本發(fā)明涉及樁基礎(chǔ)，具體涉及一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)及試樁方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，大型深水港碼頭、海上風(fēng)電場工程等海上工程迅速發(fā)展，這些海工建筑物主要分布在河口、?？诘娜侵薜貛??土質(zhì)主要以粘土、粉土、砂土和風(fēng)化巖層為主，主要選用樁基礎(chǔ)型式承受著上部結(jié)構(gòu)自重和其他外部荷載，因此，樁基礎(chǔ)是海上工程的核心部分之一，其施工質(zhì)量直接影響海工建筑物的整體性能和運營安全，對于工程質(zhì)量至關(guān)重要，且其建成后的維修加固難度也比陸上工程大的多。

2、隨著深水港碼頭和海上風(fēng)電的大型化，并逐步呈現(xiàn)向深水和外海方向發(fā)展，對打入樁的要求也越來越高，需要具備越來越大的單樁承載力、穿透硬夾層、承受較高的打擊應(yīng)力及快速建設(shè)施工等。然而打入樁的成功使用受工程地質(zhì)條件、沉樁設(shè)備以及設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn)等諸多因素制約，需要通過前期試樁選擇相關(guān)參數(shù)，判斷沉樁施工工藝與場地地層的適宜性。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，由于海上的復(fù)雜環(huán)境，加載設(shè)備限制，面對海上多樁基礎(chǔ)的試樁情況下，需要逐根分別搭設(shè)豎向抗壓靜載荷試驗和豎向抗拉靜載荷試驗各自復(fù)雜的加載系統(tǒng)及反力系統(tǒng)，試驗過程中需要進(jìn)行多次的拆卸重新安裝才能變換試驗形式，過程繁瑣，耗費大量船舶吊裝成本，在試驗設(shè)備安裝期間對海況的要求也高，工作效率較低，經(jīng)常導(dǎo)致試驗進(jìn)度拖延，增加了海上作業(yè)安全風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于針對上述技術(shù)問題提供一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，包括反力加載系統(tǒng)、基準(zhǔn)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集模塊；

3、所述反力加載系統(tǒng)包括試樁、支撐樁、錨樁、主梁、支撐梁、壓梁、抗壓千斤頂、抗拔千斤頂和換向油泵，多個所述試樁沿橫向方向間隔排布，多個所述支撐樁和錨樁分布在試樁排布方向的兩側(cè)，所述支撐梁和壓梁沿縱向方向設(shè)置，所述支撐梁的縱向兩端與支撐樁連接，所述主梁沿橫向方向支撐固定于支撐梁上方，所述壓梁支撐固定于主梁上方，且所述壓梁的兩端與錨樁固定連接；所述試樁的頂部安裝有試樁下樁帽，所述主梁上方設(shè)置有試樁上樁帽，所述試樁上樁帽和試樁下樁帽通過第一豎向連桿固定連接，所述抗壓千斤頂安裝在試樁下樁帽與主梁之間，所述抗拔千斤頂安裝在試樁上樁帽與主梁之間，所述換向油泵通過供油管路與抗壓千斤頂和抗拔千斤頂分別連接；

4、所述基準(zhǔn)系統(tǒng)包括基準(zhǔn)樁和基準(zhǔn)梁，至少兩個所述基準(zhǔn)樁設(shè)置在試樁排布方向的兩端，兩個所述基準(zhǔn)梁一一對應(yīng)設(shè)置在試樁排布方向的兩側(cè)，且所述基準(zhǔn)梁的兩端與基準(zhǔn)樁連接；

5、所述數(shù)據(jù)采集模塊包括油壓檢測單元、樁頂位移檢測單元和樁身應(yīng)力應(yīng)變檢測單元，所述油壓檢測單元與換向油泵連接，用于獲取所述換向油泵的實時輸出油壓信息，所述樁頂位移檢測單元與基準(zhǔn)梁連接，用于獲取所述試樁的實時樁頂位移信息，所述樁身應(yīng)力應(yīng)變檢測單元安裝在試樁上，用于獲取所述試樁的樁身應(yīng)力應(yīng)變信息。

6、優(yōu)選的，所述錨樁的頂端固定安裝有錨樁下樁帽，所述壓梁兩端的上方設(shè)置有錨樁上樁帽，所述錨樁下樁帽和錨樁上樁帽通過第二豎向連桿固定連接。

7、優(yōu)選的，所述壓梁和支撐梁沿橫向方向交替設(shè)置。

8、優(yōu)選的，所述支撐樁的頂端兩側(cè)固定連接有用于對支撐梁進(jìn)行橫向限位的第一限位鋼板，所述支撐梁上固定連接有用于對主梁進(jìn)行縱向限位的第二限位鋼板，所述主梁上固定連接有用于對壓梁進(jìn)行橫向限位的第三限位鋼板。

9、優(yōu)選的，所述試樁下樁帽的頂端放置有鋼墊板，多個所述抗壓千斤頂繞試樁的軸線對稱分布在鋼墊板上方，且所述抗壓千斤頂?shù)捻敹朔胖糜袎|片，所述墊片和主梁之間放置有鋼墊板；所述主梁上放置有鋼墊板，多個所述抗拔千斤頂繞試樁的軸線對稱分布在鋼墊板上方，且所述抗拔千斤頂?shù)捻敹撕驮嚇渡蠘睹敝g放置有鋼墊板。

10、優(yōu)選的，所述基準(zhǔn)樁的縱向兩側(cè)安裝有鋼牛腿，所述基準(zhǔn)梁的一端與鋼牛腿固定連接，所述基準(zhǔn)梁的另一端放置在鋼牛腿上。

11、優(yōu)選的，所述油壓檢測單元為壓力傳感器，所述樁頂位移檢測單元為電測位移計，所述電測位移計通過磁性表座安裝在基準(zhǔn)梁上，所述樁身應(yīng)力應(yīng)變檢測單元為分布式傳感光纖，所述分布式傳感光纖預(yù)埋于試樁的樁身兩側(cè)，且所述分布式傳感光纖于試樁頂部與無線傳輸模塊電信號連接，所述壓力傳感器和電測位移計與靜載自動測試儀電信號連接。

12、優(yōu)選的，所述主梁、支撐梁和壓梁均為中空結(jié)構(gòu)的矩形箱梁。

13、本發(fā)明的第二目的在于提供一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁方法，所述試樁方法使用的是述的海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，所述試樁方法包括如下步驟：

14、s1：在試樁的樁身兩側(cè)埋設(shè)分布式傳感光纖；

15、s2：對試樁和錨樁進(jìn)行高應(yīng)變初打檢測；

16、s3：對試樁和錨樁進(jìn)行高應(yīng)變復(fù)打檢測；

17、s4：在試樁排布方向的兩側(cè)搭建試驗工作平臺；

18、s5：構(gòu)建反力加載系統(tǒng)、基準(zhǔn)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集模塊；

19、s6：進(jìn)行試樁初壓試驗；

20、s7：進(jìn)行試樁復(fù)壓試驗；

21、s8：進(jìn)行試樁抗拔試驗；

22、s9：進(jìn)行樁身應(yīng)力應(yīng)變試驗；

23、s10：進(jìn)行原位雙橋靜力觸探試驗。

24、本發(fā)明的有益效果：

25、本發(fā)明的海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)實現(xiàn)了一次搭設(shè)即可完成多根試樁的各類試驗檢測，改變了傳統(tǒng)海上試樁必須逐根多次裝拆進(jìn)行試驗的做法，減少了海上大噸位船機吊裝費用和人工費用，縮短了試驗反力裝置安裝作業(yè)的工期，降低了多次海上高空吊裝作業(yè)的安全風(fēng)險。

26、本發(fā)明的海上多樁基礎(chǔ)一體化試驗方法實現(xiàn)了一次試驗同時完成試驗場區(qū)內(nèi)不同樁長基樁施打全過程高應(yīng)變監(jiān)控分析，多根試樁的抗壓靜載荷試驗（包含初壓和復(fù)壓）、抗拔靜載荷試驗、樁身應(yīng)力應(yīng)變試驗和試驗場區(qū)的原位靜力觸探試驗，從而更精確獲取樁基與土體相互作用的原位試驗數(shù)據(jù)，掌握不同樁長的基樁在錘擊沉樁和靜載過程中樁身應(yīng)力應(yīng)變的分布規(guī)律，為工程樁的沉樁錘型選擇及確定停錘標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)參數(shù)，實測得到試驗場區(qū)不同樁型的單樁抗壓、抗拔極限承載力，各土層的抗壓、抗拔樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值和樁端極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值，提高了海上試樁測試效率和精度，保障了海上試樁工期、質(zhì)量和安全，為海上樁基礎(chǔ)選擇合理的持力層以及經(jīng)濟(jì)的樁長、可靠的沉樁施工工藝提供了科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，其特征在于，包括反力加載系統(tǒng)（100）、基準(zhǔn)系統(tǒng)（200）和數(shù)據(jù)采集模塊（300）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，其特征在于，所述錨樁（103）的頂端固定安裝有錨樁下樁帽（114），所述壓梁（106）兩端的上方設(shè)置有錨樁上樁帽（115），所述錨樁下樁帽（114）和錨樁上樁帽（115）通過第二豎向連桿（116）固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，其特征在于，所述壓梁（106）和支撐梁（105）沿橫向方向交替設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐樁（102）的頂端兩側(cè)固定連接有用于對支撐梁（105）進(jìn)行橫向限位的第一限位鋼板（117），所述支撐梁（105）上固定連接有用于對主梁（104）進(jìn)行縱向限位的第二限位鋼板（118），所述主梁（104）上固定連接有用于對壓梁（106）進(jìn)行橫向限位的第三限位鋼板（119）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，其特征在于，所述試樁下樁帽（110）的頂端放置有鋼墊板（120），多個所述抗壓千斤頂（107）繞試樁（101）的軸線對稱分布在鋼墊板（120）上方，且所述抗壓千斤頂（107）的頂端放置有墊片（121），所述墊片（121）和主梁（104）之間放置有鋼墊板（120）；所述主梁（104）上放置有鋼墊板（120），多個所述抗拔千斤頂（108）繞試樁（101）的軸線對稱分布在鋼墊板（120）上方，且所述抗拔千斤頂（108）的頂端和試樁上樁帽（111）之間放置有鋼墊板（120）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)樁（210）的縱向兩側(cè)安裝有鋼牛腿（230），所述基準(zhǔn)梁（220）的一端與鋼牛腿（230）固定連接，所述基準(zhǔn)梁（220）的另一端放置在鋼牛腿（230）上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，其特征在于，所述油壓檢測單元（310）為壓力傳感器，所述樁頂位移檢測單元（320）為電測位移計，所述電測位移計通過磁性表座安裝在基準(zhǔn)梁（220）上，所述樁身應(yīng)力應(yīng)變檢測單元（330）為分布式傳感光纖，所述分布式傳感光纖預(yù)埋于試樁（101）的樁身兩側(cè)，且所述分布式傳感光纖于試樁（101）頂部與無線傳輸模塊電信號連接，所述壓力傳感器和電測位移計與靜載自動測試儀（340）電信號連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，其特征在于，所述主梁（104）、支撐梁（105）和壓梁（106）均為中空結(jié)構(gòu)的矩形箱梁。

9.一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁方法，所述試樁方法使用的是權(quán)利要求1-8任意一項所述的海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)，其特征在于，所述試樁方法包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了樁基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域的一種海上多樁基礎(chǔ)一體化試樁系統(tǒng)及試樁方法，包括反力加載系統(tǒng)、基準(zhǔn)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集模塊；反力加載系統(tǒng)包括試樁、主梁、支撐梁、壓梁、抗壓千斤頂和抗拔千斤頂，主梁支撐于支撐梁上方，壓梁支撐于主梁上方，抗壓千斤頂安裝在試樁與主梁之間，抗拔千斤頂安裝在試樁上樁帽與主梁之間；基準(zhǔn)系統(tǒng)包括基準(zhǔn)樁，兩個基準(zhǔn)梁設(shè)置在試樁排布方向的兩側(cè)；數(shù)據(jù)采集模塊包括油壓檢測單元、樁頂位移檢測單元和樁身應(yīng)力應(yīng)變檢測單元。本發(fā)明通過一次搭設(shè)不僅可以完成多根試樁的高應(yīng)變初復(fù)打檢測、抗壓靜載荷試驗、抗拔靜載荷試驗、樁身應(yīng)力應(yīng)變試驗、原位雙橋靜力觸探試驗，還方便在不同試樁和不同試驗方法之間進(jìn)行自由切換。

技術(shù)研發(fā)人員：李熹,王宵,朱田,王琦,陳波,張鵬程,劉東坤,朱正,郭今彪,張超,張震,孫鴿梅,王江
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海勘測設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17