[发明专利]一种悬空桩及其施工方法、桩侧摩阻力测试方法

说明书

本发明公开了一种桩侧摩阻力测试用悬空桩，该悬空桩的施工方法以及基于该悬空桩进行的桩侧摩阻力测试方法，悬空桩包括一体成型的上下两段结构，下段结构为测试段，上段结构为自由段，在测试段上端形成的台阶面；所述桩体内预埋有第一位移延伸杆和第二位移延伸杆，所述第一位移延伸杆和第二位移延伸杆均为空心杆，沿空心杆的腔体轴向插入芯杆，所述第一位移延伸杆的芯杆底端穿出空心杆与测试段的底部固定，所述第二位移延伸杆的芯杆底端穿出空心杆与自由段的底部固定，对应芯杆的上端均设置有位移传感器；在自由段的上端面设置千斤顶，在千斤顶的顶升端面放置反力梁。本发明结构型式简单悬空桩的结构简单、测试结果准确且施工技术难度小。

技术领域

本发明属于桩基施工方法，涉及悬空桩的结构型式及侧摩阻力测试方法。

背景技术

在现有技术中，因具有良好的地层穿透性、较高的竖向和水平承载能力及抗变形刚度，桩基础在各国的铁路、公路、桥梁、建筑、水利工程中得到广泛应用。桩常被用来做为建(构)筑物的下部结构而向地基深部传递荷载，这种下部结构被称作桩基础。

侧摩阻力是地基-桩基界面承载力与面积的比值，是桩基础设计中的关键参数，当前常用的测试方法是钢筋应变计测试法。这种方法，1)通过安装在桩身主筋不同位置应变计来测得不同等级荷载下的钢筋应变；2)基于平截面假定，将钢筋应变等效为同截面处桩身应变；3)基于均质和线弹性材料假设，计算各截面的桩身轴力是同截面处钢筋轴力和混凝土轴力的线性叠加；4)计算相临截面的轴力差值作为地基-桩基界面相应段的抗力贡献，轴力差与界面面积的比值作为该荷载等级或位移下的侧摩阻力；5)某截面A在某荷载等级下的位移则通过桩顶位与A-桩顶段压缩量的差值来计算。

用钢筋应变计测试桩基侧摩阻力的方法有如下缺点：1)应变计测试法是基于均质、线性材料假设，在此假设基础上桩身轴力是钢筋应力和混凝土应力的线性叠加，而混凝土本身属于非均质、非线性性材料，作为钢筋和混凝土复合体的桩基础的具有更强的非均质性；2)该方法属于间接测量方法，所以测试结果会累加环境(温度、湿度等)、施工、材料、测试等各个环节的误差，甚至出现无法解释的测试结果。因此，有必要开展新测试方法的研究，提高桩基侧摩阻力测试精度。

发明内容

针对上述现有技术中的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种悬空桩的施工方法和结构型式，以期实现桩身侧摩阻力和位移的直接测量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种桩侧摩阻力测试用悬空桩，包括设置在地基基坑内的测试桩，所述测试桩通过底端设置的锚板支撑在地基基坑内，锚板与地基基坑的坑底之间预留空间；所述测试桩包括一体成型的上下两段结构，下段结构为测试段，上段结构为自由段，所述自由段的直径小于测试段的直径，从而在测试段上端形成台阶面；所述桩体内预埋有第一位移延伸杆和第二位移延伸杆，所述第一位移延伸杆和第二位移延伸杆均为空心杆，沿空心杆的腔体轴向插入芯杆，所述第一位移延伸杆的芯杆底端穿出空心杆与测试段的底部固定，所述第二位移延伸杆的芯杆底端穿出空心杆与自由段的底部固定，对应芯杆的上端均设置有位移传感器；在自由段的上端面设置千斤顶，在千斤顶的顶升端面放置反力梁。

优选地，所述锚板通过拉杆悬挂安装在地基的基坑内，所述拉杆下端与锚板固定连接，上端与一跨设在基坑开口的横担固定连接。

优选地，在所述芯杆的顶端固定设置有反射板，对应反射板的反射面设置有光电位移传感器，所述光电位移传感器的发射端和接收端朝向反射板设置。

优选地，在所述自由段上套有护筒，所述护筒置于台阶面并与测试段共轴。

优选地，所述锚板与所述预留空间之间通过密封剂密封。

一种桩侧摩阻力测试用悬空桩的施工方法，包括如下步骤：

1)在地基上开挖基坑；