一种预制桩的工程桩抗拔承载力的试桩装置及使用方法

1.本发明涉及土木建筑领域，具体涉及一种预制桩的工程桩抗拔承载力的试桩装置及使用方法。


背景技术：

2.工程桩承载力静载试验是检验工程桩质量的重要手段和保证。由于工程桩桩顶设计标高一般低于自然地面标高较多，工程的试桩必须在基坑开挖后或采用同规格桩接桩至地面进行。前者费用非常高，试验难度较大；后者会使得检测失去应有的随机性，一定程度上降低了检测的可靠度，而且开挖后还必须要截去多出的桩身，也损伤了桩身。因此，针对工程桩试桩的装置和方法的开发和研究具有迫切需要。
3.工程桩承载力静载试验中主要有三类，竖向抗压、竖向抗拔和水平向承载力试验。从工程桩所能反应的实际性能角度而言，工程桩试桩的装置和方法目前主要针对竖向承载力的静载试验。
4.目前工程桩竖向承载力试桩的装置和方法存在以下一些问题：
5.a主要集中在如何消除从桩顶设计标高处延伸至地面段桩身侧壁的摩阻力问题，如采用桩外侧涂油、双套管结构等等。但实际工程试桩的消除侧阻的措施显得笨重，且效果不佳，作用于桩顶的荷载难以准确计算。
6.b从桩顶设计标高处延伸至地面段桩身及相关的消除桩身侧壁的摩阻力的部分措施存在容易损坏，难以循环利用。即使不易损坏的措施，由于试桩后难以取出，必须待到基坑开挖后才有可能回收再利用，故重复利用率低，经济性相对较差。
7.c采用送桩器、钢管等兼作为试桩器具的方法对于工程桩抗压试验构造简单，容易实现。但对抗拔桩而言，由于难以解决桩顶连接钢筋在试验完成后与试验装置分离并回收试验装置的问题，所以应用较少。
8.针对上述问题，有必要开发工程桩抗拔承载力的试桩装置及方法。


技术实现要素：

9.发明目的：针对预制桩工程桩抗拔承载力试验，本发明提供了一种能方便实现工程桩桩顶连接钢筋在试验完成后与试验装置分离、重复利用率高、回收期短且便捷的工程桩抗拔承载力的试桩装置及方法。本发明适用于土木建筑等领域。
10.技术方案：为实现上述目的，本发明技术方案如下：一种预制桩的工程桩抗拔承载力的试桩装置，包括中杆、延长管、荷载传感器和接桩管；
11.所述中杆贯穿延长管和接桩管；
12.所述延长管内部设有横向的延长管隔板，所述延长管、中杆以及延长管隔板之间形成若干独立分区的延长管内腔；所述中杆内留有若干进液孔道一，所述延长管内腔分别与中杆中某根进液孔道一连通；所述延长管的外表面设有若干出液口；
13.所述接桩管与中杆之间形成接桩管内腔，接桩管内腔中安装有加热管；所述中杆
留有进液孔道二和溢液孔道，所述接桩管内腔与进液孔道二和溢液孔道相连通；
14.所述接桩管底部设有连接筋，所述连接筋上端设有可溶解型螺母，或者连接筋为带有可溶解型镦头的一体件，所述连接筋下端与预制桩连接。
15.作为优选，所述可溶解型螺母或可溶解型镦头由聚乙烯醇单独，或其与金属或非金属材料组合、复合而成。
16.上述预制桩的工程桩抗拔承载力的试桩装置的使用方法，包括以下步骤：
17.1)正常预制桩最后一节桩沉桩至适当标高，在桩顶做连接构造；
18.2)将接桩管下半部分中的连接筋与预制桩的桩顶的连接构造通过焊接方式连接，利用可溶解型螺母调节连接的松紧程度；或者将带有可溶解型镦头的连接筋与预制桩顶的连接构造通过焊接方式连接，在接桩管外部调节连接的松紧程度；通过接口将接桩管上下部分组合成整体；
19.3)采用静压的正常预制桩沉桩工艺将试桩装置沉至设计标高，放置至休止期结束；
20.4)完成抗拔承载力静载试验；
21.5)通过进液孔道二注入水，待水从溢液孔道溢出，确保接桩管内腔水充满，利用接桩管内腔内加热管加热到特定温度，消解可溶解型螺母全部或部分，使得可溶解型螺母及连接筋脱开；
22.6)直接上拔试验装置回收，以备再次使用。
23.作为优选，所述进液孔道二注入溶剂可为水、醇类物质等。
24.作为优选，当由于试桩装置直径大于被试验的桩身直径导致沉桩阻力过大时，选择性通过部分进液孔道一注入一定压力水，分区控制各延长管内腔经出液口冲击于延长管周边土体的水的压力，减小沉桩阻力；
25.作为优选，当上拔试桩装置周边土体阻力过大时，通过各进液孔道一选择性地注入不同压力水，分区控制各延长管内腔经出液口冲击于延长管周边土体的水的压力，减小或消除该段周边土体的阻力，协同振动、上拔作用上拔试桩装置并回收，以备再次使用。
26.本发明的有益效果：
27.a安装便捷。本发明提供的抗拔桩承载力试桩装置可以预先制作拼装完成，安装过程中无需预先在工程桩上和地基土中埋置装置，采用与普通预制桩同样的沉桩工艺到指定标高就位，十分方便。
28.b回收便捷。工程桩抗拔试验完成后，通过进液孔道注入溶剂，利用接桩管内腔加热管加热到特定温度，消解可溶解型螺母全部或部分，使得可溶解型螺母及连接筋脱开；通过各进液孔道可选择性地注入不同压力水，分区控制各内腔经出液口冲击于延长管周边土体的水的压力，并协同振动、上拔等作用上拔试验装置并回收。避免了因无法在土层深处与工程桩分离以及试验装置周边土体侧阻过大而无法简单回收装置。
29.c通用性强。本发明试桩装置既可方便地与装置横截面尺寸相当，或比装置横截面尺寸大一点的工程桩方便连接和沉桩，同时也可以与比装置横截面尺寸小的工程桩连接和沉桩。沉桩时如遇阻力过大，可通过各进液孔道可选择性地注入不同压力水，分区控制各内腔经出液口冲击于延长管周边土体的水的压力，破坏土体结构，减小土体的阻力，配合沉桩工艺有效沉至指定标高。同时，无需其它构造和措施可直接应用于工程桩抗压试验。
30.d荷载准确性高。本发明直接采用成熟的荷载传感器测定作用于工程桩顶附近处的荷载，无需反算作用于桩顶的荷载。所获得的荷载准确性高，且便捷。
31.e经济性好。本发明可以循环利用，且试验结束即可回收，无需等到基坑开挖才能回收，回收期短，重复利用率高；无其它附加预埋器具；同时，被试验桩桩顶处可以直接采用与承台的快速连接构造，试验完成后如合格，则简单整理后可直接使用，无需二次重新制作。总体上，本发明经济性好。
附图说明
32.图1为实施例1一种预制桩的工程桩抗拔承载力的试桩装置及方法示意图。
33.图2为图1中1-1方向视图。
34.图3为图1中2-2方向视图。
35.图4为图1中a-a剖面图。
36.图5为图1中b-b剖面图。
37.图6为图1中c-c剖面图。
38.图7为实施例2一种预制桩的工程桩抗拔承载力的试桩装置及方法示意图。
39.图8为图7中c-c剖面图。
40.图9为可溶解性螺母示意图。
41.图10为图9的剖视图。
42.图11为可溶解型镦头的螺栓示意图。
43.图12为图11中d-d剖面图。
44.图中：1—中杆、2—延长管内腔、3—出液口、4—进液孔道一、5—荷载传感器、6—加热管、7—接桩管内腔、8—进液孔道二、9—溢液孔道、10—可溶解型螺母、11—连接筋、12—接桩管、13—延长管、14—接口、15—延长管隔板、16—可溶解型镦头、17—溶解型材料制作的螺母螺纹部分、18—溶解型材料制作的镦头部分。
具体实施方式
45.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。
46.实施例1
47.如图1-6所示：一种预制桩的工程桩抗拔承载力的试桩装置，包括中杆1、延长管13、荷载传感器5和接桩管12；
48.所述中杆1贯穿延长管13和接桩管12；
49.所述延长管13内部设有横向的延长管隔板15，所述延长管13、中杆1以及延长管隔板15之间形成若干独立分区的延长管内腔2；所述中杆1内留有若干进液孔道一4，所述延长管内腔2分别与中杆1中某根进液孔道一4连通；所述延长管13的外表面设有若干出液口3；
50.所述接桩管12与中杆1之间形成接桩管内腔7，接桩管内腔7中安装有加热管6；所述中杆1留有进液孔道二8和溢液孔道9，所述接桩管内腔7与进液孔道二8和溢液孔道9相连通；
51.所述接桩管12底部设有连接筋11，所述连接筋11上端设有可溶解型螺母10，所述连接筋11下端与预制桩连接。
52.所述可溶解型螺母10由聚乙烯醇单独，或其与金属或非金属材料组合、复合而成。如图9和图10所示，所述可溶解型螺母10包括溶解型材料制作的螺母螺纹部分17。
53.上述预制桩的工程桩抗拔承载力的试桩装置的使用方法，包括以下步骤：
54.1)正常预制桩最后一节桩沉桩至适当标高，在桩顶做连接构造；
55.2)将接桩管12下半部分中的连接筋11与预制桩的桩顶的连接构造通过焊接方式连接，利用可溶解型螺母10调节连接的松紧程度；通过接口14将接桩管上下部分组合成整体；
56.3)采用静压的正常预制桩沉桩工艺将试桩装置沉至设计标高，放置至休止期结束；
57.4)完成抗拔承载力静载试验；
58.5)通过进液孔道二8注入水，待水从溢液孔道9溢出，确保接桩管内腔7水充满，利用接桩管内腔7内加热管6加热到特定温度，消解可溶解型螺母10全部或部分，使得可溶解型螺母10及连接筋11脱开；
59.6)直接上拔试验装置回收，以备再次使用。
60.当由于试桩装置直径大于被试验的桩身直径导致沉桩阻力过大时，选择性通过部分进液孔道一4注入一定压力水，分区控制各延长管内腔2经出液口3冲击于延长管周边土体的水的压力，减小沉桩阻力；
61.当上拔试桩装置周边土体阻力过大时，通过各进液孔道一4选择性地注入不同压力水，分区控制各延长管内腔2经出液口3冲击于延长管周边土体的水的压力，减小或消除该段周边土体的阻力，协同振动、上拔作用上拔试桩装置并回收，以备再次使用。
62.实施例2
63.如图7-8所示：一种预制桩的工程桩抗拔承载力的试桩装置，与实施例1不同之处在于，所述可溶解型螺母10被可溶解型镦头16取代，所述连接筋11为带有可溶解型镦头16的一体件。
64.上述预制桩的工程桩抗拔承载力的试桩装置的使用方法，步骤2)改为将带有可溶解型镦头16的连接筋11与预制桩顶的连接构造通过焊接方式连接，在接桩管12外部调节连接的松紧程度。
65.如图11和图12所示，所述可溶解型镦头16包括溶解型材料制作的镦头部分18。
66.上述各实施例仅用于说明本发明可以实施，不代表仅能按照上述实施例实施。本发明的各组成部件尺寸、位置、几何形状和角度、所用材料等都会根据实际的要求和具体情况有所变化和调整。