一种土工箱模型桩垂直度控制与桩身土密实装置的制作方法

本发明涉及工程桩基静载试验设备领域，具体涉及一种土工箱模型桩垂直度控制与桩身土密实装置。

背景技术：

模拟静力压桩试验是在综合土工箱的岩土箱内装满泥土，通过加载装置将模型桩压入泥土中，通过采集分析压桩过程的载荷及试桩桩身的应变等数据，分析桩体的受力状态。模型桩埋置是否垂直，填土是否密实对测试数据准确性采集十分重要，有一种异形模型桩是在圆柱桩体的圆柱面上设有多排竖向根键，根键垂直于圆柱面，由于根键的阻挡，更难控制模型桩的垂直度，多次试验加载后均有2-3度的倾斜，垂直度影响试验位移量偏差约10mm左右；同时根键的存在影响了填土的效率，桩基周围根键位置的土需手工一点点的压实，60cm高的岩土箱3人需耗费8小时左右的时间填实，而且由于手工压实无法量化，密实程度不一致，导致检测数据也存在误差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种土工箱模型桩垂直度控制和桩身土密实装置，既保证了模型桩的垂直度，又可快捷填压桩身土，密实程度一致，提高压桩试验数据的准确性，提高填土工作效率。

本发明通过以下技术方案实现：

一种土工箱模型桩垂直度控制与桩身土密实装置，包括置于岩土箱内的模型桩和岩土箱上方垂直下行的连接加载头的伸缩杆，模型桩是在圆柱桩基的圆柱面上设有多排竖向根键，根键垂直于圆柱面，所述伸缩杆连接下方定位杆顶座，定位杆顶座底部设有垂直向下的至少三根定位杆，每根定位杆穿插在两排根键间隙间，且定位杆贴在桩基的圆柱面上；定位杆底端连接扇形压片，多片压片合拼成围桩基圆柱面的环形，压片贴在根键下表面。

本发明进一步改进方案是，所述定位杆顶座是圆盘件底壁以中心向四周开设滑道，两两滑道之间夹角以水平面360度平分，滑道内设有滑行锁固块，定位杆顶端固定连接在锁固块上。均分设立的定位杆下压时力度均匀，更保证模型桩的垂直度，与压土密实程度一致，且可根据不同圆柱桩基的直径进行调整定位，实现一台装置的普适性。

本发明又进一步改进方案是，所述定位杆顶座是以中心块向四周延伸顶座杆，两两顶座杆之间夹角以水平面360度平分，每根顶座杆下表面设有滑道，滑道内设有滑行锁固块，定位杆顶端固定连接在锁固块上。

本发明更进一步改进方案是，所述滑道两壁设有凸凹的波浪槽，滑行锁固块由滑块和锁固片组成，滑块两侧卡在波浪槽上，锁固片呈u型，两凸边伸在滑块两侧，锁固片上表面设有锁块，滑块尾端延伸两根卡锁条，锁块卡在两根卡锁条之间滑行，两根卡锁条之间的间隙由滑块端向另一端逐渐变窄，卡锁条尾部外侧边设有凸块，凸块与波浪槽凹部卡合。调整滑行中由于卡锁条尾端宽度小于滑道宽度，因此滑块带动定位杆自由移动，当调整到位时，将锁固片向远离滑块端拉动，锁固片底部的锁块逐渐撑开卡锁条，直至卡锁条尾部的凸块卡在波浪槽凹部，即锁紧滑块不再移动。

本发明更进一步改进方案是，所述卡锁条末端内侧设有限位块，限位块间隙宽度小于锁块宽度。限位块防止了锁块滑出两卡锁条之外。

本发明更进一步改进方案是，定位杆底部设有卡槽，压片卡插固定在卡槽内。因为根键是一层一层的，压实下层根键底部的土后，需拆下压片提升定位杆，卡接连接结构更加方便操作。

本发明更进一步改进方案是，所述压片半径大于等于根键长度。每次压片下压一次填好根键下方的土。

本发明更进一步改进方案是，所述定位杆顶座中心上的凸柱设有内螺纹，伸缩杆末端设有外螺纹，定位杆顶座与伸缩杆螺纹连接。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

一、以往模型桩多是人用手扶持，目测其垂直度，在填土中不断调整，因此加载试验后一般均有2-3度的倾斜，垂直度影响试验位移量偏差约10mm左右，直接影响了测试数据的准确性，而本发明定位杆夹持定位桩基，使其始终处于垂直状态，多次加载试验后均无倾斜发生，保证了模型桩的垂直度。

二、本发明模型桩由于根键的阻挡，手工压实填土，无法量化，密实程度不一致，导致检测数据也存在误差。而且根键的存在影响了填土的效率，以60cm高的岩土箱为例，3人需耗费8小时左右填实。而本发明压实土层可控制伸缩杆进程实现量化，密实程度一致，保证试验的准确性，且1人1.5小时左右即可填实，大幅提升工作效率。

附图说明

图1为实施例1正视图。

图2为实施例1未安装压片的仰视图。

图3为图1的a点放大剖视图。

图4为实施例2的俯视图。

具体实施方式

实施例1

如图1至图3所示，本发明包括置于岩土箱1内的模型桩2和岩土箱上方垂直下行的连接加载头的伸缩杆3，模型桩2是在圆柱桩基21的圆柱面上设有多排竖向根键22，根键垂直于圆柱面，所述伸缩杆3连接下方定位杆顶座4，所述定位杆顶座4是圆盘件41底壁以中心向四周开设滑道42，两两滑道42之间夹角以水平面360度平分，滑道42内设有滑行锁固块43，锁固块43底壁设有垂直向下的四根定位杆5，每根定位杆5穿插在两排根键22间隙间，且定位杆5贴在桩基21的圆柱面上；定位杆5底端连接扇形压片6，多片压片6合拼成围桩基圆柱面的环形，压片6贴在根键22下表面。

所述滑道42两壁设有凸凹的波浪槽421，锁固块43由滑块431和锁固片432组成，滑块431两侧卡在波浪槽421上，锁固片432呈u型，两凸边伸在滑块431两侧，锁固片432上表面设有锁块433，滑块431尾端延伸两根卡锁条434，锁块433卡在两根卡锁条434之间滑行，两根卡锁条434之间的间隙由滑块端向另一端逐渐变窄，卡锁条434尾部外侧边设有凸块435，凸块435与波浪槽421凹部卡合；卡锁条末端内侧设有限位块，限位块间隙宽度小于锁块宽度。

定位杆5底部设有卡槽，压片6卡插固定在卡槽内。所述压片6半径大于等于根键22长度。

为了便于换装加载头与定位杆顶座，实现原有设备部件的充分利用率，所述定位杆顶座4中心上的凸柱45设有内螺纹，伸缩杆3末端设有外螺纹，定位杆顶座4与伸缩杆3螺纹连接。

工作过程，定位杆顶座固定在伸缩杆上，四根定位杆从四个方位穿插在两两排根键之间并贴合在桩基上，起到垂直夹持定位模型桩的作用。定位杆底端伸到最底层根键下方，在定位杆底端安装上压片，组成围桩基的环形，在最底层根键下方填土，伸缩杆带动定位杆、压片下压，密实土层，完成后，拆下压片将定位杆向上提起，使其底端至上一层根键下方，再装上压力，重复填土，如此重复直至模型桩填土全部完成。

多次试验加载后模型桩均无倾斜发生，保证了模型桩的垂直度；同时填土工作效率大幅提升。

实施例2

如图4所示，所述定位杆顶座4是以中心块向四周延伸三根顶座杆44，两两顶座杆44之间夹角以水平面360度平分（即两顶座杆之间是120度），每根顶座杆44下表面设有滑道42，滑道42内设有滑行锁固块43，定位杆5顶端固定连接在锁固块43上。其余结构如实施例1。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种土工箱模型桩垂直度控制与桩身土密实装置，包括置于岩土箱内的模型桩和岩土箱上方垂直下行的连接加载头的伸缩杆，模型桩是在圆柱桩基的圆柱面上设有多排竖向根键，根键垂直于圆柱面，所述伸缩杆连接下方定位杆顶座，定位杆顶座底部设有垂直向下的至少三根定位杆，每根定位杆穿插在两排根键间隙间，且定位杆贴在桩基的圆柱面上；定位杆底端连接扇形压片，多片压片合拼成围桩基圆柱面的环形，压片贴在根键下表面。本发明既保证了模型桩的垂直度，又可快捷填压桩身土，密实程度一致，提高压桩试验数据的准确性，提高填土工作效率。

技术研发人员：龚成中;崔金鹏;何春林;韩忠侠;朱凯;朱博文
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：2017.03.16
技术公布日：2017.07.14