一种单桩嵌固式水平静载试验方法及装置与流程

本发明涉及建筑施工，具体为一种单桩嵌固式水平静载试验方法及装置。

背景技术：

1、根据我国现行《建筑桩基技术规范》jgj94-2018的规定，承担水平荷载的基桩桩顶在上部基础中的锚固连接有两种状态，一种是桩顶嵌入基础足够深，上部基础限制桩头的转动，达到嵌固的状态，该种连接形式基桩承载力大大提高；一种是桩顶伸入基础50mm～100mm，基础对桩基的约束作用有限，无法限制桩头的转动，认为桩顶处于铰接状态。根据现行规范《建筑地基基础设计规范》gb50007-2011，工程桩施工完毕后，需进行基桩承载力的试验。针对桩顶嵌固到基础中的连接形式，如何在试验加载时模拟出桩顶的嵌固状态，是能否准确测定基桩水平承载力的关键，目前国内规范、标准中没有相关桩顶嵌固状态下基桩水平承载力检测试验方法和装置。

2、现有技术中，例如公布号为cn111424734a的发明专利，公开了一种用于桩基水平静载试验的可调加载装置及其试验方法。该专利包括加载系统、反力系统和测量系统；加载系统由穿心千斤顶、承载螺杆、传力螺母、横梁和两个横梁托架组成；横梁为钢桁架结构，横梁中部等间距设置有径向圆形通孔；反力系统由标准槽道、两个三角反力架和反力架固定螺杆组成；两个三角反力架侧面相对、平行设置，通过反力架固定螺杆固定在标准槽道上，横梁搁置在横梁托架上并靠紧在反力架受力面。在承载螺杆的另一侧安装力传感器并通过动态应变仪连接计算机，实时显示荷载数值。又例如公布号为cn112695816a的发明专利，公开了一种基桩水平载荷试验检测方法。该发明根据基桩的位置，选择至少两根工程桩作为水平载荷试验的受力作用点；调节传力筒的长度，将卧式千斤顶上的夹持部与进行水平载荷试验检测的基桩接触相抵，将传力筒上的夹持部与工程桩接触相抵；在进行水平载荷试验检测的基桩的受力的水平面以及该水平面以上40-50cm的位置上均安装位移传感器；开启卧式千斤顶进行基桩水平载荷试验检测。

3、但是，现存技术仅针对桩基在桩端自由状态下的水平静载试验，未模拟桩基在实际嵌固状态下的水平承载力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种单桩嵌固式水平静载试验方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种单桩嵌固式水平静载试验方法，所述试验方法包括以下步骤：

3、设置反力支墩，反力支墩上部放置钢滚轴，钢滚轴上部放置钢桁架，钢桁架另一端用锚栓固定连接夹紧装置，中间垫钢板；

4、将夹紧装置预夹紧，装置内部的千斤顶顶推至试桩周边，百分表监测端靠在试桩另一侧，百分表与基准梁连接牢固，基准桩锚固在地面，用来限制固定基准梁；

5、反力梁与反力桩连接，组成“π”型反力支撑，反力桩与试桩之间由垫块、球铰、压力传感器、千斤顶、垫块连接；千斤顶预加载，确保装置安装牢靠，千斤顶提供水平静载，即水平推力；

6、试验装置组装完成后，夹紧装置处于预夹紧状态，通过调节内部千斤顶，使千斤顶等应力施加压力，待各千斤顶对试桩施加的应力满足设计要求时，停止夹紧，此时夹紧装置与试桩连接牢靠，在外力作用下不产生位移变形，看成为一个整体；

7、水平推力加载程序按单向多循环加卸荷载法，通过千斤顶对试验桩进行水平逐级加(卸)荷载，荷载计量由数字式测力仪控制，取设计最大试验荷载的1/10作为每级加载量；每次加载后，恒载4min测读试桩水平位移，然后卸载至零，停2min测读残余水平位移，至此完成一个加卸载循环，如此循环5次完成1级荷载的试验观测，加载时间应尽量缩短，测量位移的时间间隔应严格准确，试验不得中途停止；

8、试桩试验数据汇总，判定试桩是否满足设计要求；试验完成后，拆除水平静载试验装置，便于重复使用。

9、一种单桩嵌固式水平静载试验装置，包括反力支墩、反力桩以及反力梁，所述反力支墩的顶面固定有钢滚轴，钢滚轴的顶面固定有钢桁架，钢桁架的表面安装有两组夹紧装置，夹紧装置套设在试桩的柱体上，试桩和反力支墩均预埋在地面上，夹紧装置和试桩之间设有多个千斤顶一，试桩的表面固定有基准梁，基准梁的表面固定有百分表，且基准梁的一侧设有基准桩，反力桩设有多个，相邻两个反力桩之间设有反力梁，反力梁的表面固定有垫块一，垫块一的表面固定有千斤顶二，千斤顶二的一端固定在球铰的表面，且千斤顶二的轴体上固定有压力传感器，球铰的表面固定有垫块二，垫块二夹持在球铰和试桩之间。

10、优选的，所述千斤顶一固定在拼装板的表面，拼装板呈“l”板状结构，拼装板的一个板体滑动连接在拼装槽中，拼装槽开设在夹紧装置的顶面，拼装板的表面固定有限位插块，限位插块插接在预留槽中，预留槽开设在夹紧装置的内环面，且千斤顶一的活塞杆上固定有夹持板，夹持板朝向试桩的一面呈圆弧形曲面。

11、优选的，所述拼装板的顶面开设有抠取槽，抠取槽的侧壁开设有插口，插口设有两个，两个插口关于抠取槽对称分布，插口的内部活动插接有定位插片，定位插片呈“l”形板状结构，定位插片的一端活动插接在定位插槽中，定位插槽开设在拼装槽的表面。

12、优选的，所述抠取槽的表面固定有橡胶夹块，橡胶夹块呈“凸”字形板状结构，橡胶夹块固定在两个定位插片之间。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、本发明提出的单桩嵌固式水平静载试验方法及装置，通过钢桁架及夹紧装置对桩顶进行限制，模拟桩在实际工程中桩顶的嵌固状态。在该条件下进行的单桩水平静载试验，可以真实反映桩基在实际工作条件下的水平承载力。为保证试验过程中钢桁架与桩顶连接牢固，及桩顶嵌固效果的有效发挥，钢桁架与试桩之间采用夹紧装置连接，夹紧装置内部设置千斤顶，使用过程中每个千斤顶等应力作用于试桩外表面，逐渐夹紧牢固。采用等应力加压的方式，可以避免因试桩表面不平整造成个别千斤顶夹紧力不足，导致试验过程中夹紧装置及钢桁架发生移位。

15、本发明结构简单、构件常规，理论上没有竖向荷载加载最大值的限制，具有极高的推广和应用价值。该装置的加载能力取决于钢桁架自身的承载力，因此可根据实际试验需要调整梁的材料及尺寸，以满足试验要求。另外，反力梁、反力桩的设置可以根据现场实际应用情况，能够提供足够反力支撑即可，不必完全按照“π”型反力支撑设置。

技术特征：

1.一种单桩嵌固式水平静载试验方法，其特征在于：所述试验方法包括以下步骤：

2.一种如权利要求1所述的单桩嵌固式水平静载试验方法用的单桩嵌固式水平静载试验装置，包括反力支墩(1)、反力桩(10)以及反力梁(11)，其特征在于：所述反力支墩(1)的顶面固定有钢滚轴(2)，钢滚轴(2)的顶面固定有钢桁架(3)，钢桁架(3)的表面安装有两组夹紧装置(4)，夹紧装置(4)套设在试桩(5)的柱体上，试桩(5)和反力支墩(1)均预埋在地面上，夹紧装置(4)和试桩(5)之间设有多个千斤顶一(13)，试桩(5)的表面固定有基准梁(6)，基准梁(6)的表面固定有百分表(8)，且基准梁(6)的一侧设有基准桩(7)，反力桩(10)设有多个，相邻两个反力桩(10)之间设有反力梁(11)，反力梁(11)的表面固定有垫块一(12)，垫块一(12)的表面固定有千斤顶二(19)，千斤顶二(19)的一端固定在球铰(15)的表面，且千斤顶二(19)的轴体上固定有压力传感器(14)，球铰(15)的表面固定有垫块二(16)，垫块二(16)夹持在球铰(15)和试桩(5)之间。

3.根据权利要求2所述的一种单桩嵌固式水平静载试验装置，其特征在于：所述千斤顶一(13)固定在拼装板(18)的表面，拼装板(18)呈“l”板状结构，拼装板(18)的一个板体滑动连接在拼装槽(21)中，拼装槽(21)开设在夹紧装置(4)的顶面，拼装板(18)的表面固定有限位插块(27)，限位插块(27)插接在预留槽(17)中，预留槽(17)开设在夹紧装置(4)的内环面，且千斤顶一(13)的活塞杆上固定有夹持板(20)，夹持板(20)朝向试桩(5)的一面呈圆弧形曲面。

4.根据权利要求3所述的一种单桩嵌固式水平静载试验装置，其特征在于：所述拼装板(18)的顶面开设有抠取槽(22)，抠取槽(22)的侧壁开设有插口(23)，插口(23)设有两个，两个插口(23)关于抠取槽(22)对称分布，插口(23)的内部活动插接有定位插片(24)，定位插片(24)呈“l”形板状结构，定位插片(24)的一端活动插接在定位插槽(25)中，定位插槽(25)开设在拼装槽(21)的表面。

5.根据权利要求4所述的一种单桩嵌固式水平静载试验装置，其特征在于：所述抠取槽(22)的表面固定有橡胶夹块(26)，橡胶夹块(26)呈“凸”字形板状结构，橡胶夹块(26)固定在两个定位插片(24)之间。

技术总结
本发明涉及建筑施工技术领域，具体为一种单桩嵌固式水平静载试验方法及装置，包括以下步骤：设置反力支墩，反力支墩上部放置钢滚轴，钢滚轴上部放置钢桁架，钢桁架另一端用锚栓固定连接夹紧装置，中间垫钢板；将夹紧装置预夹紧，装置内部的千斤顶顶推至试桩周边；有益效果为：本发明提出的单桩嵌固式水平静载试验方法及装置，通过钢桁架及夹紧装置对桩顶进行限制，模拟桩在实际工程中桩顶的嵌固状态。为保证试验过程中钢桁架与桩顶连接牢固，及桩顶嵌固效果的有效发挥，钢桁架与试桩之间采用夹紧装置连接，夹紧装置内部设置千斤顶，使用过程中每个千斤顶等应力作用于试桩外表面，逐渐夹紧牢固。

技术研发人员：叶鹏飞,王晓东,张洪达,刘泉昌,王凯,陈国营,仲崇森
受保护的技术使用者：中建八局第二建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14