一种桩周土侧摩擦力检测装置和桩周土侧摩擦力检测方法

摘要

本发明涉及一种桩周土侧摩擦力检测装置，包括支架、数据采集处理控制器、动力提供装置和竖向设置的加载筒，加载筒由至少三片弧形加载片包围而成，弧形加载片之间的通腔内设有气囊，弧形加载片的内壁与气囊的外壁固定连接；支架顶部的中部固定设置有竖向力加载装置，竖向力加载装置通过竖向力传递装置连接加载筒的顶部，在测试孔附近的地面上固定设置有连接竖向力传递装置的竖向位移检测装置；竖向力加载装置和气囊分别通过管线连接动力提供装置，在管线上均设有动力值检测或显示装置和动力阀；动力提供装置、动力值检测或显示装置、动力阀和竖向位移检测装置通过线路连接数据采集处理控制器。有益效果是检测精度高、检测时间短等。

说明书

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种桩周土侧摩擦力检测装 置和桩周土侧摩擦力检测方法。

背景技术

目前，桩基础工程中使用的桩周土的侧摩擦力一般是间接方式取 得，常规间接检测的方式有标贯试验和静力触探等，采用这种方式无 法获得较为准确的桩周土的侧摩擦力的实地数据。另有采用实体桩的 测试方式，在桩身侧面贴应力片，实际检测桩周土的侧摩擦力，但这 种方式检测时间长、费用高，而且不能应用于所有工程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过直接检测获取测试 精度较高的数据的桩周土侧摩擦力检测装置和桩周土侧摩擦力检测 方法，检测时间短、费用较低且广泛应用于各种工程。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种桩周土侧摩擦力检测装置，包括支架、数据采集处理控制器、 动力提供装置和竖向设置的加载筒，所述加载筒由至少三片弧形加载 片包围而成，所述弧形加载片之间的通腔内设有气囊，所述弧形加载 片的内壁与所述气囊的外壁固定连接；在地面钻设测试孔，所述加载 筒置于所述测试孔内，所述支架固定设置在所述加载筒上方的地面 上，所述支架上固定设置有竖向力加载装置，所述竖向力加载装置位 于所述加载筒正上方，所述竖向力加载装置通过竖向力传递装置连接 所述加载筒的顶部，在所述测试孔附近的地面上固定设置有连接所述 竖向力传递装置的竖向位移检测装置；所述竖向力加载装置和气囊分 别通过管线连接所述动力提供装置，在所述管线上均设有动力值检测 或显示装置和动力阀，所述动力阀在所述管线上的位置靠近所述动力 提供装置，所述动力值检测或显示装置在所述管线上的位置靠近所述 动力阀且远离所述动力提供装置；所述动力提供装置、动力值检测或 显示装置、动力阀和竖向位移检测装置通过线路连接所述数据采集处 理控制器。

进一步，所述气囊为充气气囊，所述竖向力加载装置均为气压千 斤顶，所述动力提供装置为气泵，所述动力阀为气压阀，所述动力值 检测或显示装置为气压表。

进一步，所述弧形加载片设有四片，四片所述弧形加载片的内壁 与所述气囊的外壁通过粘接液粘接在一起。

进一步，所述竖向力传递装置为连杆或链条或钢绳。

进一步，所述竖向位移检测装置为竖向位移传感器。

本发明还公开了一种桩周土侧摩擦力检测方法，采用上述的桩周 土侧摩擦力检测装置进行检测，包括以下步骤：

S1、在待测地通过钻孔机钻设所述测试孔，将组装好的所述加载 筒竖向放入所述测试孔内预设的位置；

S2、所述支架、数据采集处理控制器、动力提供装置、竖向位移 检测装置和竖向力加载装置一一安装到所述测试孔附近的地面上，通 过竖向力传递装置连接所述竖向力加载装置和加载筒，所述竖向位移 检测装置连接所述竖向力传递装置，并连接好所述管线和线路；

S3、所述动力值检测或显示装置状态检查，所述竖向位移检测装 置设置为初始状态；

S4、按所述加载筒在所述测试孔内预设位置的深度计算出所述测 试孔内对应位置的侧压力(模拟混凝土灌注入所述测试孔内后在不同 深度对土产生的侧压力，即土对桩身侧面的压力)，通过所述数据采 集处理控制器控制所述动力提供装置为所述气囊提供动力，所述气囊 产生侧压力撑开所述加载筒，所述气囊提供的侧压力与所述测试孔内 所述加载筒所在深度位置的预设侧压力相等时，保持此时的所述气囊 提供的侧压力(即所述弧形加载片对土的侧压力)；

S5、通过所述数据采集处理控制器控制所述动力提供装置为所述 竖向力加载装置提供逐渐增加的动力，驱动所述竖向力加载装置产生 竖向力以驱动所述加载筒与所述测试孔的内壁产生相对移动的趋势 及至移动；

S6、所述数据采集处理控制器单位时间采样获取所述竖向力加载 装置和所述动力提供装置之间的管线上的动力值检测或显示装置和 所述竖向位移检测装置在所述加载筒移动过程中的值，形成荷载位移 曲线(即Q-S曲线,其获取方法与桩静载试验国家标准：《建筑基桩 检测技术规范》JGJ106-2003相同)，经分析得到待测桩周土侧摩擦 力。

进一步，步骤S4中，所述气囊提供的侧压力与所述测试孔内所 述加载筒所在深度位置的预设侧压力相等时，所述数据采集处理控制 器控制所述气囊和动力提供装置之间的动力阀关闭，以保持此时的所 述气囊提供的侧压力，即保持弧形加载片与土之间的侧压力恒定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用上述结构，模拟桩静载试验，其装置及过程完全按照 桩基础静载荷检测标准要求进行，即模拟桩的静载荷检测过程检测桩 周土的侧摩擦力，通过直接检测获取测试精度较高的数据、检测时间 短、费用较低且广泛应用于各种工程。

附图说明

图1为本发明所述加载筒安装结构剖视图。

图2为本发明所述数据采集处理控制器控制线路图；

图3为本发明的Q-S曲线图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、支架，2、竖向力传递装置，3、气囊，4、弧形加载片，5、 测试孔，6、连接杆，7、竖向位移检测装置，8、横杆，9、竖向力加 载装置，10、数据采集处理控制器，11、动力提供装置，12、动力阀， 13、动力值检测或显示装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于 解释发明，并非用于限定发明的范围。

如图1和图2所示，一种桩周土侧摩擦力检测装置，包括支架1、 数据采集处理控制器10、动力提供装置11和竖向设置的加载筒，加 载筒由至少三片弧形加载片4包围而成，弧形加载片4之间的通腔内 设有气囊3，弧形加载片4的内壁与气囊3的外壁固定连接；在地面 钻设测试孔5，加载筒置于测试孔5内，支架1固定设置在加载筒上 方的地面上，支架1上固定设置有竖向力加载装置9，竖向力加载装 置9位于加载筒正上方，竖向力加载装置9通过竖向力传递装置2连 接加载筒的顶部，在测试孔5附近的地面上固定设置有连接竖向力传 递装置2的竖向位移检测装置7；竖向力加载装置9和气囊3分别通 过管线连接动力提供装置11，在管线上均设有动力值检测或显示装 置13和动力阀12，动力阀12在管线上的位置靠近动力提供装置11， 动力值检测或显示装置13在管线上的位置靠近动力阀12且远离动力 提供装置11；动力提供装置11、动力值检测或显示装置13、动力阀 12和竖向位移检测装置7通过线路连接数据采集处理控制器10。

本实施例中，气囊3为充气气囊，竖向力加载装置9为气压千斤 顶，动力提供装置11为气泵，动力阀12为气压阀，动力值检测或显 示装置13为气压表。支架1呈梯形结构，竖向力加载装置9固定设 置在支架1的顶边的中部。弧形加载片4设有四片，四片弧形加载片 4的内壁与气囊3的外壁通过粘接液粘接在一起。相对的两片弧形加 载片4的顶部分别焊接有向加载筒的竖向中心线倾斜的连接杆6，连 接杆6底部的形状尺寸与对应的弧形加载片4的顶部相匹配，竖向力 传递装置2的下端与连接杆6的顶部固定连接。竖向力传递装置2为 钢绳，在钢绳上靠近加载筒的位置固定设有一根横杆8，竖向位移检 测装置7为竖向位移传感器，其两端分别连接横杆8和地面。

现说明利用本实施例的一种桩周土侧摩擦力检测方法，包括以下 步骤：

S1、在待测地通过钻孔机钻设测试孔5，将组装好的加载筒竖向 放入测试孔5内预设的位置；

S2、支架1、数据采集处理控制器10、气泵、竖向位移传感器和 竖向力加载装置9(即气压千斤顶)一一安装到测试孔5附近的地面 上，通过钢绳连接竖向力加载装置9和加载筒，竖向位移传感器连接 钢绳，并连接好管线和线路；

S3、动力值检测或显示装置13状态检查，竖向位移传感器归零；

S4、按加载筒在测试孔5内预设位置的深度计算出测试孔5内对 应位置的侧压力，通过数据采集处理控制器10控制气泵为气囊3(即 充气气囊)提供动力，气囊3产生侧压力撑开加载筒，气囊3提供的 侧压力与测试孔5内加载筒所在深度位置的预设侧压力相等时，保持 此时的气囊3提供的侧压力；

S5、通过数据采集处理控制器10控制气泵为竖向力加载装置9 提供逐渐增加的动力，驱动竖向力加载装置9产生向上的竖向力以驱 动加载筒与测试孔5的内壁产生相对移动的趋势及至向上移动；

S6、如图2和图3所示，数据采集处理控制器10单位时间采样 获取竖向力加载装置9和气泵之间的管线上的液压表和竖向位移检 测装置7在加载筒向上移动过程中的值，形成Q-S曲线，经分析得到 待测桩周土侧摩擦力。

在步骤S4中，气囊3提供的侧压力与测试孔5内加载筒所在深 度位置的预设侧压力相等时，数据采集处理控制器10控制气囊3和 气泵之间的动力阀12关闭，以保持此时的气囊3提供的侧压力，即 保持弧形加载片4与土之间的侧压力恒定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，例 如，竖向力加载装置还可以是气压千斤顶或机械千斤顶，均应包含在 本发明的保护范围之内。