复合轻质桩群桩承载能力检测装置、系统与方法与流程

本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及复合轻质桩群桩承载能力检测装置、系统与方法。

背景技术：

近年来，随着工程建筑迅速发展，新建(构)筑物与既有建(构)筑物的关系错综复杂。在新建(构)筑物附加荷载作用下，既有建(构)筑物可能产生不均匀沉降、倾斜失稳、压裂压溃等病害，甚至引发重大安全事故。

为了避免新建(构)筑物在既有建(构)筑物基底形成附加应力，影响既有建(构)筑物的正常使用功能，通过利用复合轻质桩进行地基等载置换来解决新建路基对紧邻无砟路基及运营隧道的不良影响，然而复合轻质桩在实际使用过程中的承载能力并不清楚，现有技术中并没有对复合轻质桩的承载能力的检测，导致在实际使用过程中遇到的问题较多，使用不方便。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有技术中没有对复合轻质桩承载能力的检测的问题，提供复合轻质桩群桩承载能力检测装置、系统与方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

复合轻质桩群桩承载能力检测装置，包括支撑子系统、加载子系统和测试子系统，检测装置用于检测复合轻质桩群桩；

支撑子系统包括连接钢筋、轻质底基层和承台，连接钢筋的一端锚入复合轻质桩中，连接钢筋的另一端与轻质底基层固定连接；

加载子系统包括加载装置、压力传感器、主梁和反力装置，加载装置设置在复合轻质桩桩顶中心上，压力传感器位于加载装置上端，反力装置的两端与地基连接，反力装置位于压力传感器上端，主梁位于反力装置与压力传感器之间；

测试子系统包括百分表、水平格栅拉力传感器、荷载传感器、土压力盒和复合加筋笼测力计，百分表安装在承台上，水平格栅拉力传感器安装在水平土工格栅中，荷载传感器安装在复合轻质桩桩顶，土压力盒安装在相邻复合轻质桩的桩间土中。

通过上述结构，连接钢筋能提高复合轻质桩与轻质底基层的整体性，加载装置的设置位置能够避免加载装置加载时造成偏心力，百分表能测量承台的位移，反力装置能模拟路基真实荷载，承台能将模拟路基真实荷载的加载装置作用力传递至轻质底基层，提供的复合轻质桩群桩承载能力检测系统能够满足复合轻质桩群桩承载能力的检测需求，还可用于研究复合轻质桩群桩受力特性及变形控制效果，通过设置轻质底基层能够较好的模拟实际工程情况，满足工程检测要求。

作为本发明的优选方案，轻质底基层包括钢筋网、轻质土和水平土工格栅，钢筋网设置在轻质底基层的底部，并与连接钢筋固定连接，水平土工格栅沿轻质底基层高度方向间隔设置。通过上述结构，轻质底基层能模拟实际工程轻质土的置入，避免承台与复合轻质桩的刚性与半刚性接触，更好模拟现场实际工况。

作为本发明的优选方案，反力装置包括锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置或锚桩压重联合反力装置，加载装置包括千斤顶。

作为本发明的优选方案，支撑子系统还包括粗砂垫层，粗砂垫层位于轻质底基层底部，粗砂垫层的厚度不小于0.2m。通过上述结构，能够防止竖向荷载通过轻质底基层传递至桩间土，导致检测系统难以有效测定复合轻质桩群桩的实际承载能力。

复合轻质桩群桩承载能力检测系统，包括上述检测装置，还包括复合轻质桩群桩，复合轻质桩群桩包括若干复轻质桩；

复合轻质桩包括成桩轻质土和复合加筋笼，复合加筋笼包括沿周向间隔设置的竖向土工格栅和沿竖向间隔设置的环形土工格栅。

作为本发明的优选方案，一组复合加筋笼测力计包括四个环形格栅拉力传感器和四个竖向格栅拉力传感器，环形格栅拉力传感器安装在环形土工格栅上，竖向格栅拉力传感器安装在竖向土工格栅上。

复合轻质桩群桩承载能力检测方法，包括以下步骤:

s1:在送至检测现场的复合加筋笼上安装环形格栅拉力传感器和竖向格栅拉力传感器；

s2：挖除轻质底基层地基土，施工地基钻孔，并清除孔底残渣；

s3：将复合加筋笼送入地基钻孔；

s4：将轻质土注入地基钻孔直至轻质土灌满地基钻孔，在桩顶预埋连接钢筋；

s5：挖除桩间土，安装土压力盒，铺设中粗砂层；

s6：在桩顶安装荷载传感器、铺设钢筋网并与连接钢筋固定，分层浇筑轻质土、分层铺设水平土工格栅并安装水平格栅拉力传感器；

s7:浇筑承台；

s8：在承台上依次安装千斤顶、压力传感器、主梁和反力装置，同时安装基准梁和百分表；

s9：逐级施加荷载直至最大设计荷载量，读取测试子系统的测试数据，整理分析测试数据；

s10：分级卸载荷载。

通过上述结构，该检测方法具有系统新颖、易于实施、操作简单、节约投资等特点，检测方法流程清晰，检测成果能满足工程和科研需求，具有广阔的推广应用前景，社会和经济显著。

作为本发明的优选方案，步骤s9中，每级荷载增量不大于50kpa，且每级荷载加载达到稳定后再施加下一级荷载。

作为本发明的优选方案，步骤s10中，每级荷载卸荷量不大于100kpa,且每级荷载卸荷达到稳定后再卸除下一级荷载。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

连接钢筋能提高复合轻质桩与轻质底基层的整体性，加载装置的设置位置能够避免加载装置加载时造成偏心力，百分表能测量承台的位移，反力装置能模拟路基真实荷载，承台能将模拟路基真实荷载的加载装置作用力传递至轻质底基层，提供的复合轻质桩群桩承载能力检测系统能够满足复合轻质桩群桩承载能力的检测需求，还可用于研究复合轻质桩群桩受力特性及变形控制效果，通过设置轻质底基层能够较好的模拟实际工程情况，满足工程检测要求。

附图说明

图1是本发明所述的复合轻质桩群桩承载能力检测系统横断面示意图。

图2是本发明所述的支撑子系统示意图。

图3是本发明所述的加载子系统示意图。

图4是本发明所述的支撑子系统测试仪器布置示意图。

图5是本发明所述的复合加筋笼测力计布置示意图。

图6是本发明所述的环形格栅拉力传感器的平面布置示意图。

图7是本发明所述的竖向格栅拉力传感器的平面布置示意图。

图8是本发明所述的复合轻质桩构造中复合加筋笼与泵送管出口连接方式示意。

图标：1-复合轻质桩群桩；4-支撑子系统；3-加载子系统；2-测试子系统；41-粗砂垫层；42-连接钢筋；43-轻质底基层；431-钢筋网；432-轻质土；433-水平土工格栅；44-承台；31-千斤顶；32-压力传感器；33-主梁；34-反力装置；20-基准梁；21-百分表；22-水平格栅拉力传感器；23-荷载传感器；24-土压力盒；25-环形格栅拉力传感器；26-竖向格栅拉力传感器；11-环形土工格栅；12-竖向土工格栅；7-复合加筋笼；5-泵送管；6-环形锁扣,d-地基。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

参考图1，本发明复合轻质桩群桩承载能力检测系统，包括检测装置和复合轻质桩群桩1，检测装置包括支撑子系统4、加载子系统3、测试子系统2，支撑子系统4由粗砂垫层41、连接钢筋42、轻质底基层43及承台44组成，加载子系统3由千斤顶31、压力传感器32、主梁33及反力装置34组成，测试子系统2包括百分表21、水平格栅拉力传感器22、荷载传感器23、土压力盒24和复合加筋笼7测力计。

在上述方案中：

参照图1、图2，支撑子系统4中粗砂垫层41厚度不小于0.2m，其作用在于防止竖向荷载通过轻质底基层43传递至桩间土，导致检测系统难以有效测定复合轻质桩群桩1的实际承载能力。支撑子系统4中连接钢筋42一端锚入复合轻质桩中，一端与轻质底基层43固定连接；其作用在于提高复合轻质桩与轻质底基层43的整体性。支撑子系统4中轻质底基层43由钢筋网431、轻质土432及水平土工格栅433组成，钢筋网431设置在轻质底基层43底部，并与连接钢筋42固接，沿轻质底基层43高度方向，每隔不少于0.6m拉通设置1道水平土工格栅433；轻质底基层43的作用在于模拟实际工程轻质土置入，避免承台44与复合轻质桩的刚性与半刚性接触，更好模拟现场实际工况。支撑子系统4中承台44采用240钢筋混凝土浇筑，承台44厚度不小于0.4m，群桩为正方形布桩时承台44按正方形浇筑，群桩为梅花形布桩时承台44按圆形浇筑；承台44的作用在于将模拟路基荷载的千斤顶31作用力传递至轻质底基层43。

参照图1、图3，加载子系统3中千斤顶31安装于复合轻质桩桩顶中心上，其作用是避免千斤顶31加载时造成偏心力。加载子系统3中反力装置34采用锚桩横梁反力装置或压重平台反力装置或锚桩压重联合反力装置。

参照图1、图4，测试子系统2中百分表21安装在承台44上，水平格栅拉力传感器22安装于轻质底基层43的水平土工格栅433中，荷载传感器23安装在复合轻质桩桩顶，土压力盒24安装在相邻复合轻质桩的桩间土；测试子系统2中1组复合加筋笼7测力计包括4个环形格栅拉力传感器25和4个竖向格栅拉力传感器26，分别安装在复合加筋笼7的环形土工格栅11和竖向土工格栅12上，在水平面上按四等分对向布置，沿桩深每隔不少于2m设置1组复合加筋笼7测力计。

参照图1～图8，本发明所要解决的另一技术问题是提供上述复合轻质桩群桩承载能力检测系统的检测方法，该方法包括如下步骤：

s1：将土工格栅加工成复合加筋笼7并运送至施工现场，在复合加筋笼7上安装环形格栅拉力传感器25和竖向格栅拉力传感器26；

s2：挖除轻质底基层43地基土，施工地基d钻孔，并清除孔底残渣；

s3：将复合加筋笼7上端套入泵送管5出口端外壁，并用环形锁扣6加以锁定，将复合加筋笼7送入钻孔中；

s4：通过泵送管t将轻质土缓慢注入钻孔中直至轻质土灌满钻孔，然后松解环形锁扣6，抽出泵送管5，在桩顶预埋入连接钢筋42；

s5：待复合轻质桩达到设计强度等级的80％时，挖除桩间土，安装土压力盒24，铺设中粗砂层；

s6：在桩顶安装荷载传感器23、铺设钢筋网431并与连接钢筋42固定，分层浇筑轻质土432、分层铺设水平土工格栅433并安装水平格栅拉力传感器22；

s7：待轻质底基层43达到设计强度等级的90％时，用240钢筋混凝土浇筑承台44；

s8：待承台44达到设计强度后，在承台44上依次安装千斤顶31、压力传感器32、主梁33及反力装置34，同时安装基准梁20与百分表21；

s9：通过千斤顶31逐级施加荷载直至最大设计荷载量，读取测试子系统2的测试数据，整理分析测试数据；

s10：通过千斤顶31分级卸除荷载。

在上述方案中：

步骤s9中，每级荷载增量不大于50kpa，且每级荷载加载达到稳定后再施加下一级荷载。

步骤s10中，每级荷载卸荷量不大于100kpa，且每级荷载卸荷达到稳定后再卸除下一级荷载。

本发明的复合轻质桩群桩承载能力检测系统与方法，具有系统新颖、易于实施、操作简单、节约投资等特点，检测方法流程清晰，检测成果能满足工程和科研需求，具有广阔的推广应用前景，社会和经济显著。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。