[发明专利]一种模拟注浆扩底桩抗抜承载力的试验方法

说明书

技术领域

本发明属基础工程特别是沿海软土地区基础工程建设领域，具体设计一种模拟注浆扩底桩抗抜承载力的试验方法，该发明简单易行，经济可靠。

背景技术

随着社会经济的发展和城市化进程的加快，地下空间的利用成为新的发展方向。但在我国沿海软土地区，由于地下水位较高，大规模地下建筑的抗浮问题成为地下工程界的焦点问题。设置抗拔桩是解决地下工程抗浮问题的常用方法，长期以来得到广泛的应用。新型注浆成型扩底桩借鉴了传统扩底桩的抗拔机理和注浆技术，将注浆成型装置优化为圆柱形，安装在钢筋笼底部，钻孔灌注桩混凝土浇捣完成以后注浆就能够在桩底形成扩大头，完成了注浆成型扩底钻孔灌注桩

抗拔桩的承载能力主要取决于桩端阻力，新型注浆成型扩底桩的抗拔承载力的提高主要源于扩底过程中的挤土效应和注浆渗透时对扩大头周围土体的二次硬化，从而极大地提高了抗拔承载力。因此，对新型注浆成型扩底桩的力学特性的研究具有巨大的工程价值。

目前，新型注浆成型扩底桩的应用尚处于起步阶段，国内外对其承载能力的研究并不充分。为弥补扩底桩现有研究的不足，针对扩底桩抗拔承载力研究亟待解决的问题，本发明提出一种测试新型注浆成型扩底桩力学性质的试验方法，从而更好的指导注浆成型螺纹抗拔桩的工程实践。

发明内容

本发明的目的就是针对新型注浆成型扩底抗拔桩承载力研究亟待解决的问题，提出一种试验方法。

本发明提出的一种模拟注浆扩底桩抗抜承载力的试验方法，把复杂的注浆过程等价转换为较简单的扩大头等直径扩大的方案模拟真实情况，采用室内桩土模型试验仪，进行模型桩扩底的抗抜试验，获得拉力和位移之间的关系，从而了解注浆成型扩底桩的力学特性；

所述室内桩土模型试验仪由桩土模型箱、加压装置、侧向拉拔装置和数据采集装置组成，桩土模型箱为立方体结构，桩土模型箱顶部设有加压装置，加压装置与杠杆一端连接，杠杆另一端悬挂砝码进行加载；桩土模型箱前部开有圆孔，模型桩端部穿过该圆孔与侧向拉拔装置连接，加压装置下端与模型箱之间设有力传感器和位移传感器；

模型桩包括扩大头顶板、扩大头底板、扩大头侧板、螺栓和桩身，扩大头顶板和扩大头底板两端设有卡槽，扩大头顶板和扩大头底板水平布置，两块扩大头侧板垂直布置，扩大头顶板、扩大头底板和两块扩大头侧板组成框架结构，模型桩内设有滑块，所述滑块与扩大头底板之间固定有三块通过铰链合页连接的弧形板以及弹簧，扩大头顶板上方通过螺栓连接桩身，桩身内设有两块可滑动橡胶块，由两块可滑动橡胶块和桩身内壁组成的空间构成一个密封区，所述密封区通过管道连接充气泵，传动杆一端依次穿过桩身和扩大头顶板，通过螺栓与滑块连接；传动杆上端设有刻度线；

具体步骤如下：

（1）模型桩制备和标定土压力盒

在使用前对土压力盒进行标定，以便于后续实验过程中将土压力盒量测得的数据转化为真实的土压力值；具体为：将土压力盒平放在桌面上，通上电源，然后在其上面压上已知重量的砝码，用万用表记录下此时土压力盒的电信号值，得到第一组数据，采用相同的方法，更换另一种已知重量的砝码，得到第二组数据；这样得到压力和电信号值之间的关系；在模型试验的操作时，通过电信号值就可以根据标定曲线得到对应的土压力值；

（2）埋置模型桩和土压力盒

需要将待加载的模型桩埋置在桩土模型箱内，所用土样为粉细砂，采用落雨-夯实的方式进行土样的装填，为保证每组试验土样初始状态的一致性，装填中应定量落雨，逐层夯实，以此控制填砂密实程度一致；

具体为：使用同种规格不锈钢盆向桩土模型箱内采用落雨倾倒方式加粉细砂，并使其在模型箱内平铺，每向桩土模型箱中使用不锈钢盆倾倒 10 盆粉细砂，当填砂平面上升 3.5cm时，进行一次夯实，依照 s 形逐排夯实，待夯实完成后，填砂平面下降 1cm，而后继续落雨填砂，如此往复循环，直至装填到预定高度；待填砂平面到达位于模型箱前部所开圆孔底部时，进行模型桩的安放；首先用抹泥板将填砂表面严格整平，而后将模型桩顺直放置在填砂平面上，模型桩的桩身需与圆孔所在的桩土模型箱侧壁保持严格的垂直，以确保试验过程中对桩体的拉拔保持轴向，不引起偏心；模型桩顶部从圆孔伸出 3cm，以便与侧向拉拔装置连接，模型桩与侧向拉拔装置之间安装有位移传感器及力传感器，通过侧向拉拔装置上的精密螺杆输出向上或者向下的位移；将模型桩安放妥当后，在模型桩四周覆盖一层薄砂，并在其上安放用于测量土压力的土压力盒，继续填砂；

（3）连接加载设备