一种灌注桩试桩装置及其试桩方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种灌注桩试桩装置及其试桩方法。

背景技术：

对于建筑工程项目，尤其是一些大型建筑、桥梁基础结构，桩基在使用中所受上部荷载很大，概据国家的地基与桩基工程验收规范，应对桩基进行承载力静载试验，测试桩主要目的如下：验证单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求，通过桩身内力及变形测试，测定桩侧、桩端阻力，检测桩身完整性，验证地质条件是否与地勘报告吻合。

目前，在对桩基进行竖向抗压静载试验中，国内普遍采用在测试桩的顶部放置千斤顶，千手顶上安装一个配重平台，配重一般采取混凝土块，砂袋等材料，当启动千斤顶时，千斤顶顶升配重平台产生在千斤顶底座产生反力，该竖向反力作用在测试桩顶部，通过千斤顶的压力表所显数值即为测试桩顶部的加载值，通过测试桩侧壁的位移传感器来读出测试桩在不同荷载下的沉降值。该试桩装置存在如下缺点：支撑配重平台的临时支墩在受压后顶部标高不一致易导致配重平台倾斜，桩基在承受竖向荷载而沉降时，遇到地质条件较差不均匀时，桩基可能发生轻微倾斜，导致测试数据不准，甚至配重平台倒塌，另外，配重平台上的配重布置位置不对称均匀，也会导致传至千斤顶和桩基上的竖向力对桩基顶部产生偏心压力，导致桩基沉降值不准且可能引起配重平台失衡而倒塌，另外，试桩装置通用性差，测试不同桩径时往往需采取不同配重平台装置，经济性不好。这些都是本领域技术人员所亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中灌注桩试桩装置桩基沉降数据准确度低、配重平台易失衡倒塌，通用性差的缺点，本发明公开了一种灌注桩试桩装置，其中，包括测试桩、桩帽，下垫块，上垫块，千斤顶，箱形梁，分配梁，混凝土垫块，支撑梁，支墩和多个基准桩；

所述桩帽盖设在所述测试桩上，所述下垫块、所述千斤顶和所述上垫块按照从下至上的顺序依次设置于所述桩帽上，所述上垫块的顶端设置有箱形梁，且所述箱形梁的底部对应两侧均通过所述支墩与地面连接，且所述箱形梁上设置有分配梁，所述混凝土垫块设置于所述分配梁上；

多个所述基准桩均设置于所述测试桩的周围，每个所述基准桩上均连接有一所述支撑梁，且所述支撑梁临近所述桩帽的一端均固定设置有位移传感器。

上述的灌注桩试桩装置，其中，所述桩帽的顶部为平面，且所述桩帽的顶部与地面之间的高度不小于400mm。

上述的灌注桩试桩装置，其中，所述测试桩周围设置有4个所述基准桩，且每个所述基准桩距离所述测试桩外径的距离均为1.2～1.6m，所述支撑梁的一端与所述基准桩垂直连接，另一端与所述位移传感器连接。

上述的灌注桩试桩装置，其中，所述试桩装置包括中间箱形梁和位于所述中间箱形梁两侧的边部箱形梁；

所述中间箱形梁和所述边部箱形梁的底部对应两侧均通过所述支墩与地面连接。

上述的灌注桩试桩装置，其中，所述上垫块和所述下垫块的材质均为钢材。

上述的灌注桩试桩装置，其中，所述混凝土试块的上表面设置有吊环。

本发明公开了一种灌注桩试桩方法，其中，上述的灌注桩试桩装置，所述试桩方法包括如下步骤：

步骤s1，顶升所述千斤顶，并在所述箱形梁离开所述支墩后，读取所述千斤顶的压力表的读数；

步骤s2，根据所述千斤顶的压力表的读数计算出所述测试桩所承受的荷载；

步骤s3，读取多个所述位移传感器的测量数据，并根据多个所述位移传感器的测量数据获取所述测试桩的竖向位移量；

步骤s4，于所述混凝土试块上继续叠置混凝土试块以达到荷载的下一级加载条件；

步骤s5，依次重复所述步骤s3～s4，直至满足结束荷载试验的条件

步骤s6，分级卸载所述混凝土试块。

上述的灌注桩试桩方法，其中，所述步骤s3中，所述测试桩的竖向位移量为多个所述位移传感器的测量数据的平均值。

上述的灌注桩试桩方法，其中，所述试桩方法中，在每级荷载施加后第一小时内按第5、15、30、45、60分钟测读所述测试桩的竖向位移量，之后每隔30分钟测读一次，且当测试桩沉降速率达到相对稳定标准时施加下一级荷载。

上述的灌注桩试桩方法，其中，在所述步骤s6中，每级荷载维持一小时，按第5、15、30、60分钟测读桩顶沉降量，并在卸载至荷载为0后，测读所述测试桩残余沉降量，测读时间为第5、15、30、60分钟，之后每隔30分钟测读一次。

上述发明具有如下优点或者有益效果：

本发明公开了一种灌注桩试桩装置及其试桩方法，一方面通过在测试桩上安装桩帽，并在桩帽上放置下垫块来保持竖向压力均衡，另一方面通过千斤顶和混凝土试块配重的数量来调节试验用荷载的大小，且通过支墩、中间箱形梁、边部箱形梁、分配梁来支撑混凝土试块配重，从而保证了千斤顶在顶升或下降时配重平台的安全，并通过设置于测试桩周围的多个位移传感器来获取测试桩的竖向位移，从而提高了试桩装置沉降数据的准确度；且该试桩装置适用于各种不同桩径、不同试压荷载，通用性强；并具有竖向压力均衡，桩基沉降测试数据准确度高，使用安全，制作及组装简单，安装和拆除方便，易重复使用的优点，可广泛用于建筑企业的灌注桩测试桩检测活动，也可用于其他类型的桩基试验，具有很强的实用性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例中灌注桩试桩装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中灌注桩试桩装置中测试桩、支墩、基准桩、支撑梁的平面布置图。

图3是本发明实施例中灌注桩试桩装置的主视图；

图4是本发明实施例中灌注桩试桩装置的侧视图；

其中：1为测试桩，2为基准桩，3为下垫块，4为上垫块，5为千斤顶，6为位移传感器，7为中间箱形梁，8为边部箱形梁，9为分配梁，10为混凝土垫块，11为支撑梁，12为支墩，13为桩帽。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明中的结构作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

实施例一

如图1～4所示，本发明公开了一种灌注桩试桩装置，其中，包括测试桩1、桩帽13，下垫块3，上垫块4，千斤顶5，中间箱形梁7、边部箱形梁8，分配梁9，混凝土垫块10，支撑梁11，支墩12和4个基准桩2；该桩帽13盖设在测试桩1上，下垫块3、千斤顶5和上垫块4按照从下至上的顺序依次设置于桩帽13上，上垫块4的顶端设置有中间箱形梁7，且该中间箱形梁7的底部对应两侧均通过支墩12与地面连接，该中间箱形梁7两侧还设置有边部箱形梁8，且该中间箱形梁7和边部箱形梁8的底部对应两侧均通过支墩12与地面连接。且该中间箱形梁7和边部箱形梁8上设置有分配梁9，且分配梁9与中间箱形梁7和边部箱形梁8均相互垂直，上述混凝土垫块10设置于分配梁9上；4个基准桩2均设置于测试桩1的周围，每个基准桩2上均连接有一支撑梁11，且支撑梁11临近桩帽13的一端均固定设置有位移传感器6；且每个基准桩2距离测试桩1外径的距离均为1.2～1.6m，支撑梁11的一端与基准桩2垂直连接，另一端与位移传感器6连接。

上述灌注桩试桩装置的技术原理是在测试桩1上安装桩帽13，上面放置下垫块3来保持竖向压力均衡，通过千斤顶5和混凝土块配重的数量来调节试验用荷载的大小。由支墩12、中间箱形梁、边部箱形梁、分配梁9来支撑配重，以保证千斤顶5在顶升或下降配重平台时的安全。

在此需要说明的是：上述千斤顶5的上、下垫块3需与中间箱形梁的底板、桩帽13顶部应紧密贴合在一起，以保证测试桩1受力均衡；位移传感器6和千斤顶5压力表应不受冲击、振动等影响；且本实施例中的量测仪表(例如与千斤顶5相连的压力表，下文称之为千斤顶5的压力表)必须是合格的计量器具，并在检定周期内使用。

在本发明一个优选的实施例中，上述桩帽13的顶部为平面，且桩帽13的顶部与地面之间的高度不小于400mm。

在本发明一个优选的实施例中，上述上垫块4和下垫块3的材质均为钢材。

在本发明一个优选的实施例中，上述混凝土试块的上表面设置有吊环。

在本发明一个优选的实施例中，上述中间箱形梁7和边部箱形梁8内部均设有通长纵向十字形隔板，且箱形梁端部均采用横隔板封头，以增加箱形梁的承载能力和刚度。

为了更好的理解本发明实施例中的灌注桩试桩装置的结构，下面结合具体的实例对本发明中灌注桩试桩装置的施工方法进行具体的描述：

具体的，首先进行测试桩1周围的场地加固处理，测试桩1为直径2.2m的钻孔灌注桩，需对支墩12外边距至少1m外的场地进行加固处理，本实例中场地加固范围边长为15mx15m，处理后地基承载力需达到200kpa。

根据测试桩1制作桩帽13，桩帽13的目的是避免测试桩1的桩顶在试压过程中被压坏，桩帽13顶面应平整，桩帽13与原桩身应同径同轴，桩帽13的混凝土强度不小于基础桩的混凝土强度，且不小于c50，桩帽13露出地表长度不小于400mm，本实施例中桩帽13露出地面600mm，

然后在距离测试桩1外径1.4m距离内对称打4根直径300mm，深3m的基准桩2，基准桩2顶面距地面90mm，在基准桩2顶部焊接一规格为10#槽钢的支撑梁11，4只量程为100mm、精度为0.01mm的位移传感器6固定到支撑梁11上，当桩帽13在承受千斤顶5反向压力而相对基准桩2发生竖向位移时，由于基准桩2位置固定不发生竖向位移，所以固定在基准桩2支撑梁11上的位移传感器6可直接显示桩帽13的竖向位移距离。

在桩帽13上继续安装一厚度为50mm的钢材质下垫块3，目的是千斤顶5底座反力能均衡地施加到桩帽13上，下垫块3直径可根据不同的桩径尺寸选用，继续在上面安装千斤顶5，50mm厚的钢材质上垫块4，注意确保上、下垫块3的中心，千斤顶5的中心与桩帽13中心对中。

继续安装6个支墩12，以便在千斤顶5卸载时支撑边梁，中心梁及整个配重块的重量。之后将中间箱形梁7吊装到中间支墩12上(位于中间的2个支墩12)，将边部箱形梁8吊装到边部支墩12(位于两侧的4个支墩12)具体的，中间箱形梁规格为1000*1000*25*25，边部箱形梁规格为1000*600*25*25，箱形梁内部设25mm厚的通长纵向十字形隔板，箱形梁端部用横隔板封头，以增加箱形梁的承载能力和刚度，接着在箱形梁上面均匀分布分配梁9，本实施例中中的分配梁9规格为hm440*300*11*18，间距500mm，在分配梁9上面从中心向两端对称吊装混凝土试块，使边墩均匀受压，本实施例中混凝土试块规格为1.5m*0.75m*0.75m，每件重2000kg，混凝土试件顶部设有吊环，方便吊机的吊装，混凝土试块在一层满铺后，上一层应垂直于下层铺放，总层数不易超过8层，以增强混凝土配重堆放的稳定性。

在此，需要说明的是，本实例为与上述中灌注桩试桩装置的实施例相对应的制备方法实例，本实例可与上述灌注桩试桩装置的实施例互相配合实施。本实施例中提到的相关技术细节也可应用在上述灌注桩试桩装置的实施例中。

实施例二

本发明公开了一种灌注桩试桩方法，基于上述实施例一种的灌注桩试桩装置(即利用上述实施例一种公开的灌注桩试桩装置进行试桩的方法)，具体的，上述试桩方法包括如下步骤：

步骤s1，顶升千斤顶，并在箱形梁离开支墩后，读取千斤顶的压力表的读数。

步骤s2，根据千斤顶的压力表的读数计算出测试桩所承受的荷载。

步骤s3，读取多个位移传感器的测量数据，并根据多个位移传感器的测量数据获取测试桩的竖向位移量。

在本发明的一个优选的实施例中，上述测试桩的竖向位移量为多个位移传感器的测量数据的平均值。

具体的，测试桩时，首先让千斤顶缓慢进行顶升，此时中间箱形梁逐渐离开支墩，配重平台上重量作用到千斤顶上，通过千斤顶相连的压力表计算出此时的顶升力，这也是作用在测试桩上的竖向承载力(即测试桩所承受的荷载)，读出千斤顶在不同顶升力下4个位移传感器的测量数据，其平均值就是测试桩在不同荷载下的竖向位移量。

在本发明的一个优选的实施例中，试桩加载要求：在每级荷载施加后第一小时内按第5、15、30、45、60分钟测读测试桩的竖向位移量(即桩顶沉降量)，之后每隔30分钟测读一次，且当测试桩沉降速率(即桩顶沉降速率)达到相对稳定标准时进行步骤s4(即当测试桩沉降速率达到相对稳定标准时才可施加下一级荷载)，该相对稳定标准可以由本领域技术人员根据工艺需求设置；具体的，上述测试桩桩顶沉降相对稳定的标准为：每一小时的桩顶沉降量不大于0.1mm，并连续出现两次。

上述测试桩终止加载条件为当出现下列情况之一时，即可终止加载：

①测试桩在某级荷载作用下的沉降量大于前一级的5倍；

②测试桩在某级荷载作用下的沉降量大于前一级的2倍，且经24小时尚未稳定；

③已达到桩身材料的极限强度或测试桩桩顶出现明显破损现象；

④达到预估最大加载量且沉降达到相对稳定；

⑤测试桩总沉降量超过100mm。

⑥当满足条件①、②但未达到最大加载量时，则继续加荷至满足总沉降量达到100mm以上的要求。

步骤s4，于混凝土试块上继续叠置混凝土试块以达到荷载的下一级加载条件。

步骤s5，依次重复步骤s3～s4，直至满足结束荷载试验的条件。

步骤s6，分级卸载混凝土试块。

具体的，试桩卸载要求：每级荷载维持一小时，按第5、15、30、60分钟测读测试桩的竖向位移量(即桩顶沉降量)，并在卸载至荷载为0后，测读测试桩残余沉降量(即桩顶残余沉降量)，测读时间为第5、15、30、60分钟，之后每隔30分钟测读一次，一般维持3小时。

不难发现，本实施例为与上述中灌注桩试桩装置的实施例相对应的方法实施例，本实施例可与上述灌注桩试桩装置的实施例互相配合实施。上述灌注桩试桩装置的实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在上述灌注桩试桩装置的实施例中。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。