1.本发明涉及咬合桩室内试验技术领域，特别是涉及一种圆形咬合桩的制样装置。
背景技术：
2.咬合桩是荤桩与素桩互相咬合排列形成的一种基坑围护结构，具有良好的支护与防渗作用。其中，圆形咬合桩在基坑开挖时能够产生“土拱效应”，充分调动土体的自稳能力，从而减少咬合桩受到的土压力，达到较好的变形控制效果。因此，圆形咬合桩在工程实践中被越来越多的使用。
3.圆形咬合桩理论研究滞后于实践。在圆形基坑中，咬合桩受力及变形的机理尚未完全了解，尤其在咬合桩设计时只考虑素桩的止水效果，未考虑素桩抵抗土压力的贡献，这样的设计往往造成不必要的工程浪费。目前关于圆形咬合桩的主要成果多见于施工工法、施工工艺、超缓凝剂的研发和数值仿真等，严重缺乏试验数据的支撑。
4.由于现场试验条件和所处环境复杂，影响因素较多，故室内试验是圆形咬合桩理论研究的重要手段之一。在室内试验中，现有研究主要针对圆形咬合桩的一部分，即少量的单桩咬合，现有技术还不能制备完整的圆形咬合桩试样，使得理论研究的深度和精度受到限制。
技术实现要素：
5.本发明的目的是提供一种圆形咬合桩的制样装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现完整的圆形咬合桩的制样。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明提供了一种圆形咬合桩的制样装置，包括底座、内筒、外筒和多个钢管，所述底座包括底板，所述内筒和所述外筒分别固定设置在所述底板上，所述内筒与所述外筒同轴，所述内筒与所述外筒之间的空腔的形状、大小与要制样的圆形咬合桩的形状、大小分别相同，所述钢管与所述圆形咬合桩中的钢筋混凝土桩一一对应，所述钢管插设在所述空腔中，所述钢管的位置与对应的钢筋混凝土桩的位置相同。
8.优选的，所述底板的四角分别设置有一个吊耳，所述底板的顶面设置有导线槽，所述内筒的底端和所述外筒的底端分别嵌入所述导线槽中，所述导线槽的形状、大小与所述内筒、所述空腔及所述外筒组成的组合体的横截面的形状、大小分别相同。
9.优选的，所述内筒包括圆形钢筒和设置在所述圆形钢筒的侧面上的第一弧形钢板，所述第一弧形钢板包括多个周向排列且首尾相连的第一弧形板，所述第一弧形板的弧形开口背向所述圆形钢筒的圆心，多个所述第一弧形板绕所述圆形钢筒一圈；所述圆形钢筒内固设有底端圆形钢板和顶端圆形钢板，所述底端圆形钢板的底面与所述圆形钢筒的底端之间的间隔与所述导线槽的深度相等，所述顶端圆形钢板与所述圆形钢筒的顶端之间具有间隔；所述顶端圆形钢板的顶面上固设有吊耳。
10.优选的，所述底端圆形钢板上设置有多个定位孔，所述底板上设置有与所述定位
孔一一对应的定位螺栓，所述定位螺栓能够穿过对应的所述定位孔，所述定位孔的孔径与所述定位螺栓的直径相等。
11.优选的，所述外筒包括第二弧形钢板，所述第二弧形钢板包括多个周向排列且首尾相连的第二弧形板，所述第二弧形板的弧形开口朝向所述圆形钢筒的圆心；所述第二弧形板的厚度大于所述第一弧形板的厚度。
12.优选的，所述第二弧形钢板的外壁上固设有若干个护环，所述护环与所述外筒同轴，最下方的所述护环的底面与所述第二弧形钢板的底端之间的间隔与所述导线槽的深度相等；所述第二弧形钢板沿周向划分为至少两段子弧形钢板，所述护环均沿周向划分为至少两个子护环，每个所述护环中的所述子护环与所述子弧形钢板一一对应，所述子护环的两端与对应的所述子弧形钢板的两端齐平。
13.优选的，最下方的所述护环上沿周向设置有多个通孔，所述底板上设置有与所述通孔一一对应的固定螺丝，所述固定螺丝穿过对应的所述通孔并螺纹连接有螺母，所述螺母与最下方的所述护环紧密接触。
14.优选的，除最下方的所述护环外的其它所述护环中每相邻的两个所述子护环的连接处均设置有连接机构，所述连接机构包括刚性垫片、两个螺丝和两个螺母，两个所述螺丝分别设置在相邻的两个所述子护环上，所述刚性垫片能够同时套设在两个所述螺丝上，两个所述螺母分别与两个所述螺丝螺纹连接。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.本发明的圆形咬合桩的制样装置能够实现完整的圆形咬合桩的制样。本发明可以解决目前室内试验难以获得完整的圆形咬合桩试样问题，且操作简单，使用方便。本发明能够模拟现场荤、素桩的咬合过程，进一步促进圆形咬合桩受力机理的深入分析与研究，尤其是素桩的贡献对咬合桩的设计具有重要的指导意义。相比原位(或现场)试验，利用本发明进行室内试验受外界干扰因素少，周期短、经济性良好。本发明所采用的方法，不仅适用于圆形咬合桩，还适用于方形咬合桩。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明圆形咬合桩的制样装置中底板的结构示意图一；
19.图2为本发明圆形咬合桩的制样装置中底板的结构示意图二；
20.图3为本发明圆形咬合桩的制样装置中内筒的结构示意图一；
21.图4为本发明圆形咬合桩的制样装置中内筒的结构示意图二；
22.图5为本发明圆形咬合桩的制样装置中外筒的结构示意图一；
23.图6为本发明圆形咬合桩的制样装置中外筒的结构示意图二；
24.图7为本发明圆形咬合桩的制样装置的部分结构示意图一；
25.图8为本发明圆形咬合桩的制样装置的部分结构示意图二；
26.图9为本发明圆形咬合桩的制样装置的部分结构示意图三；
27.图10为本发明圆形咬合桩的制样装置的结构示意图；
28.其中：11、吊耳；12、固定螺丝；13、定位螺栓；14、导线槽；15、底板；21、第一弧形钢板；22、圆形钢筒；23、顶端圆形钢板；24、底端圆形钢板；25、定位孔；31、第二弧形钢板；32、拼接线；41、底座；42、内筒；43、外筒；44、护环；45、接缝；46、螺丝；47、刚性垫片；48、螺母；51、钢管。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本发明的目的是提供一种圆形咬合桩的制样装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现完整的圆形咬合桩的制样。
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
32.如图1至图10所示：本实施例提供了一种圆形咬合桩的制样装置，包括底座41、内筒42、外筒43和多个钢管51，底座41包括底板15，内筒42和外筒43分别固定设置在底板15上，内筒42与外筒43同轴，内筒42与外筒43之间的空腔的形状、大小与要制样的圆形咬合桩的形状、大小分别相同，钢管51与圆形咬合桩中的钢筋混凝土桩一一对应，钢管51插设在空腔中，钢管51的位置与对应的钢筋混凝土桩的位置相同。
33.底板15的四角分别设置有一个吊耳11，底板15的顶面设置有导线槽14，内筒42的底端和外筒43的底端分别嵌入导线槽14中，导线槽14的形状、大小与内筒42、空腔及外筒43组成的组合体的横截面的形状、大小分别相同。
34.内筒42包括圆形钢筒22和设置在圆形钢筒22的侧面上的第一弧形钢板21，第一弧形钢板21包括多个周向排列且首尾相连的第一弧形板，第一弧形板的弧形开口背向圆形钢筒22的圆心，多个第一弧形板绕圆形钢筒22一圈；圆形钢筒22内固设有底端圆形钢板24和顶端圆形钢板23，底端圆形钢板24的底面与圆形钢筒22的底端之间的间隔与导线槽14的深度相等，顶端圆形钢板23与圆形钢筒22的顶端之间具有间隔；顶端圆形钢板23的顶面上固设有吊耳11。
35.底端圆形钢板24上设置有多个定位孔25，底板15上设置有与定位孔25一一对应的定位螺栓13，定位螺栓13能够穿过对应的定位孔25，定位孔25的孔径与定位螺栓13的直径相等。
36.外筒43包括第二弧形钢板31，第二弧形钢板31包括多个周向排列且首尾相连的第二弧形板，第二弧形板的弧形开口朝向圆形钢筒22的圆心；第二弧形板的厚度大于第一弧形板的厚度。
37.第二弧形钢板31的外壁上固设有若干个护环44，护环44与外筒43同轴，最下方的护环44的底面与第二弧形钢板31的底端之间的间隔与导线槽14的深度相等；第二弧形钢板31沿周向划分为七段子弧形钢板，即七段子弧形钢板拼接成第二弧形钢板31，相邻的两个子弧形钢板之间形成拼接线32，护环44均沿周向划分为至少七个个子护环44，即七个子护
环44拼接成一个护环44，相邻两个子护环44之间形成接缝45；每个护环44中的子护环44与子弧形钢板一一对应，子护环44的两端与对应的子弧形钢板的两端齐平。
38.最下方的护环44沿周向设置有多个通孔，底板15上设置有与通孔一一对应的固定螺丝12，固定螺丝12穿过对应的通孔并螺纹连接有螺母，螺母与最下方的护环44紧密接触。
39.除最下方的护环44外的其它护环44中每相邻的两个子护环44的连接处均设置有连接机构，连接机构包括刚性垫片47、两个螺丝46和两个螺母48，两个螺丝46分别设置在相邻的两个子护环44上，刚性垫片47能够同时套设在两个螺丝46上，两个螺母48分别与两个螺丝46螺纹连接。
40.利用本实施例圆形咬合桩的制样装置制样圆形咬合桩的具体实施步骤如下：
41.(1)利用吊车将底座41放置在混凝土振动台上；
42.(2)利用吊车将内筒42放置在底座41对应的导线槽14上，导线槽14的深度为5mm，通过编号保证内筒42底端的定位孔25与底座41上的定位螺栓13对准，定位螺栓13围绕底座41中心呈角度分布，内筒42的外壁需涂上脱模剂，便于后期脱模。
43.(3)利用吊车将外筒43放置在底座41对应的导线槽14上，对底座41上的固定螺丝12和底端护环44上的螺丝46孔进行编号校准，通过底座41上的固定螺丝12安装不同分段的外筒43，固定螺丝12围绕底座41中心呈角度分布；
44.(4)检查内筒42与外筒43的位置，要求位置准确，连接牢固，不易松动，否则易造成内、外筒43错位，无法保证咬合桩试样桩径和咬合量的大小；
45.(5)护环44的每一处接缝45均采用两颗螺丝46与一块刚性垫片47进行连接，外筒43的拼接线32与护环44的接缝45均采用密封胶进行密封，防止浇筑混凝土过程中发生漏浆现象。根据需要，拼接线32(或接缝45)的位置可以每隔几块厚壁弧形钢板设置一处。外筒43的内壁需涂上脱模剂，便于后期脱模；
46.(6)将所有已涂刷脱模剂的钢管51置入咬合桩模具内，对任一相邻的两根素桩进行混凝土的浇筑。当混凝土从开始浇筑至1/3～2/3桩长时，全部使用振动台进行振捣；当混凝土继续浇筑至设计的桩长时，停止振动台工作，采用手提式震动棒进行低频振捣，防止出现密封胶开裂、混凝土跑浆现象；
47.(7)在这两根素桩之间的钢管51内下放钢筋笼，并浇筑、振捣。在混凝土初凝前，利用吊车拔出所述钢管51，并通过采用手提式震动棒进行低频振捣，使荤桩、素桩充分咬合；
48.(8)重复上述步骤(6)和(7)，直至所有荤桩、素桩浇筑完成。受制样时间和室内环境的约束，在混凝土搅拌时应适当添加混凝土缓凝剂；
49.(9)将整套咬合桩装置吊运至推车上，送至混凝土标准养护室，48h后拆模，先拆外筒43，再拆内筒42。若内筒42较难拆模时，可用吊车将其与咬合桩试样一起调离地面10cm，试样下方一定面积内铺设5cm左右厚度的中砂，再用大号橡胶锤等工具敲击咬合桩试样顶部，使其脱离内筒42，该过程必须有专人监督，防止出现意外；
50.(10)将咬合桩试样在标准条件下继续养护至28天，即可得到完整的咬合桩模型试样。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能
理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
52.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。