專利名稱：測力管樁的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及土木工程中樁基質量檢測技術領域，具體涉及一種基于自平衡測試原 理能夠測量樁身受力的管樁。
背景技術：
隨著高層建筑的興起，靜載試驗所測承載力噸位也越來越大，然而傳統(tǒng)的測試方 法中使用的反力裝置很笨重，費時費力，成本也很高。近年來盡管有各種動測方法，也需大 量的動靜資料對比才能提高其精度。近年來樁底加載法也比較常用，其最大特點是樁底加載，并能直接測得樁側阻力 和樁端阻力，且試驗裝置簡單，不需錨樁及反力架，不占用施工場地，費用相對較低(可比 傳統(tǒng)方法節(jié)約25% 75% )。樁底加載法的裝置主要由一個特制的液壓千斤頂式荷載箱。荷載箱可根據不同的 試驗樁型對其進行特別設計和制作。打入樁將荷載箱隨樁打入樁底，灌注樁則將其與鋼筋 籠焊接后沉入樁孔。因此，荷載箱屬于一次性投入器件。荷載箱主要由活塞、頂蓋、箱壁三部 分組成，并有輸壓管、芯棒伸出樁頂。在樁頂安置有千分表用于觀察活塞向下的位移及頂蓋 向上的位移。試驗時，輸壓管對樁底荷載箱內腔進行加壓，活塞的頂蓋被慢慢推開，此時向 下的樁側阻力和向上的樁端阻力發(fā)揮作用，互為反力，直至兩者之一發(fā)生破壞。測得的荷載 與位移關系可同時畫出“樁側阻力與位移關系圖”和“樁端阻力與位移關系圖”。樁底加載 法是根據所測的向下樁側阻力與向上樁端阻力迭加而確定單樁承載力的。試驗時，荷載箱 內腔向上的壓力必等于向下的壓力，與傳統(tǒng)試樁法相比，它所得破壞荷載(包括樁身自重) 至少是樁底加載法所測得破壞荷載的2倍。因此若以樁底加載法產生的破壞荷載作為樁的 工作荷載，則樁至少具有大于2的抗壓安全系數。但是由于位移桿裸露在外面容易受到外力而損壞或影響其測量精度。下位移基桿 和下位移桿需要在現(xiàn)場安裝施工，使用起來比較麻煩。此外，油缸外壁需要焊接引起變形， 影響油缸與活塞的相對運動及測量精度。因此，提高測量精度，減少施工難度成為亟待解決 的問題。
發(fā)明內容
為解決現(xiàn)有技術中的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種測力管樁，可以在預制 車間內將荷載裝置、位移測量桿以及油管裝配好，使得在施工現(xiàn)場無需進行繁雜的焊接等 工作即可以進行測量。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術手段是一種測力管樁，包括圓筒形砼管 樁、錐形樁尖及荷載裝置，所述管樁包括上管樁100、下管樁300以及連接該上管樁100、下 管樁300或者錐形樁尖310的荷載裝置200，位于上管樁100和下管樁300之間的荷載裝置 200包括頂板201、底板202及位于頂板201和底板202之間的支架210，在所述支架210的 內圓環(huán)中動配合安裝油缸220 ；油缸220的頂部設置有進油口，進油口通過輸油管106與地面泵站連接，油缸內部設置有活塞230 ；支架210的內環(huán)圈213外側設置有下位移基桿204， 上管樁100的砼環(huán)圈中預埋護管103，活動套插在護管103中的下位移桿104的下端與下位 移基桿204連接，下位移桿104的上端與位于地面的下位移傳感器平臺123連接，所述下位 移傳感器傳感器平臺123上安裝有下位移傳感器124。所述上管樁100、下管樁300、荷載裝 置的頂板201和底板202以及支架210的外圓直徑都相等；上管樁100通過上定位柱205 與頂板201定位后焊接成一體，下管樁300通過下定位柱206與底板202定位后焊接成一 體；所述上管樁100、下管樁300、頂板201、底板202、支架210和油缸220的中心線都與管 樁中軸0-0重合。所述下位移基桿204、護管103和活動套插在護管103中并與下位移基桿 204連接的下位移桿104為兩個，并都對稱于管樁中軸0-0 ；護管103兩端配焊接桿上腔102 和接桿下腔108 ；下位移基桿204下端用螺紋與底板202牢固連接，下位移基桿204上端用 下插銷119在接桿下腔108內與下位移桿104下端連接；下位移桿104上端用上插銷122 在接桿上腔102內與下位移傳感器平臺123連接，下位移傳感器平臺123與下位移傳感器 124連接。所述油缸的高度小于支架210的高度。所述支架210包括內環(huán)圈213、與內環(huán)圈 213頂端焊接為一體的上環(huán)圈211、與內環(huán)圈213底端焊接為一體的下環(huán)圈212以及與上環(huán) 圈211、下環(huán)圈212和內環(huán)圈213外圓柱面焊接為一體的徑向均勻分布的豎立肋板214。所 述上環(huán)圈211與荷載裝置頂板201采用第一螺栓207固定并牢固焊接；所述下環(huán)圈212與 荷載裝置底板202通過第二螺栓208固定并在接縫K處點焊連接。所述徑向均勻分布的豎 立肋板214為偶數塊，將上環(huán)圈211、下環(huán)圈212和內環(huán)圈213的外圓柱面圍成的空間分隔 為偶數個扇形區(qū)；在一組不相鄰的扇形區(qū)內，弧形側板215與兩塊相鄰的豎立肋板214、上 環(huán)圈211及下環(huán)圈212的外圓弧配合焊接為一體；在另一組不相鄰的扇形區(qū)內，兩個下位移 基桿204對稱于管樁中軸0-0安裝在這組扇形區(qū)內；平行并位于上環(huán)圈211和下環(huán)圈212 正中間的扇形隔板216與兩塊相鄰的豎立肋板214及內環(huán)圈213外圓柱面焊接為一體，支 架210與頂板201或底板202連接的第一螺栓207或第二螺栓208位于該組扇形區(qū)內。所 述豎立肋板214為6、8、10或者12塊。所述油管106是無縫鋼管或者橡膠油管。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.下位移基桿安裝在支架兩側的封閉扇形區(qū)內，與下位移基桿連接的下位移桿活 動插入預埋在上管樁砼環(huán)圈的護管中，與裸露在外面的現(xiàn)有技術方案相比，下位移基桿和 下位移桿都有安全可靠的保護，不會受到外力而損壞或影響其測量精度；而且可以先在預 制車間內安裝下位移基桿和下位移桿，避免在現(xiàn)場施工。這樣，在現(xiàn)場只需要通過靜壓或者 錘擊的方式將預先裝配好的測力管樁，經過間歇期就可以進行測量了。2.區(qū)別于現(xiàn)有技術方案中，油缸外壁需要焊接引起變形的弊端，油缸動配合安裝 在十分堅固的支架內圓環(huán)中，全部焊接都在支架及其相鄰的部件中進行，不會引起油缸變 形而影響油缸與活塞的相對運動及測量精度。3.上管樁、下管樁、荷載裝置的頂板和底板以及支架之間的連接分別選用定位柱 或螺栓先定位緊固后再焊接，確保定位準確，連接牢固可靠。
圖1為經過測力管樁的中心軸0-0的剖面視圖；圖2為沿荷載裝置E-E徑向中線的橫截面俯視5
圖3為經過測力管樁的中心軸0-0，沿圖2中B-B線的剖面視圖；圖4為經過測力管樁的中心軸0-0，沿圖2中C-C線的剖面視圖；圖5為下管樁為錐形樁尖時經過測力管樁的中心軸0-0的剖面視圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明進行更詳細的說明。如圖1所示，為本發(fā)明提供的測力管樁沿中軸線0-0的剖面視圖。上管樁100與 下管樁300之間通過荷載裝置200進行連接。上管樁100和下管樁300的兩端分別設置有 本領域常用的環(huán)形金屬端頭板。荷載裝置200包括頂板201、底板202及位于頂板201和底 板202之間的支架210 ；在支架210的內環(huán)圈213中動配合安裝油缸220 ；油缸220的頂部 設置有進油口，進油口通過輸油管106與地面泵站連接，油缸內部設置有活塞230 ；支架210 的內環(huán)圈213外側設置有下位移基桿204，上管樁100的砼環(huán)圈中預埋護管103，活動套插 在護管103中的下位移桿104的下端與下位移基桿204連接，下位移桿104的上端與位于 地面的下位移傳感器平臺123及下位移傳感器124連接。上管樁100、下管樁300、荷載裝置的頂板201和底板202以及支架210的外圓直 徑都相等；上管樁100通過上定位柱205與頂板201定位后焊接成一體，下管樁300通過下 定位柱206與底板202定位后焊接成一體；上管樁100、下管樁300、頂板201、底板202、支 架210和油缸220的中心線都與管樁中軸0-0重合。在上管樁100的砼環(huán)圈中，沿軸向豎直固定設置有下位移桿護管103，下位移桿 104插裝在護管103中。該下位移桿護管103的兩端分別焊接有接桿上腔102和接桿下腔 108。下位移桿104的頂端在接桿上腔102中通過上插銷122與下位移傳感器平臺123連 接，下位移傳感器平臺123在上管樁100的頂部，并在其上安裝有下位移傳感器124 ；下位 移桿104的下端在接桿下腔108中通過下插銷與荷載裝置200中的下位移基桿204連接。 在制作測力管樁時，將接桿上腔102、護管103、接桿下腔108與上管樁鋼筋一同固軋形成上 管樁100的鋼筋架，上管樁100澆鑄水泥后下位移桿104、護管103、接桿上腔102和接桿下 腔108就一同固化在上管樁100的砼環(huán)圈中，以固定下位移桿104的豎直位置。在不需要 使用下位移桿104和下位移桿護管103時，可以使用接口護罩101將下位移桿護管103的 頂端蓋住。下位移基桿204下端用螺紋與底板202牢固連接，下位移基桿204上端用下插 銷119在接桿下腔108內與下位移桿104下端連接。所述下位移基桿204、護管103和活動套插在護管103中并與下位移基桿204連接 的下位移桿104為兩個，并都對稱于管樁中軸0-0。油缸220的外徑與支架210的內徑相同；活塞230的外徑與油缸220的內徑相同， 其高度略小于油缸220內腔的高度，并且通過底板螺栓203將其固定安裝在底板202上。這 樣，將油缸220套裝在活塞230上的時候，使得活塞230與油缸220的側壁緊密接觸，并且 在活塞230的頂部與油缸220內腔之間形成了一個微小的油腔。在油缸220的頂部設置有 進油口，該進油口穿過頂板201，通過油管接口 107與油管106連接，油管106上端接上凸 油嘴121，將外界輸油裝置與油腔內部連通。如圖3所示，油管106用油管支架125固定在 上管樁100內空腔中的鋼筋上，并且可以沿中心軸對稱設置多根油管支架125。此外，油管 106可以采用無縫鋼管，也可以采用橡膠油管。
支架210包括內環(huán)圈213、與內環(huán)圈213頂端焊接為一體的上環(huán)圈211、與內環(huán)圈 213底端焊接為一體的下環(huán)圈212以及與上環(huán)圈211、下環(huán)圈212和內環(huán)圈213外圓柱面焊 接為一體的徑向均勻分布的豎立肋板214。上環(huán)圈211與荷載裝置頂板201采用上螺栓207 固定并牢固焊接；下環(huán)圈212與荷載裝置底板202通過下螺栓208固定并在接縫K處點焊 連接。如圖2所示，是沿荷載裝置200的E-E中線橫截面俯視圖?；钊?30、油缸220以 及環(huán)形的支架210以管樁中軸0-0為圓心同軸分布。支架210內壁的圓周徑向均勻、對稱 的設置有多個豎立的肋板214，形成放射型的結構。為了使荷載裝置更堅固，通常采用對稱 結構設置。在圖2中以8個肋板為例，也可以根據需要設置成6個、10個、12個或者更多偶 數個。這樣，上環(huán)圈211、下環(huán)圈12和內環(huán)圈213的外圓柱面圍成的空間分隔為偶數個扇形 區(qū)。具體地說，如圖2所示，在支架210的外圓周，一部分相鄰的支架肋板之間還設置 有弧形的支架側板215，將其與相鄰兩個相鄰的豎立肋板214的外邊緣和支架上、下環(huán)形板 外邊緣焊接為一體，在該兩個相鄰支架肋板之間形成了封閉的空腔，以增強荷載裝置的牢 固性以及承重能力。在圖2中，沿A-A徑向、B-B徑向分別對稱設置有4個支架外壁。這樣 間隔對稱、均勻分布的支架側板215可以更進一步提高荷載裝置的牢固性。結合圖1和圖 2可以看出，在設置了支架側板215形成的空腔中可以設置位移測量裝置，也就是圖1中所 示的下位移基桿204，兩個下位移基桿(204)對稱于管樁中軸0-0安裝在該組扇形區(qū)內。在 該空腔中，下位移基桿204的下端穿過支架下環(huán)圈212，與底板202通過螺紋連接；上端穿 過支架上環(huán)圈211，延伸至上管樁100底端的接桿下腔與下位移桿104通過插銷連接。這樣 使得上管樁中的下位移桿104也對稱與管樁中軸0-0，同時測量管樁兩個位置上的位移量， 可以更準確的得到測量結果。再結合圖2和圖3，圖3是經過測力管樁的中心軸0-0，沿圖2中B_B線的剖面視 圖。也就是另一對設置有支架側板215形成的空腔，在該空腔的位置上，上環(huán)圈211的頂端 和下環(huán)圈212的底端分別固定焊接有上定位柱205和下定位柱206，分別穿過頂板201和底 板202，插入上管樁100和下管樁300中，分別于上下管樁中的鋼筋135焊接固定為一體，以 此將荷載裝置200在豎直方向上與上下管樁固定在一起。在部分相鄰豎立肋板214之間還設置平行于支架上、下環(huán)形板的扇形隔板216，與 兩塊相鄰的豎立肋板214及內環(huán)圈213外圓柱面焊接為一體，固定安裝在支架內環(huán)圈和相 鄰的支架豎立肋板214之間。扇形隔板216的設置與支架側板215相似，可以設置在沿中 軸對稱的兩個相鄰支架肋板之間，如圖4所示，扇形隔板216設置在圖2中C-C徑向和D-D 徑向的相鄰支架肋板之間。支架側板215和扇形隔板216的位置可以相間隔設置，以保證 荷載裝置能夠將上下管樁牢固的連接在一起，也可以根據具體需要，例如設置有10個、12 個或者更多肋板的情況下，在保證荷載裝置的牢固性基礎上，設置成其他形式的組合。結合圖2和圖4，圖4為經過測力管樁的中心軸0-0，沿圖2中C_C線的剖面視圖。 圖4中所示設置有扇形隔板216，位于支架上環(huán)圈211和下環(huán)圈212之間，分別采用上螺栓 207和下螺栓208將上環(huán)圈211固定在頂板201上，以及將下環(huán)圈212固定在底板202上。 這樣設置隔板可以有效地保持荷載裝置在水平方向上的結構穩(wěn)定，以及在受到沉樁壓力時 管樁在水平方向上的結構穩(wěn)定，并且在沉樁進行測力工作時，可以很方便的將下螺栓208取下，進行加壓操作。上管樁100和下管樁300的長短要根據測試點土層力學特性來決定，使油缸220 和活塞230處于平衡點上即可，如果持力層非常大，也可以取消下管樁300。如圖5所示，如 果取消下管樁300進行測力時，可以將下管樁變換成圓錐形的樁尖310，采用螺栓311將其 固定在底板202的底面。在使用本發(fā)明提供的測力管樁進行測力之前，一般使用錘擊機械或靜壓機械將測 力管樁送入測試點土層，注意當下管樁300快要全部進入土層而油缸220和活塞230接近 地面時，應把下螺栓208卸掉。待間歇期過后就可以進行測力工作了。先做準備工作，將油 管106上端的上凸油嘴121與泵站(圖中未畫出)接通；下位移傳感器平臺123上安裝下 位傳感器124，其信號線與分析儀器聯(lián)接(圖中未畫出)；上位移傳感器132可直接安裝在 露于地面的上管樁100的端部，如果上管樁100的端部沉入地面，則應將上管樁100的頂端 墊高使其高出地面再安裝上位移傳感器132，其信號線與分析儀器聯(lián)接(圖中未畫出)。測 量時，泵站輸出壓力油，油管106將壓力油輸送入油缸220和活塞230之間的油腔，當達到 一定的壓力后，活塞230將底板202與下環(huán)圈212圓周接縫K上的有限點點焊頂開，這樣， 底板202推動下管樁300下行，同時連接于其上的下位移基桿204、下位移桿104和下位傳 感器平臺移一同下移，安裝于下位移傳感器平臺123上的下位移傳感器124將此下移量轉 換成信號送入分析儀器，計算出下管樁300的輸出力；另一方面，油缸220也會頂著上管樁 100上移，安裝在上管樁100端部的上位移傳感器132將此上移量轉換成信號送入分析儀 器，計算出上管樁100的輸出力；將下管樁300的輸出力和上管樁100的輸出力加起來，通 過一定的公式即可計算出整個測力管樁的承載力。
權利要求
一種測力管樁，包括圓筒形砼管樁、錐形樁尖及荷載裝置，其特征在于所述管樁包括上管樁(100)、下管樁(300)以及連接該上管樁(100)、下管樁(300)或者錐形樁尖(310)的荷載裝置(200)，位于上管樁(100)和下管樁(300)之間的荷載裝置(200)包括頂板(201)、底板(202)及位于頂板(201)和底板(202)之間的支架(210)，在所述支架(210)的內圓環(huán)中動配合安裝油缸(220)；油缸(220)的頂部設置有進油口，進油口通過輸油管(106)與地面泵站連接，油缸內部設置有活塞(230)；支架(210)的內環(huán)圈(213)外側設置有下位移基桿(204)，上管樁(100)的砼環(huán)圈中預埋護管(103)，活動套插在護管(103)中的下位移桿(104)的下端與下位移基桿(204)連接，下位移桿(104)的上端與位于地面的下位移傳感器平臺(123)連接，所述下位移傳感器傳感器平臺(123)上安裝有下位移傳感器(124)。
2.根據權利要求1所述的測力管樁，其特征在于所述上管樁(100)、下管樁(300)、荷 載裝置的頂板(201)和底板(202)以及支架(210)的外圓直徑都相等；上管樁(100)通過 上定位柱(205)與頂板(201)定位后焊接成一體，下管樁(300)通過下定位柱(206)與底 板(202)定位后焊接成一體所述上管樁(100)、下管樁(300)、頂板(201)、底板(202)、支 架(210)和油缸(220)的中心線都與管樁中軸0-0重合。
3.根據權利要求1所述的測力管樁，其特征在于所述下位移基桿(204)、護管(103) 和活動套插在護管(103)中并與下位移基桿(204)連接的下位移桿(104)為兩個，并都對 稱于管樁中軸0-0;護管(103)兩端配焊接桿上腔(102)和接桿下腔(108)；下位移基桿 (204)下端用螺紋與底板(202)牢固連接，下位移基桿(204)上端用下插銷(119)在接桿 下腔(108)內與下位移桿(104)下端連接；下位移桿(104)上端用上插銷(122)在接桿上 腔(102)內與下位移傳感器平臺(123)連接，下位移傳感器(124)安裝在所述下位移傳感 器平臺(123)上。
4.根據權利要求1或2所述的測力管樁，其特征在于所述油缸的高度小于支架(210)的高度。
5.根據權利要求1或2所述的測力管樁，其特征在于所述支架(210)包括內環(huán)圈 (213)、與內環(huán)圈(213)頂端焊接為一體的上環(huán)圈(211)、與內環(huán)圈(213)底端焊接為一體的 下環(huán)圈(212)以及與上環(huán)圈(211)、下環(huán)圈(212)和內環(huán)圈(213)外圓柱面焊接為一體的徑 向均勻分布的豎立肋板(214)。
6.根據權利要求1或5所述的測力管樁，其特征在于所述上環(huán)圈(211)與荷載裝置 頂板(201)采用第一螺栓(207)固定并牢固焊接；所述下環(huán)圈(212)與荷載裝置底板(202) 通過第二螺栓(208)固定并在接縫(K)處點焊連接。
7.根據權利要求5所述的測力管樁，其特征在于所述徑向均勻分布的豎立肋板(214) 為偶數塊，將上環(huán)圈(211)、下環(huán)圈(212)和內環(huán)圈(213)的外圓柱面圍成的空間分隔為偶 數個扇形區(qū)；在一組不相鄰的扇形區(qū)內，弧形側板(215)與兩塊相鄰的豎立肋板(214)、上 環(huán)圈(211)及下環(huán)圈(212)的外圓弧配合焊接為一體；在另一組不相鄰的扇形區(qū)內，兩個下 位移基桿(204)對稱于管樁中軸0-0安裝在這組扇形區(qū)內；平行并位于上環(huán)圈(211)和下 環(huán)圈(212)正中間的扇形隔板(216)與兩塊相鄰的豎立肋板(214)及內環(huán)圈(213)外圓柱 面焊接為一體，支架(210)與頂板(201)或底板(202)連接的第一螺栓(207)或第二螺栓 (208)位于該組扇形區(qū)內。
8.根據權利要求7所述的測力管樁，其特征在于所述豎立肋板(214)為6、8、10或者 12塊。
9.根據權利要求7所述的測力管樁，其特征在于所述油管(106)是無縫鋼管或者橡膠油管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種測力管樁，包括圓筒形砼管樁、錐形樁尖及荷載裝置，所述管樁包括上管樁、下管樁以及連接該上管樁、下管樁或者錐形樁尖的荷載裝置，位于上管樁和下管樁之間的荷載裝置包括頂板、底板及位于頂板和底板之間的支架，在所述支架的內圓環(huán)中動配合安裝油缸；油缸的頂部設置有進油口，進油口通過輸油管與地面泵站連接，油缸內部設置有活塞；支架的內環(huán)圈外側設置有下位移基桿，上管樁的砼環(huán)圈中預埋護管，活動套插在護管中的下位移桿的下端與下位移基桿連接，下位移桿的上端與位于地面的下位移傳感器平臺及下位移傳感器連接。本發(fā)明提供的測力管樁可以簡便施工，測量準確。
文檔編號E02D33/00GK101851915SQ20101019983
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權日2010年6月13日
發(fā)明者萬凌志, 易教良, 王皓, 謝仁明 申請人:萬凌志