[发明专利]一种桩基竖向承载力试验反向自平衡法及试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及工程领域桩基竖向承载力检测方法，尤其涉及一种桩基竖向承载力试验反向自平衡法及试验装置。

背景技术

传统自平衡法最早于1960年代有以色列Afar Vasela公司提出并实施，并申请专利“一种新的承载力测试方法”，俗称 “通莫静载法”。其检测原理是将一种特制的加载装置—荷载箱，在混凝土浇筑之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置，将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置从桩体引到地面，然后灌注成桩。有加压泵在地面像荷载箱加压加载，使得桩体内部产生加载力，通过对加载力与位移关系的计算和分析，获得桩基承载力。自平衡法应是利于桩身自平衡原理，无需常规的堆载或锚桩试桩，特别适用于野外作业及承载力较大的桩基。这两个因素使自平衡法试桩在交通行业得以应用，并颁布了规程

自平衡法因其本身的一些局限，原因有以下几点：

1. 自平衡法试桩，首先要算一下平衡点。压力盒放在此处，上段桩和下段桩承载力相当，即平衡，这时测出的上下段桩承载力之和即为单桩承载力。当然，考虑到下面的原因，通常对上段桩的极限荷载乘以0.7的折减系数。

2. 通常的试桩，荷载加在桩顶。对于摩擦端承桩，由于桩身压力随着桩深度逐渐减小，另外桩身的轴向压缩也随深度减小，因此当桩上部达到侧摩阻极限值时，下部桩侧摩阻还远远未达到极限值。因此，自平衡法，对于以变形控制的摩擦桩，不太合适；对于以荷载控制的端承桩，如嵌岩桩，准确度会好些。上述测得的上下桩段侧摩阻力之和会大于实际情况，因此出现了前文0.7的折减系数。

3. 平衡点的位置选择至关重要。如选的不得当，一段已变形至破坏，另一段未动，这种情况试桩就失败了。

4. 在压力盒处的加荷处桩体是断掉的，虽然有注浆法填补此处的做法，但因质量难以控制和检测，因此这种桩不能用于工程桩。

5.荷载箱埋置于桩身内，试验完成后无法回收重复利用，需要一定的设备投入。

综上，自平衡法需要进一步改进完善，取长补短，才能充分发挥其优势。

要解决的技术问题，要克服上述自平衡法的不足，桩基检测结果接近真实情况，最好满足下列几点：（1）采用静载法；（2）桩顶竖向加载；（3）反力装置简单实用，（4）加载装置可回收重复利用；（5）试验操作简单，适用性强。

发明内容

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种桩基竖向承载力试验反向自平衡法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据桩基特性计算出上段桩和下段桩的平衡点，确定中段桩位置；

步骤二、加工桩基的钢筋笼；

步骤三、在上段桩的钢筋笼内设置竖直的隔离管，将锚索自由段往上穿过隔离管，并在隔离管上端预留一定自由长度，将锚索固定段固定在下段桩的钢筋笼上；

步骤四、将中空管贯穿性固定在上段桩的钢筋笼上，分别在上段桩和下段桩钢筋笼的顶部固定设置用于测量形变的位移杆，所述下段桩上的位移杆向上自由穿过中空管并上段桩顶部留出一定长度；

步骤五、桩基孔施工，下放桩基的钢筋笼，分别浇筑桩基的上段桩和下段桩，然后进行养护；

步骤五、在锚索自由段和上段桩顶部之间设置加载油缸，将加载油缸与试验控制装置相连，调试好负荷加载装置，将上段桩和下段桩上设置的位移杆分别与上方的位移测量仪相连，并调试好位移测量仪；

步骤五、通过试验控制装置对加载油缸分级加载，测量各级荷载下的加载值和上段桩与下段桩发生的相向位移；

步骤六、对加载油缸卸载，回收加载油缸和形变测量装置，解除锚索，通过隔离管对中段桩进行灌浆浇筑；

步骤七、试验数据分析，根据荷载位移曲线，确定试验桩基承载力特征值及相关桩侧桩端阻力，完成整个试验。

作为改进，所述锚索固定段通过锚索回收装置固定在下段桩的钢筋笼上，所述锚索回收装置由硫磺砂浆、加热器和锚固套筒组成，在施工时将加热器环绕在锚索固定段周围，利用硫磺砂浆将锚索固定段固定在锚固套筒内，再将锚固套筒锚固在下段桩钢筋笼内；利用硫磺砂浆热熔特性，在荷载试验完成后，通过加热器升温，硫磺砂浆热熔后降低粘结力，从而可以解除锚固，将锚索固定段拔出并回收。

作为改进，所述上段桩底部钢筋笼和下段桩顶部钢筋笼上分别设有封堵板，所述封堵板用于将先浇注的上段桩和下段桩与后浇注的中段桩隔离，两个封堵板之间设有封堵筒，所述封堵筒为下段桩的浇注通道。

作为改进，所述封堵板法线两侧设有加强筋。