基桩自平衡试桩法荷载箱压浆装置及压浆工艺

摘要

本发明公开了一种基桩自平衡试桩法荷载箱压浆装置及压浆工艺，包括主压浆管，由在荷载箱断开位置压浆填充的两个U型管和在荷载箱断开位置补充压浆及对桩周边土体压浆处理的上O型管与下O型管组成；两个U型管设在荷载箱下承压板上面，上O型管与下O型管分别设在荷载箱的上承压板和下承压板上面；辅助钢管，连接上述两个U型管和上O型管与下O型管形成四个独立的回路并延伸至桩顶且露出一定长度。解决试桩在自平衡法试验后不能作为工程桩使用的难题，对降低试验检测费用，增强建筑物运营安全，加快自平衡试桩法的推广具有重要意义。

说明书

技术领域

本发明属于桩承载力测试技术领域，涉及一种桩自平衡试桩法后对荷载箱断开区域进行工程化处理的压浆装置及压浆工艺，是一项试桩测试后不需报废，可以作为工程桩使用，大幅降低检测成本的技术。

背景技术

自平衡法，是一种基于在基桩内部寻求加载反力的静载荷试验方法。相应地，这种试验方法的实施技术，称为“自反力法测桩技术”或者“自平衡法测桩技术”。

自平衡试桩法在工程中的应用越来越广泛，但试桩能否作为工程桩使用是工程界对该方法争论的一个焦点。目前试桩试验后有两种处理方法：第一，试桩仅作试验检测用，不作为工程桩使用，试验后废弃；其二，试桩未经处理直接作为工程桩使用。对于前者会大大增加试验检测的费用，浪费严重；对于后者而言，由于试桩测试后荷载箱处为断开状态，也就是上下两段桩完全脱节，这会导致较大的安全隐患，影响上部建筑物的正常运营。

在工程界争论的过程中，参与争论的各方只是针对试桩能否作为工程桩使用提出理论上推定的观点，未研发相关的设备工艺及拿出实证以佐证自己的结论。因此，研发相关的设备及工艺，使工程化后的试桩可以作为工程桩使用，对降低试验检测费用，增强建筑物运营安全，加快该方法的推广具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种自平衡试桩法后对荷载箱处断开区域进行压浆处理的设备及施工工艺，解决试桩不能作为工程桩使用的难题。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

基桩自平衡试桩法荷载箱压浆装置，其特征是，包括：

主压浆管，由在荷载箱断开位置压浆填充的两个U型管和在荷载箱断开位置补充压浆及对桩周边土体压浆处理的上O型管与下O型管组成；两个U型管设在荷载箱下承压板上侧，上O型管与下O型管分别设在荷载箱的上承压板和下承压板上侧；

辅助钢管，连接上述两个U型管和上O型管与下O型管形成四个独立的回路并延伸至桩顶且露出一定长度。

此外，两个U型管对称设置，U型管体贴荷载箱下承压板板壁侧布设有压浆孔一。

优先地，压浆孔一数量为3-5个，孔的直径为5mm-15mm。

此外，压浆孔一通过橡胶片密封，橡胶片密封外围还设有防水胶带密封。

此外，上O型管与下O型管外沿均布布设有压浆孔二。

优先地，压浆孔二之间间距为15cm-20cm，孔的直径为5mm-15mm。

此外，压浆孔二通过橡胶片密封，橡胶片密封外围还设有防水胶带密封。

本发明还提供了一种基桩自平衡试桩法荷载箱压浆工艺，包括以下步骤：

（1）试桩浇筑完成后及时用清水对两个U型管和上O型管与下O型管及其对应的辅助钢管形成的4个独立的压浆回路进行疏通清洗并用清水注满，确保无水泥浆液混入、堵塞压浆回路，疏通清洗过程中不得增加水压力，以出水管口均匀流出清水为准，清洗结束后用螺栓密封管口；

（2）当步骤1完毕后，在试桩浇筑完成后24-48小时内对上O型管与下O型管进行初裂操作：用清水疏通上O型管与下O型管的压浆回路，待回路出浆管口出水后，关闭回路出浆口的出浆阀继续加压，迫使密封压浆孔二的橡胶片、防水胶带及被包裹的外围混凝土均被冲破，形成后期压浆通道，初裂压力控制在2~6MPa之间；

（3）当步骤2完毕后，待试桩完整性检测及自平衡试桩法检测承载力后进行压浆处理，压浆按照“U型管—U型管—上O型管—下O型管”的顺序进行，每个回路压浆量均为设计总压浆量的25%；压浆过程中需实时监测荷载箱处的位移计变化，并根据需要调整压浆量及压浆压力至位移计读数为正向变化；

优先地，压浆浆体强度比桩体本身强度高出1-2级，并根据试桩的情况适当在浆体内添加膨润剂。

本发明的优点如下：

（1）压浆装置中在荷载箱内布设双U及双O共4根压浆管，每根压浆管均自成回路，U型压浆管负责对断开部位进行压浆，O型压浆管负责对其周边土体加强及对断开部位补充压浆，确保压浆体与桩身的整体性，增强荷载箱处压浆体受力性能。

（2）压浆工艺采用先内部后外部的顺序，可尽量将断开位置内部杂质排除。

（3）压浆需在试验结束后马上进行，可以确保桩周土最少的挤入荷载箱断开位置，增强填充效果。

（4）压浆工艺中将桩身是否上抬作为评定标准，可以确定荷载箱断开位置压浆效果明显。

（5）两个U型压浆管的压浆孔底部紧贴荷载箱的下承压板，可以确保试验完成后所有的压浆孔全部畅通及对准荷载箱断开部位。

（6）可以最大限度的提高荷载箱处压浆均匀性及填充的有效性，并且设备简单，成本低廉。

（7）自平衡试桩法多用于超长桩的承载力检测，试验时荷载箱的埋置深度较深，基本超过理论上基桩水平受力所能影响的深度，而压浆后荷载箱处形成一定强度的压浆体，压浆体的竖向承载性能良好，通过压浆处理的试桩可作为工程桩使用。

附图说明

现在接下来借助于实施例的附图来对本发明进行简短的描述。附图中：

图1示出了本发明基桩自平衡试桩法荷载箱压浆示意图；

图2示出了本发明荷载箱压浆装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例1堆载法静载试验Q-s曲线图；

图4示出了本发明实施例1堆载法静载试验s-lgt曲线图；

图5示出了本发明实施例1荷载箱处位移计的变化曲线图；

图6示出了本发明压浆孔四周橡胶片和密封胶带密封示意图。

具体实施方式

    下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，桩身4位于地层内，荷载箱2布置在桩身4特定深度位置，荷载箱压浆装置100安装在荷载箱2处，地面上设有压浆泵6，压浆泵6设有管路通入浆液池7内吸取浆液。

如图2所示，基桩自平衡试桩法荷载箱压浆装置100，包括：主压浆管，由在荷载箱断开位置压浆填充的U型管110和U型管111和在荷载箱断开位置补充压浆及对桩周边土体压浆处理的上O型管104与下O型管105组成。

U型管110和U型管111设在荷载箱下承压板106上侧，U型管110和U型管111对称设置，U型管体贴荷载箱下承压板106板壁侧布设有压浆孔一109，这样试验时桩身在此处断裂脱开，注浆孔自行出露并正对荷载箱断开区域，增强压浆效果；压浆孔一109数量为3个，压浆孔一109的直径采用10mm的孔，压浆孔一109橡胶片113密封，橡胶片113外围还设有防水胶带114密封（请参阅图6），防止水泥浆渗入压浆管。

上O型管104与下O型管105分别设在荷载箱的上承压板101和下承压板106上，O型管为自封闭焊接而成，上O型管104与下O型管105外沿均布布设有压浆孔二112，压浆孔二112之间间距采用15cm，压浆孔二孔的直径采用10mm，压浆孔二112外围通过橡胶片113密封，橡胶片113密封外围还设有防水胶带114密封（请参阅图6），防止水泥浆渗入压浆管。

辅助钢管，辅助钢管通过高压泵管5与压浆泵6接受注浆作业，连接上述U型管110和U型管111和上O型管104与下O型管105形成四个独立的回路并延伸至桩顶且突出一定长度；本实施例中，辅助钢管108和辅助钢管107分别连接U型管110和U型管111形成独立压浆回路，辅助钢管102连接上O型管104形成压浆回路，辅助钢管103连接下O型管105形成压浆回路，各压浆回路相互独立。

本发明基桩自平衡试桩法荷载箱压浆工艺，包括以下步骤：

在试桩浇筑完成后及时用清水对U型管110和U型管111和上O型管104与下O型管105及其对应的辅助钢管形成的4个独立的压浆回路进行疏通清洗并用清水注满，确保无水泥浆液混入、堵塞压浆回路，疏通清洗过程中不得增加水压力，以出水管口均匀流出清水为准，流出水流内未发现浆液，说明压浆回路贯通且密封，清洗结束后用螺栓密封管口。

接着，在试桩浇筑完成后30小时时对上O型管104与下O型管105进行初裂操作：用清水疏通上O型管104与下O型管105的压浆回路，待回路出浆管口出水后，关闭回路出浆口的出浆阀继续加压，迫使密封压浆孔二112的橡胶片113、防水胶带114及被包裹的外围混凝土均被冲破、开裂，形成后期压浆通道，本实施例采用初裂压力为4.0MPa。

接着，待试桩完整性检测及自平衡试桩法检测承载力后马上进行压浆处理，压浆严格按照“U型管—U型管—上O型管—下O型管”的顺序进行，每个回路压浆量均为设计总压浆量的25%；本实施例中，每个回路压浆量均为840升，每次压浆持续时间在15-20分钟之间，最大压浆压力均在4-5MPa之间；压浆过程中需实时监测荷载箱处的位移计变化，并根据需要调整压浆量及压浆压力至位移计读数为正向变化，本实施例在实施过程中，实时监测的荷载箱处位移计读数发现桩身有0.41mm的正向位移量。

 最后，压浆完成，荷载箱2及周边形成压浆体3（请参阅图1），待压浆体达到规定的龄期1个月后，对压浆后的试桩进行堆载法静载试验验证压浆效果。根据试验结果编绘Q-s曲线（请参阅图3）及s-lgt曲线（请参阅图4），从曲线可以看出，Q-s曲线为缓变型，s-lgt曲线也较为均匀，均无突变现象出现，说明荷载箱处的压浆效果较好，压浆处理后的试桩竖向极限承载力满足设计要求。

为定量检测压浆效果，在堆载试验的同时，对荷载箱2处位移计的读数进行了测量，绘制荷载箱2处位移计的位移变化曲线（请参阅图5）。从曲线可以看出：在最大试验荷载作用下，其最大压缩位移值为0.020mm，卸载后回弹0.004mm（根据位移计读数计算），残余变形为0.016mm。这表明压浆体虽然有一定的塑性变形，但塑性变形量仅仅为最大试验荷载作用下桩顶沉降量18.74mm的0.85‰，这对于工程应用已是足够精确。

综上所述，本发明提供的技术方案克服了己有技术中的欠缺，达到了发明目的，体现了申请人所述的技术效果。