一种空心单缸千斤顶荷载箱的制作方法

本实用新型涉及一种基桩自平衡静载试验中使用的荷载箱，尤其是一种内部只使用一个千斤顶的荷载箱。

背景技术：

基桩自平衡静载试验中，使用的荷载箱，普遍只有一根注液管，使得在试验后荷载箱体的缸体与活塞之间充满永不凝固的液体，导致基桩自平衡静载试验后，桩在工程垂直受压状态下产生荷载箱缸内液体被挤出而产生位移。

虽然现在有的荷载箱，可通过两根管实现排液注浆，但是由于两根管均在缸体上端侧边的同一标高，使得注浆时往往只能将出液口标高之上的挤压排出，而无法将出液口标高之下的液体排尽，导致注入的浆体被滞留液体所稀释，从而降低了浆液的浓度，以至浆体终凝强度严重降低，满足不了加固要求。而且，一般荷载箱有多个千斤顶，千斤顶之间的空隙较多，连接节点也多，容易导致在高压状态下的泄漏液体而影响加载。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种节点少，同时能够保证浆体质量，提高充盈率的空心单缸千斤顶荷载箱。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种空心单缸千斤顶荷载箱，包括上板、下板和空心单缸千斤顶，空心单缸千斤顶包括进液管、出液管、缸体和活塞，在缸体上围绕其中心开设有凹槽，凹槽的轴向与缸体的轴向一致；活塞与凹槽间隙配合，其底部与凹槽底部形成腔体，在活塞的相对两侧开设有与缸体轴向一致的通孔ⅰ、通孔ⅱ，通孔ⅰ的顶部与穿过上板的进液管连通，底部与腔体连通，通孔ⅱ的顶部与穿过上板的出液管连通，底部与腔体连通，在通孔ⅱ内设计有管槽、弹性件和空心长管，弹性件的一端与管槽顶部固定，另一端与空心长管连接固定，空心长管底部伸出通孔ⅱ且紧贴凹槽底部，通过其底部开设的若干开口与腔体连通；上板、下板分别安装于缸体的顶部、底部，与活塞及缸体一起上下移动。

进一步的，还包括抗拔锁装置，用于在活塞上移时将其限位在缸体内，其包括相互匹配的抗拔锁头和抗拔锁槽，抗拔锁头设置在缸体上部位置，其头端朝向活塞外壁；抗拔锁槽设置在活塞下部位置，其开口端朝向凹槽内壁。

优选的，抗拔锁头包括依次连接的锁头、弹簧和底座，锁头被活塞限制在通孔内，底座与缸体固定，弹簧被压缩在锁头与底座之间。

优选的，抗拔锁装置至少为两个，且相对设置。

优选的，在活塞上靠近凹槽内壁的位置开设有密封槽，用于放置密封圈，密封槽位于抗拔锁槽的下方。

进一步的，还包括限压易爆注浆装置，其设置在活塞顶部的凹槽内，包括缸外注浆垂直管和换向管，缸外注浆垂直管为两根，用于缸外注浆及下位移丝保护套，下位移丝固定在缸外注浆垂直管上，换向管的两端分别插入缸外注浆垂直管内。

优选的，在换向管内安装有灌浆阀，灌浆阀包括泄压通道、实心限压片和空心螺丝，实心限压片设置在泄压通道与空心螺丝之间，其限压值小于换向管的承压值。

优选的，在凹槽的内壁、外壁上分别设置有内侧灌浆阀、外侧灌浆阀；外侧灌浆阀的实心限压片的限压值大于内侧灌浆阀的实心限压片的限压值。

优选的，所述腔体的底部形状为弧形。

优选的，在空心长管的上部围绕其圆周开设有密封圈槽，用于放置密封圈。

只使用一个千斤顶，能够减少缸体的多点连接，提高荷载箱推送面积的有效性，通过注浆引爆灌浆阀、内侧灌浆阀、外侧灌浆阀，从而加固荷载箱而使被加固的荷载箱与工程桩形成连续整体，保证基桩桩身强度及完整性，使之有效将荷载箱上部荷载传递到荷载箱下部桩体。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、减少千斤顶的数量，只使用一个千斤顶，减少了缸体的节点，提高了荷载箱推送面积的有效性。

2、通孔ⅱ内设计管槽、弹性件及空心长管，确保了注浆之前缸体内空腔，使得缸体内所注浆体为高纯度净浆，保证了浆体质量，提高了充盈率。

3、抗拔锁装置确保了基桩自平衡静载试桩后，工程桩满足抗拔的设计要求。

4、限压易爆注浆装置的设置填满了缸体空心及其他缝隙，保证了基桩桩身强度及完整性，使之有效将荷载箱上部荷载传递到荷载箱下部桩体。

5、活塞底部与凹槽底部形成腔体的底部（即凹槽底部）为弧形，使得液体能够尽快排尽。

附图说明

图1为本实用新型实施例1结构示意图；

图2为图1中空心单缸千斤顶的结构示意图；

图3为图1中空心长管的结构示意图；

图4为图1中抗拔锁头的结构示意图；

图5为图1中灌浆阀的结构示意图；

图6为图1中限压易爆注浆装置的结构示意图；

图7为图1中空心单缸千斤顶的起止状态示意图；

图8为本实用新型缸外注浆的示意图；

图1中，1、空心单缸千斤顶；2、上板；3、下板；4、限压易爆注浆装置；

图2中，5、进液管；6、出液管；7、缸体；8、活塞；9、管槽；10、弹簧；11、密封圈；12、空心长管；13、抗拔锁头；14、内侧灌浆阀；15、外侧灌浆阀；16、肋；17、抗拔锁槽；18、密封槽及密封圈；19、凹槽；

图3中，20、密封圈槽；21、开口；

图4中，22、锁头；23、弹簧；24、底座；

图5中，25、泄压通道；26、实心限压片；27、空心螺丝；

图6中，28、下位移丝；29、下位移丝护套兼外注浆垂直导管；30、换向管；31、灌浆阀。

具体实施方式

需要说明的是，在本实用新型的下列实施例中，方位词均是依照附图所示进行描述，不构成对本实用新型的限制。

下面结合附图1-8对本实用新型做进一步详述：一种空心单缸千斤顶荷载箱，如图1所示，由空心单缸千斤顶1、上板2、下板3和限压易爆注浆装置4构成；空心单缸千斤顶1安装在上板2和下板3之间，限压易爆注浆装置4安装在空心单缸千斤顶1内。

如图2-3所示，空心单缸千斤顶1包括进液管5、出液管6、缸体7和活塞8，缸体7为空心圆环状，在缸体7上围绕其中心开设凹槽，凹槽的轴向与缸体7的轴向一致；活塞8插入凹槽内，且与凹槽间隙配合，其底部与凹槽底部形成腔体，在活塞的相对两侧开设与缸体轴向一致的进液孔、出液孔，进液孔的顶部与穿过上板1的进液管5连通，底部与腔体连通，出液孔的顶部与穿过上板1的出液管6连通，底部与腔体连通，在出液孔内设计管槽9、弹簧10和空心长管12，管槽9的轴向与出液孔轴向一致，其一端位于出液孔内，另一端与出液孔底部平齐，且其顶部呈阶梯状，弹簧10的顶部与之连接固定，底部与空心长管12顶部连接固定，弹簧被空心长管12压缩在管槽9内；空心长管12底部伸出出液孔底部且紧贴凹槽底部，通过其底部开设的若干开口21与腔体连通，当用加压气泵从进液管5送气加压时，气压会将缸体7内液体从空心长管12的开口压至空心长管内经空心长管排出，确保注浆之前缸体7内空腔，以达到之后缸内所注浆体为高纯度净浆；上板、下板分别安装于缸体7的顶部、底部，与活塞8及缸体7一起上下移动。

为了保证活塞8在活动时限位在缸体7之内，同时使荷载箱在上端钢筋笼受向上拔力时，有效将抗拔力传至下钢筋笼，从而确保基桩自平衡静载试桩后，工程桩满足抗拔的设计要求，在活塞与缸体之间增加了抗拔锁装置，如图2、图4所示，抗拔锁装置包括相互匹配的抗拔锁头13和抗拔锁槽17，抗拔锁头13设置在缸体上部位置，其包括依次连接的锁头22、弹簧23和底座24，锁头22的头端为圆弧状，且朝向活塞8外壁，弹簧23被压缩在锁头22与底座24之间，底座与缸体7固定，抗拔锁槽17设置在活塞下部位置，其开口端朝向凹槽内壁。当活塞8向上移动到抗拔锁头13与抗拔锁槽17位置相对时，锁头22在弹簧23的作用下弹入抗拔锁槽17内，从而将活塞与缸体锁死，使之不再产生相互移动。为了使得抗拔效果更好，抗拔锁装置设计为两个，且相对设置在凹槽的两侧壁内；当然，抗拔锁结构并不限于两个，可以是多个，一般根据抗拔要求进行设计（假设每个抗拔锁的抗拔能力是a，整体抗拔要求是b，则数量n≥b/a）。

如图2所示，由于活塞8与凹槽间存在缝隙，为了在加载过程中，水或浆体不会从缝隙泄露，在活塞的相对两侧设置密封槽及密封圈18，以保证其密封效果，密封槽及密封圈18位于抗拔锁槽17的下方。

如图2所示，为了保证水能够尽快排尽，且排尽的效果更好，凹槽的底面为圆弧形，空心长管12的底部恰好与弧形的最低位置紧贴。如图3所示，在空心长管12靠近其顶部的位置围绕其中心开设密封圈槽20，用于安装密封圈11，来实现空心长管12与出液管6间的密封。

如图7所示，水通过进液管5注入到腔体内，随着水量的增加，活塞8相对缸体7向上移动，弹簧10压紧空心长管12，使之底部一直与凹槽底部紧贴，当抗拔锁槽17移动到与抗拔锁头13相对时，抗拔锁头13弹出，将活塞8与缸体7锁死，使之不再发生相对运动。

由于缸体7为空心结构，而且上板、下板及缸体之间存在的空隙较多，为了使被加固的荷载箱与工程桩形成连续整体，保证基桩桩身强度及完整性，使之有效将荷载箱上部荷载传递到荷载箱下部桩体，增加了限压易爆注浆装置，如图5-6所示，限压易爆注浆装置包括下位移丝28、下位移丝护套兼外注浆垂直导管29、换向管30和灌浆阀31，下位移丝28固定在下位移丝护套兼外注浆垂直导管29内；下位移丝护套兼外注浆垂直导管29为两根，分别安装在换向管30的两端，将缸外注浆垂直管与下位移丝的护套管一体化整合成为多功能管，既可避免下位移丝28被混凝土握裹，同时又可作为缸外注浆的垂直导管；换向管30的两端分别插入下位移丝护套兼外注浆垂直导管29内，其水平部分与活塞8上开设的凹槽19固定，从而起到引流变向作用；同时下位移丝护套兼外注浆垂直导管29和换向管30的自由端均伸出上板1，换向管30的垂直部分长度l应大于自平衡静载试桩试验终止条件时活塞8的位移值；灌浆阀31安装在换向管30内，其包括泄压通道25、实心限压片26和空心螺丝27，实心限压片26设置在泄压通道25与空心螺丝27之间，其限压值pa小于换向管30的承压能力pb，当加载的压力值在pa、pb之间时，浆体冲破实心限压板26，由空心螺丝27泄压，浆体灌满凹槽19，即图8中的第一个引爆点a。为了将缸体7的空心及各空隙灌满浆体，如图2、图8所示，在活塞凹槽19的内壁及外壁上分别加设灌浆阀，即：内侧灌浆阀14、外侧灌浆阀15，内侧灌浆阀14、外侧灌浆阀15均与灌浆阀31结构相同，内侧灌浆阀14的实心限压片26的限压值为p内，外侧灌浆阀15的实心限压片26的限压值为p外，p内＜p外，由于内侧灌浆阀14的实心限压片限压值p内小于外侧灌浆阀15的实心限压片26的限压值p外，所以内侧灌浆阀14先被引爆，迫使浆体自然流向并填满千斤顶的中间空心，即图8中的第2个引爆点b。当千斤顶的中间空心被填满后，继续灌浆直至引爆外侧灌浆阀15，迫使浆体自然流向并填满荷载箱处的缝隙，即图8中的第3个引爆点c。

为了加固凹槽19，在凹槽上设置有肋16，肋16为两个，围绕凹槽圆周均匀设置。

实施步骤：

（一）注液加压：注液加压时，封闭出液管6，从进液管5注入；

1、在未加压时，活塞处于初始位置，弹簧受压，压力值p1=p2=p3=p4，如图7（a）所示；

2、开始加压，封闭出液管6，从加液管5加压；弹簧始终顶住空心长管，使其紧贴底板，压力值p1＞p2＞p3＞p4；

3、持续注液加压，当活塞8上的抗拔锁槽17到达抗拔锁头13位置时，抗拔锁头13弹出，锁死活塞无法再移动，达到终止条件时，压力值p1=p2=p3=p4，如图7（b）所示；

（二）充气排液：注液完成后，开始充气排液，充气排液时，进液管5和出液管6均不封闭；

4、开始充气排液：从进液管5注入气体，气体自上而下填充入缸体7，挤压液体从出液管6排出，压力值p1＞p2＞p3＞p4；

5、持续充气，直至出液管6不再出液，表示缸体内液体已排尽，停止充气，停止后压力值p1=p2=p3=p4；

（三）注浆：当出液管6不再出液后，开始注浆；

6、开始注浆：从进液管5注入，压力值p1＞p2＞p3＞p4；

7、持续注浆，直至出液管有浆溢出后停止，停止后压力值p1=p2=p3=p4；

（四）向限压易爆注浆装置中注浆

8、封闭一端的下位移丝护套兼外注浆垂直导管后，持续注浆，直至另一侧管有浆溢出，进行取样；

9、在取样后，将溢出端封闭，再从进入端高压注入浆体直至引爆灌浆阀31，迫使浆体自然流向并填满活塞的凹槽19；

10、由于内侧灌浆阀的实心限压片限压值为p内小于外侧灌浆阀的实心限压片26的限压值为p外，所以内侧灌浆阀先被引爆，迫使浆体自然流向并填满千斤顶的中间空心；

11、当千斤顶的中间空心被填满后，继续灌浆直至引爆外侧灌浆阀，迫使浆体自然流向并填满荷载箱处的缝隙。

在本实施例中，与油相比，使用水做加载液体，和浆液的亲和度更好，且成本更低。

上述实施例仅仅是本实用新型的一个优选实施方式，不构成对本实用新型的限制。抗拔锁装置可以存在于任何一个利用千斤顶原理的荷载箱结构中，限压易爆注浆装置与抗拔锁装置可以同时存在于同一个实施方式中，也可以分开存在于不同的实施方式中，即限压易爆注浆装置适用于任何荷载箱结构中，也就是说，上述实施例中，可以将抗拔锁装置、限压易爆注浆装置与空心单缸千斤顶做各种搭配，以实现不同的目的，达到不同的技术效果。本领域普通技术人员在不脱离本实用新型工作原理的基础上所做的任何引申、变形等均应包含在本实用新型的保护范围内。