CN211816467U - 一种灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，包括试验桩和观测组件，试验桩的上端设有井字梁和千斤顶，千斤顶的上方设置有主梁，主梁的下方设有两根次梁，两者之间通过第一连接组件连接，每根次梁的正下方分别设有两个锚桩，每根锚桩上固定有护筒，护筒与其正上方的次梁通过第二连接组件连接，次梁上设有堆载组件；观测组件包括两根观测桩和两根第一观测梁，每根观测桩上设有观测托架，第一观测梁两端分别设置在观测托架上，每根锚桩与靠近其的第一观测梁之间水平设有第二观测梁，第一观测梁和第二观测梁上均设有位移观测设备。本实用新型降低次梁高度增加安全性，同时能观测锚桩的上拔量，保证试验过程的安全性。

Description

一种灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置

技术领域

本实用新型属于灌注桩检测领域，尤其涉及一种灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置。

背景技术

灌注桩具有施工场地灵活、单桩承载力高、桩径范围大、地质适应性强等特点，因此被广泛应用于各种性质的工程项目中，如高层建筑项目、跨海大桥项目、大吨位码头项目、市政工程项目、道路工程项目、隧道工程项目。而灌注桩的承载力检测是桩基验收的必检项，常规的灌注桩承载力检测方法主要包括动静法、高应变检测、静载荷试验。其中静载荷试验常包括堆载法、锚桩法、锚堆联合法及自平衡法。其中自平衡检测方法由国外引进，根据不同地质情况，通过自平衡箱上部桩段的拔向力反推压向力，与自平衡箱下部的桩段压向力相加推断其单桩承载力，不同土层的拔向、压向转换系数难以精确，因此存在一定的精确度偏差，其技术成熟性有待进一步验证。堆载法、锚桩法和锚堆联合法作为传统的静载荷试验的常用检测方法，其检测结果直观可见，技术与工艺成熟。随着灌注桩往桩径大、桩长长及单桩承载力高的方向发展，堆载法和锚桩法各自的缺点显现，当试验荷载增加时，堆载法需要的堆载重量较大、而上部堆载块垒高较高，存在较大的安全风险，特别是海上灌注桩的静载试验，受风力、波浪力等水平力的影响，海上灌注桩静载试验采用堆载法其安全风险较大。而试验荷载增加时，锚桩法因其需要的反力架尺寸更大，制作成本、吊机能力均存在较大难度。因此当试验荷载较大时候，锚桩堆载联合法是作为静载荷试验的首选方法。

试验时候，在千斤顶顶升力作用下，主梁上扬、需要带动次梁上扬、次梁带动锚桩上扬，这是锚堆法的传力途径，而上述传力途径主梁和次梁的联动是关键，如何设计主梁和次梁紧扣一起，关系到试验过程的安全性。同时灌注桩的静载压桩试验往往四根锚桩均采用工程桩，静载试验时候，考虑到混凝土的抗裂性能比较弱、其开裂应力较小，锚桩上拔量不宜过大，上拔量过大会导致锚桩折断或从地面拔出，造成工程损失和安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，操作性强、适应性强，降低次梁高度，增加安全性，同时能实时观测锚桩的上拔量，保证试验过程的安全性。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，包括试验桩和观测组件，试验桩的上端设有井字梁，井字梁的上端中部设有千斤顶，千斤顶的上方水平设置有主梁，主梁的下方水平设有与主梁垂直的两根次梁，次梁对称设置在千斤顶的两侧，每根次梁与主梁之间通过第一连接组件连接，每根次梁的正下方分别设有两个锚桩，锚桩对称设置在主梁的两侧，每根锚桩上固定有护筒，护筒与位于其正上方的次梁抵接，且两者之间通过第二连接组件连接，次梁上设有堆载组件；

观测组件包括两根观测桩和两根第一观测梁，观测桩与试验桩位于同一直线上，且观测桩设置在主梁的两侧，每根观测桩上水平设有观测托架，第一观测梁分别位于试验桩的两侧，每根第一观测梁的一端固定在任一观测托架上，其另一端放置在另一观测托架上，每根锚桩与靠近其的第一观测梁之间水平设有第二观测梁，第二观测梁一端固定在第一观测梁上，另一端为自由端且靠近相应的锚桩，第一观测梁和第二观测梁上均设有位移观测设备。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：通过在第二观测梁上设置位移观测设备，可在千斤顶的加载过程中，实时观测每根锚桩的上拔量，将锚桩上拔量控制在规定的范围内，确保检测结果的准确性和试验过程的安全性。通过采用四根锚桩和一根试验桩的方式布置，将主梁设置在次梁的上方，减小次梁抬高的距离，使得护筒的高度降低，增加安全性，主梁通过第一连接组件与次梁连接，次梁通过第二连接组件和护筒与锚桩连接形成反力架受力体系，适用于大直径、超长灌注桩压桩静载荷试验，最大试验荷载可达到5000T；并且适应性强，适用于高层建筑项目、跨海大桥项目、大吨位码头项目、市政工程项目、道路工程项目、隧道工程项目灌注桩静载荷试验。

进一步地，每根第一观测梁上的位移观测设备的数量为二，且该两个位移观测设备分别位于试验桩的两侧，第二观测梁上的位移观测设备固定在第二观测梁上远离第一观测梁的一端。

进一步地，观测组件还包括两根观测分梁，观测分梁的两端分别固定在两根第一观测梁上且分别位于试验桩的两侧。观测分梁将两根第一观测梁连成整体，刚度大，在用于海上灌注桩时，能减小第一观测梁的晃动，提高试验精度。

进一步地，第一连接组件包括两根第一主梁锚梁和两根第二主梁锚梁，第一主梁锚梁水平设置在主梁上方且分别位于次梁的两侧，第二主梁锚梁水平设置在次梁的下方且分别位于主梁的两侧，第一主梁锚梁与第二主梁锚梁之间通过多根主梁拉杆固定连接。

进一步地，第二连接组件包括次梁锚梁、插销和两根次梁拉杆，次梁锚梁水平设置在次梁上且位于护筒的上方，次梁拉杆上端分别固定在次梁锚梁的两端，其下端分别位于护筒的两侧，插销依次穿过一次梁拉杆、护筒和另一次梁拉杆。

进一步地，插销一端设有挡板。

进一步地，主梁的下端中部向下凸起形成四棱台，四棱台与千斤顶抵接。该设置减小千斤顶和主梁底端的距离，避免千斤顶与试验桩之间需要垫支过多的铁板，从而影响本实用新型结构受力的均衡性。

进一步地，试验桩与井字梁之间设有垫板。避免井字梁与试验桩直接接触，对试验桩造成损坏。

进一步地，还包括试验平台，试验平台包括固定在锚桩侧壁上的牛腿，固定在牛腿上的支撑杆，以及固定在支撑杆上的木板，木板上设有供试验桩穿过的圆孔。本实用新型用于水上灌注桩时，试验平台用于人员作业、放置仪器设备等工具，使得水上灌注桩静载荷试验可以正常进行，扩大本实用新型的适用范围。

进一步地，堆载组件包括多根工字钢、多个水泥墩和多个堆载钢筋，工字钢水平放置在两根次梁上且均与主梁平行，水泥墩放置在工字钢上且水泥墩的上端与主梁的上端平齐，堆载钢筋放置在水泥墩上端与主梁上端形成的平面上。

附图说明

图1为灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置的主视示意图；

图2为灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置的主视示意图(未显示堆载组件)；

图3为灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置的侧视示意图(未显示堆载组件)；

图4为灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置的俯视示意图(未显示堆载组件、第一连接组件、第二连接组件、试验平台)。

图中，1-试验桩，11-井字梁，12-垫板，2-观测组件，21-观测桩，22-第一观测梁，23-位移观测设备，24-观测托架，25-第二观测梁，26-磁性表座，27-观测分梁，3-千斤顶，4-主梁，41-四棱台，5-次梁，6-第一连接组件，61-第一主梁锚梁，62-第二主梁锚梁，63-主梁拉杆，7-锚桩，71-护筒，72-锚桩钢筋，8-第二连接组件，81-次梁锚梁，82-插销，821-挡板，83-次梁拉杆，9-堆载组件，91-工字钢，92-水泥墩，93-堆载钢筋，10试验平台，101-牛腿，102-支撑杆，103-木板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1至图4，图1为灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置的主视示意图，图2为灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置的主视示意图(未显示堆载组件)，图3为灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置的侧视示意图(未显示堆载组件)，图4为灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置的俯视示意图(未显示堆载组件、第一连接组件、第二连接组件、试验平台)。一种灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，包括试验桩1和观测组件2，试验桩1的上端设有井字梁11，井字梁11的上端中部设有千斤顶3，千斤顶3的上方水平设置有主梁4，主梁4的下方水平设有与主梁4垂直的两根次梁5，次梁5对称设置在千斤顶3的两侧，每根次梁5与主梁4之间通过第一连接组件6连接，每根次梁5的正下方分别设有两个锚桩7，锚桩7对称设置在主梁4的两侧，每根锚桩7上固定有护筒71，护筒71与位于其正上方的次梁5抵接，且两者之间通过第二连接组件8连接，次梁5上设有堆载组件9。试验桩1位于四根锚桩7的几何中心，试验桩1中心与锚桩7中心之间的距离大于4倍试验桩1的桩径。具体地，锚桩7的上端设有锚桩钢筋72，护筒71焊接在锚桩钢筋72上。具体地，试验桩1的上端为桩帽，井字梁11设置在桩帽的上端。桩帽的底面为正方形，正方形的边长比试验桩1的桩径大。具体地，主梁4的下端中部向下凸起形成四棱台41，四棱台41与千斤顶3抵接。该设置减小千斤顶3和主梁4底端的距离，避免千斤顶3与试验桩1之间需要垫支过多的铁板，从而影响本实用新型结构受力的均衡性。具体地，试验桩1与井字梁11之间设有垫板12。避免井字梁11与试验桩1直接接触，对试验桩1造成损坏。具体地，千斤顶3为液压千斤顶3。千斤顶3的数量根据最大试验荷载及千斤顶3的额定输出力决定。采用两台或两台以上的千斤顶3时，千斤顶3需并联同步工作。

堆载组件9包括多根工字钢91、多个水泥墩92和多个堆载钢筋93，工字钢91水平放置在两根次梁5上且均与主梁4平行，水泥墩92放置在工字钢91上且水泥墩92的上端与主梁4的上端平齐，堆载钢筋93放置在水泥墩92上端与主梁4上端形成的平面上。工字钢91可采用63号工字钢91，水平铺设在两根次梁5上，水泥墩92可为素混凝土，堆载钢筋93可在水泥墩92与主梁4形成的平面上铺设若干层，每层堆载钢筋93相互垂直设置，最底层的堆载钢筋93与主梁4平行。

第一连接组件6包括两根第一主梁锚梁61和两根第二主梁锚梁62，第一主梁锚梁61水平设置在主梁4上方且分别位于次梁5的两侧，第二主梁锚梁62水平设置在次梁5的下方且分别位于主梁4的两侧，第一主梁锚梁61与第二主梁锚梁62之间通过多根主梁拉杆63固定连接。具体地，主梁拉杆63的数量为四根，第一主梁锚梁61的两端设有第一通孔，第二主梁锚梁62的两端设有第二通孔，主梁拉杆63竖直设置且其两端分别穿过相应的第一通孔和相应的第二通孔后通过螺母紧固，使得主梁拉杆63的两端固定在第一主梁锚梁61和第二主梁锚梁62上。第二连接组件8包括次梁锚梁81、插销82和两根次梁拉杆83，次梁锚梁81水平设置在次梁5上且位于护筒71的上方，次梁拉杆83上端分别固定在次梁锚梁81的两端，其下端分别位于护筒71的两侧，插销82依次穿过一次梁拉杆83、护筒71和另一次梁拉杆83。具体地，次梁锚梁81的两端设有第三通孔，次梁拉杆83上端分别穿过相应的第三通孔后通过螺母紧固，使得次梁拉杆83的上端分别固定在次梁锚梁81的两端，次梁拉杆83的下端设有拉板，拉板上设有第四通孔，护筒71侧壁相对的两侧设有第五通孔，插销82依次穿过一次梁拉杆83的第四通孔、护筒71的第五通孔和另一次梁拉杆83的第四通孔。主梁4与次梁5之间和次梁5与护筒71之间通过拉杆连接，使安装调节更加方便，同时连接效果稳定，避免传统的直接焊接方式造成的连接组件断裂的情况，提高安全性。具体地，插销82的一端设有挡板821，另一端依次穿过一次梁拉杆83、护筒71和另一次梁拉杆83。挡板821的面积大于第四通孔的面积，在***插销82时，避免插销82另一端穿过次梁拉杆83的第四通孔。

观测组件2包括两根观测桩21和两根第一观测梁22，观测桩21与试验桩1位于同一直线上，且观测桩21设置在主梁4的两侧，每根观测桩21上水平设有观测托架24，第一观测梁22分别位于试验桩1的两侧，每根第一观测梁22的一端固定在任一观测托架24上，其另一端放置在另一观测托架24上，每根锚桩7与靠近其的第一观测梁22之间水平设有第二观测梁25，第二观测梁25一端固定在第一观测梁22上，另一端为自由端且靠近相应的锚桩7，第一观测梁22和第二观测梁25上均设有位移观测设备23。通过在第二观测梁25上设置位移观测设备23，可在千斤顶3的加载过程中，实时观测每根锚桩7的上拔量，将锚桩7上拔量控制在规定的范围内，确保检测结果的准确性和试验过程的安全性。通过第一观测梁22上设置位移观测设备23，可在千斤顶3的加载过程中，观测试验桩1的沉降量。具体地，位移观测设备23为百分表或位移传感器。具体地，位移观测设备23通过磁性表座26固定在第一观测梁22和第二观测梁25上。每根第一观测梁22上的位移观测设备23的数量为二，且该两个位移观测设备23分别位于试验桩1的两侧，使得位移观测设备23在试验桩1的四个方向测量试验桩的沉降量，并且位移观测设备23上的指针靠近试验桩1或与试验桩1接触，方便测量，第二观测梁25上的位移观测设备23固定在第二观测梁25上远离第一观测梁22的一端。使得位移观测设备23的指针靠近锚桩7或与锚桩7接触，方便测量。进一步地，观测组件2还包括两根观测分梁27，观测分梁27的两端分别固定在两根第一观测梁22上且分别位于试验桩1的两侧。观测分梁27将两根第一观测梁22连成整体，刚度大，在用于海上灌注桩时，能减小第一观测梁22的晃动，提高试验精度。进一步地，灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置还包括试验平台10，试验平台10包括固定在锚桩7侧壁上的牛腿101，固定在牛腿101上的支撑杆102，以及固定在支撑杆102上的木板103，木板103上设有供试验桩1穿过的圆孔。木板103不与试验桩1接触，本实用新型用于水上灌注桩时，试验平台用于人员作业、放置仪器设备等工具，使得水上灌注桩静载荷试验可以正常进行，扩大本实用新型的适用范围。

本实用新型在使用时，通过设置在试验桩1四周的锚桩7将整个试验装置固定，将护筒71和锚桩钢筋72焊接，在位于试验桩1同一侧的两根锚桩7上架设次梁5，次梁5的中心点与架设该次梁5的两根锚桩7的连线中心点重合，通过次梁锚梁81、次梁拉杆83插销82将次梁5与护筒71固定连接；将垫板12放置在试验桩1的桩帽上，垫板12覆盖桩帽上端面，一方面使得试验桩1受力更均匀，另一方面放置试验桩1直接受力损坏，将井字梁11放置在垫板12上，将千斤顶3放置在井字梁11上；然后将主梁4放置与两根次梁5上，主梁4的中心对准试验桩1，通过第一主梁锚梁61、第二主梁锚梁62和主梁拉杆63将主梁4与次梁5固定连接。将两个观测托架24分别焊接在观测桩21上，然后第一观测梁22一端焊接在一观测托架24上，另一端放置在另一观测托架24上，将四根第二观测梁25的一端焊接在相应的第一观测梁22上，另一端引到对应的锚桩7边上，为自由端，观测分梁27分别位于试验桩1两侧，其两端分别焊接在第一观测梁22上，将两根第一观测梁22练成整体，刚度大，使得第一观测梁22的晃动小，提高试验精度。将八个磁性表座26分别吸在第一观测梁22和第二观测梁25上，每个磁性表座26上安装一个百分表，其中每根第一观测梁22上设置两个，使得第一观测梁22上的磁性表座26设置在试验桩1的四个方向，用于在试验过程中测量试验桩1的沉降，每根第二观测梁25上设置一个磁性表座26，用于在试验中观测每根锚桩7的上拔量。最后将堆载组件9依次放置在次梁5上。开始试验时前读取八个百分表的初始数据，然后通过千斤顶3对主梁4提供顶升力，主梁4上扬、需要带动次梁5上扬、次梁5通过护筒71带动锚桩7上扬，由于锚桩7的固定作用，次梁5通过主梁4对试验桩1有一个反作用力，试验桩1下降，按照每一级荷载读百分表显示的数据，每一级百分表的读数和各自的初始读数的差值为累计读数，试验桩1四个百分表的读数均值代表了当级荷载作用下的试验桩1沉降特性。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：通过在第二观测梁25上设置位移观测设备23，可在千斤顶3的加载过程中，实时观测每根锚桩7的上拔量，将锚桩7上拔量控制在规定的范围内，确保检测结果的准确性和试验过程的安全性。通过采用四根锚桩7和一根试验桩1的方式布置，将主梁4设置在次梁5的上方，减小次梁5抬高的距离，使得护筒71的高度降低，增加安全性，主梁4通过第一连接组件6与次梁5连接，次梁5通过第二连接组件8和护筒71与锚桩7连接形成反力架受力体系，适用于大直径、超长灌注桩压桩静载荷试验，最大试验荷载可达到5000T；并且适应性强，适用于高层建筑项目、跨海大桥项目、大吨位码头项目、市政工程项目、道路工程项目、隧道工程项目灌注桩静载荷试验。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，包括试验桩和观测组件，其特征在于，所述试验桩的上端设有井字梁，所述井字梁的上端中部设有千斤顶，所述千斤顶的上方水平设置有主梁，所述主梁的下方水平设有与主梁垂直的两根次梁，所述次梁对称设置在千斤顶的两侧，每根所述次梁与主梁之间通过第一连接组件连接，每根所述次梁的正下方分别设有两个锚桩，所述锚桩对称设置在主梁的两侧，每根所述锚桩上固定有护筒，所述护筒与位于其正上方的次梁抵接，且两者之间通过第二连接组件连接，所述次梁上设有堆载组件；

所述观测组件包括两根观测桩和两根第一观测梁，所述观测桩与试验桩位于同一直线上，且所述观测桩设置在主梁的两侧，每根所述观测桩上水平设有观测托架，所述第一观测梁分别位于试验桩的两侧，每根所述第一观测梁的一端固定在任一观测托架上，其另一端放置在另一观测托架上，每根锚桩与靠近其的第一观测梁之间水平设有第二观测梁，所述第二观测梁一端固定在第一观测梁上，另一端为自由端且靠近相应的锚桩，所述第一观测梁和第二观测梁上均设有位移观测设备。

2.根据权利要求1所述的灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，其特征在于，每根所述第一观测梁上的位移观测设备的数量为二，且该两个所述位移观测设备分别位于试验桩的两侧，所述第二观测梁上的位移观测设备固定在第二观测梁上远离第一观测梁的一端。

3.根据权利要求1所述的灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，其特征在于，观测组件还包括两根观测分梁，所述观测分梁的两端分别固定在两根第一观测梁上且分别位于试验桩的两侧。

4.根据权利要求1所述的灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，其特征在于，第一连接组件包括两根第一主梁锚梁和两根第二主梁锚梁，所述第一主梁锚梁水平设置在主梁上方且分别位于次梁的两侧，所述第二主梁锚梁水平设置在次梁的下方且分别位于主梁的两侧，所述第一主梁锚梁与第二主梁锚梁之间通过多根主梁拉杆固定连接。

5.根据权利要求1所述的灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，其特征在于，第二连接组件包括次梁锚梁、插销和两根次梁拉杆，所述次梁锚梁水平设置在次梁上且位于护筒的上方，所述次梁拉杆上端分别固定在次梁锚梁的两端，其下端分别位于护筒的两侧，所述插销依次穿过一次梁拉杆、护筒和另一次梁拉杆。

6.根据权利要求5所述的灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，其特征在于，所述插销一端设有挡板。

7.根据权利要求6所述的灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，其特征在于，所述主梁的下端中部向下凸起形成四棱台，所述四棱台与千斤顶抵接。

8.根据权利要求1所述的灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，其特征在于，所述试验桩与井字梁之间设有垫板。

9.根据权利要求1所述的灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，其特征在于，还包括试验平台，所述试验平台包括固定在锚桩侧壁上的牛腿，固定在牛腿上的支撑杆，以及固定在支撑杆上的木板，所述木板上设有供试验桩穿过的圆孔。

10.根据权利要求1所述的灌注桩锚堆联合法静载压桩试验装置，其特征在于，所述堆载组件包括多根工字钢、多个水泥墩和多个堆载钢筋，所述工字钢水平放置在两根次梁上且均与主梁平行，所述水泥墩放置在工字钢上且水泥墩的上端与主梁的上端平齐，所述堆载钢筋放置在水泥墩上端与主梁上端形成的平面上。

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