型垫片的厚度有多种，可以为1厘米，2厘米，3厘米等不同的厚度，在u型垫片放置的时候，可以选择对应厚度的u型垫片即可，其中，u型垫片采用钢片或者铁片制成即可，成本低廉，制成作用及效果好。

所述支架包括底板9及垂直安装于底板顶面中部的竖板10，所述底板经所述螺栓锁紧于地面上，所述反力梁的端部与所述竖板的顶部相连。

为达到上述目的，本发明采用了一种用于给托换桩基提供预应力的反力架的使用方法，其步骤为：

①桩基制作完成之后，在桩基外侧的混凝土地面上先预埋多组螺栓，桩基的顶部外露在混凝土地面的上方；

②反力梁通过两侧的支架与螺栓连接固定，使反力梁设置在桩基的正上方；

③先将垫块放在桩基的顶面上，然后将液压千斤顶放在垫块的顶面上；

④驱动液压千斤顶的输出轴伸出，液压千斤顶的轴力输出的大小可由液压千斤顶的液压表读数换算得出或者采用压力传感器获得(压力传感器设置在液压千斤顶与垫块之间)；

⑤液压千斤顶输出轴继续伸出，直至液压表或者压力传感器上面的压力值与设定值一致，在这个过程中，反力梁的位置不变，这样液压千斤顶会产生一个往下的竖向力推动桩基产生部分下沉变形，从而完成预应力的施加；

⑥将u型垫片套在千斤顶的外部，所述u型垫片的厚度相同或者各不相同，所述u型垫片的内壁与千斤顶的外壁之间有间距，不接触，然后将多组u型垫片逐层叠加，直至最顶部的u型垫片靠近反力梁的底面；完成预应力施加后，而且u型垫片放置完成之后，保持预应力值的稳定，桩基与反力梁之间由于系统本身的应力、应变的形变和桩基顶部下沉的形变两种因素的叠加会出现间隙，将厚度相同或者不同的u型垫片依此插入间隙中，如间隙较紧，可以用小锤施加辅助外力锤入；

⑦松开液压千斤顶，也就是液压千斤顶的输出轴回缩，这样桩基会上升恢复一定的微小距离，由于u型垫片抵在反力梁的底面上，利用多组u型垫片对桩基及反力梁之间进行限位，阻止了桩基的反弹而存在的上抬，从而有效维持了预应力；

⑧48小时之后，首先目测u型垫片与反力梁之间的位置是否存在变化，如果没有变化，目测检查无异常之后，将液压千斤顶放到桩基与反力梁之间，利用液压千斤顶重新加压至设定的应力数值，如果整个系统没有变化，则说明应力处于有效维持状态，将复压的液压千斤顶再次移走，直接在桩基及反力梁的表面浇筑混凝土，将反力梁、桩基及u型垫片覆盖掩埋保护，防止在后续使用过程中外界气候对反力架系统的干扰和侵蚀，如果液压千斤顶复压后发现了应力存在松弛和自热卸载的情况，则重复④～⑧的步骤，直至合格；

所述步骤⑧中，如果反力梁发生弯曲变形导致无法继续施加竖向压力的话，则说明反力梁的受力不能够得到满足，需要更换强度更大的反力梁，重返步骤②即可，直至合格。

所述垫块尺寸与所述桩基顶部尺寸相匹配或者所述垫块的尺寸大于u型垫片的外径。这样能够防止液压千斤顶及u型垫片损坏桩基的顶部。其中，如果说桩基顶部的强度足够，可以不设置垫块。

在本实施例中，采用u型垫片的设置，既便于后续将液压千斤顶拆卸下来，也能够保证桩基与反力梁接触范围，保证支撑质量。