[發明專利]一種模擬預制樁錘擊沉樁的試驗裝置

在審

• 申請號: 202111497287.X
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114279812A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 張亞妹;白曉宇;黃永峰;麻棟棟;張明義;張啟軍;閆楠;王忠勝;王硯廷;呂成祿
• 申請（專利權）人: 青島理工大學;中鐵建設集團中原建設有限公司
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/06;G01N3/34;E02D33/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 黃曉敏

本發明屬于地基基礎工程技術領域，涉及一種模擬預制樁錘擊沉樁的試驗裝置，原狀土約束裝置包括原狀土、頂蓋、第一對開半膜、第二對開半膜、管卡、剛性底座、立桿和螺母，錘擊裝置由手柄、導桿、穿心錘、錘墊和帶刻度探針自上而下依次連接組成，第一對開半膜和第二對開半膜通過管卡固定，原狀土置于第一對開半膜和第二對開半膜圍成的空腔內并放置在剛性底座上，剛性底座上設有立桿，立桿的頂端設有螺紋，原狀土的頂部置有頂蓋，頂蓋穿過立桿通過螺母固定；其裝置結構簡單，操作方便，既能保證試驗結果準確，又能觀察打樁對周邊巖土體的影響，為實際施工提供參考。

技術領域:

本發明屬于地基基礎工程技術領域，涉及一種模擬預制樁錘擊沉樁的試驗裝置，可模擬在土層、尤其是風化巖中的打樁過程，能夠準確記錄打樁過程中的錘擊數和貫入深度，精確計算打樁能量，同時可以觀察預制樁施工過程中對樁周巖土體變形的影響。

背景技術:

錘擊沉樁是利用樁錘的沖擊能量克服樁周土阻力將預制樁打入預定深度或持力層的一種方法，因其具有起吊就位方便、打樁效率高而被廣泛使用。目前，在現場錘擊沉樁后，如需觀測錘擊沉樁對持力層土體的擾動程度，研究錘擊法對樁基承載性能的影響，常用的方法是必須將樁取出，然后鉆取樁周或樁端巖土芯樣，方能觀測樁周土體的損傷情況，而且期間還不能排除取樁、鉆取芯過程對巖/土芯樣本的二次擾動破壞的可能性。

此外，錘擊沉樁必須以貫入度控制為準，然而錘擊沉樁采用連續錘擊的方式將樁身打入地層中，錘擊施工具有持續時間長，速度快，高能量的特性，無法準確得到錘擊能量與錘擊數、貫入深度的關系，現有靜力觸探試驗雖能大致模擬靜壓沉樁，但難以保證貫入過程中的垂直度，且無法觀測樁周巖土體的損傷情況。因此，急需設計一種模擬預制樁錘擊沉樁的試驗裝置及其方法。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，設計一種模擬預制樁錘擊沉樁的試驗裝置，既能保證模擬錘擊沉樁過程中預制樁的垂直度，又能實時觀測沉樁后樁周土體損傷情況。

為了實現上述目的，本發明所述模擬預制樁錘擊沉樁的試驗裝置包括原狀土約束裝置和錘擊裝置兩部分，其中原狀土約束裝置包括原狀土、頂蓋、第一對開半膜、第二對開半膜、管卡、剛性底座、立桿和螺母，錘擊裝置由手柄、導桿、穿心錘、錘墊和帶刻度探針自上而下依次連接組成，第一對開半膜和第二對開半膜通過管卡固定，原狀土置于第一對開半膜和第二對開半膜圍成的空腔內并放置在剛性底座上，剛性底座上設有立桿，立桿的頂端設有螺紋，原狀土的頂部置有頂蓋，頂蓋穿過立桿通過螺母固定。

進一步的，所述剛性底座為圓柱體，四根立桿在剛性底座成十字型分布設置。

進一步的，所述頂蓋的厚度為10cm，中心設有比帶刻度探針直徑大1mm的圓孔作為導孔，使用時帶刻度探針插入導孔內；頂蓋的四周開有與立桿位置、尺寸相對應的凹槽。

進一步的，所述帶刻度探針與原狀土的直徑比為1：50～1:80。

本發明模擬預制樁錘擊沉樁試驗的具體過程為：

(1)在施工現場鉆孔取樣得到取樣巖芯，并用塑料薄膜包裹防止水分流失；

(2)用削土刀對現場取樣巖芯進行加工得到原狀土，使原狀土1上下兩端水平且無裂痕和凹痕；

(3)用第一對開膜和第二對開膜將原狀土包裹，并用管卡綁扎牢固，然后置于剛性底座上，以此模擬預制樁錘擊施工時的邊界條件；

(4)將頂蓋蓋在第一對開膜與第二對開膜上，并使立桿插入頂蓋的凹槽內并擰上螺母，使剛性底座與頂蓋連為一體，防止二者產生相對錯動；

(5)將帶刻度探針插入頂蓋的導孔內并保持垂直，提起穿心錘，使其沿導桿自由落體，隨著穿心錘反復錘擊錘墊，將帶刻度探針送入原狀土中；