本發(fā)明涉及一種用于研究樁基承載力提升的試驗裝置，具體涉及一種通過補(bǔ)注漿手段提升樁基承載力的試驗?zāi)Ｐ?，可以實現(xiàn)工程實際中的樁端補(bǔ)注漿、樁側(cè)補(bǔ)注漿、樁端-樁側(cè)聯(lián)合補(bǔ)注漿的試驗?zāi)M。

背景技術(shù)：

樁基作為一種常見的基礎(chǔ)形式，廣泛應(yīng)用于民建工程、高速鐵路、高速公路、城市市政橋梁、港口碼頭、大型建筑物等工程中。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對交通基礎(chǔ)設(shè)施的要求也愈來愈高，原先一些低等級公路和低通航標(biāo)準(zhǔn)河道上的橋梁樁基承載力已經(jīng)不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，依據(jù)新的公路等級和通航標(biāo)準(zhǔn)，需要對其進(jìn)行升級擴(kuò)建。但如采用加樁或補(bǔ)樁等方式，則基礎(chǔ)工程的造價將大幅度提高，施工工期也將相應(yīng)延長。因此，作為提升樁基承載力有效手段的注漿技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。注漿屬于隱蔽工程，目前通過注漿提升樁基承載力的工程應(yīng)用中存在經(jīng)驗性和盲目性，缺乏理論指導(dǎo)與依據(jù)。試驗?zāi)Ｐ妥鳛槟M工程現(xiàn)場的有效研究手段，得到了人們的廣泛關(guān)注，但目前尚無關(guān)于通過補(bǔ)注漿手段提升樁基承載力的試驗?zāi)Ｐ蛯＠麍蟮馈?/p>

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服工程現(xiàn)場補(bǔ)注漿手段提升樁基承載力過程中的經(jīng)驗性和盲目性，為樁基的補(bǔ)注漿中樁基承載力與注漿量、注漿壓力之間的量化關(guān)系研究提供一種操作方便、可模擬工程現(xiàn)場注漿提升樁基承載力試驗研究的模型系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種補(bǔ)注漿提升樁基承載力試驗?zāi)Ｐ?，包括模型箱、樁基模型、注漿系統(tǒng)、反力系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)；所述的模型箱用于承載試驗土樣，在所述的土樣內(nèi)插裝有一個樁基模型，所述模型箱外安裝有一個反力系統(tǒng)，所述的反力系統(tǒng)包括一個反力架，在所述的反力架上設(shè)有對所述的樁基模型的頂部實施反向力的施力裝置；所述的樁基模型的一側(cè)設(shè)有對其周圍進(jìn)行注漿的注漿系統(tǒng)；所述的監(jiān)測系統(tǒng)對樁基的承載力以及沉降量進(jìn)行監(jiān)測。

進(jìn)一步的，所述的模型箱為內(nèi)徑1m，壁厚2cm，高度1.5m的圓柱形鐵桶，試驗過程中土樣模擬工程現(xiàn)場土體分層夯實到模型箱中。

進(jìn)一步的，所述的注漿系統(tǒng)由空壓機(jī)、儲液桶、注漿記錄儀、注漿管以及輸氣管和注漿軟管構(gòu)成，所述的儲液桶為上下焊接鋼板密封的圓桶，儲液桶上部設(shè)置輸氣口和進(jìn)漿口，底部設(shè)有漿液攪拌裝置；空壓機(jī)與儲液桶通過輸氣管連接注漿軟管；所述的注漿軟管與所述的注漿管相連，所述的注漿管插裝在樁基模型的一側(cè)；儲液桶中儲存一部分漿液，通過控制空壓機(jī)輸出恒定的空氣壓力，恒定的空氣壓力作用在漿液上進(jìn)而保持恒定的注漿壓力。

在注漿管前端的側(cè)壁上開設(shè)有漿液噴射出口；所述的漿液噴射出口包括多個，多個漿液噴射出口位于同一條軸線上，該軸線與注漿管的軸線平行。

進(jìn)一步的，所述的施力裝置包括一個千斤頂，所述的千斤頂?shù)膭恿敵龆诉B接樁基模型，千斤頂與反力架相連。

進(jìn)一步的，所述的監(jiān)測系統(tǒng)包括用于監(jiān)測樁基沉降量和承載力的位移計和荷載傳感器，所述的荷載傳感器安裝在千斤頂與反力架之間，用于監(jiān)測樁基的承載力。

進(jìn)一步的，所述的反力架頂部安裝有反力板，且通過螺母安裝在反力架上。

本發(fā)明還提供了一種補(bǔ)注漿提升樁基承載力試驗?zāi)Ｐ偷脑囼灧椒?，包括以下步驟：

(1)組裝模型試驗系統(tǒng)；將制備的土樣分層夯實到模型箱中，夯土過程中預(yù)埋注漿管，根據(jù)實驗需要可對稱埋設(shè)2或4根注漿管，通過反力系統(tǒng)將樁基模型反壓入土體中，連接位移計、荷載傳感器；

(2)組裝注漿系統(tǒng)，通過輸氣管連接空氣壓縮機(jī)和儲液桶，通過注漿軟管連接儲液桶、注漿記錄儀和自制注漿管；

(4)將一定量的漿液通過送漿閥門灌入儲液桶中，打開空壓機(jī)按一定壓力輸出空氣壓力到儲液桶中；

(5)打開進(jìn)漿閥門，開始注漿；

(6)注漿結(jié)束后，模型箱靜置2d，測試樁基模型的沉降量和樁基承載力。

本發(fā)明中的空壓機(jī)、千斤頂、位移計、荷載傳感器、注漿記錄儀為現(xiàn)有設(shè)備，在此不再贅述。

本發(fā)明研究了注漿提升樁基承載力的模型試驗系統(tǒng)及其試驗方法，根據(jù)相似性原理實現(xiàn)了提升中樁基承載力的注漿模擬。可以在試驗進(jìn)行注漿壓力等注漿參數(shù)與樁基承載力之間的量化關(guān)系研究，本發(fā)明實現(xiàn)了提升軟土地層樁基承載力的注漿模擬，具有以下優(yōu)點：

1、能成功實現(xiàn)樁基承載力提升注漿模擬過程，簡單方便。

2、自制注漿管為單排出漿口，可實現(xiàn)定域注漿。

2、使用反力系統(tǒng)測試樁基承載力，簡單方便可行。

3、采用空氣壓力作為注漿動力，保證壓力恒定。

4、通過模型試驗可以研究注漿參數(shù)與樁基承載力提升之間的量化關(guān)系。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。

圖1為模型試驗系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2、圖3、圖4為模型箱三視圖；

圖5、圖6、圖7為自制注漿管三視圖

圖8、圖9為反力板示意圖；

圖中：1——模型箱；2——樁基模型；3——空壓機(jī)；4——輸氣線；5——儲液桶；6——進(jìn)漿口；7——攪拌裝置；8——注漿記錄儀；9——注漿軟管；10——自制注漿管；11——反力架；12——反力板；13——螺母；14——千斤頂；15——荷載傳感器；16——位移計。

具體實施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中目前尚無關(guān)于補(bǔ)注漿提升樁基承載力的試驗?zāi)Ｐ蛯＠粸榱私鉀Q如上的技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽艘环N適用于補(bǔ)注漿提升樁基承載力的試驗?zāi)Ｐ图霸囼灧椒ā?/p>

本申請的一種典型的實施方式中，如圖1所示，提供了一種適用于補(bǔ)注漿提升樁基承載力的試驗?zāi)Ｐ?，包括模型?、樁基模型2、注漿系統(tǒng)、反力系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)；所述的模型箱1用于承載試驗土樣，在所述的土樣內(nèi)插裝有一個樁基模型2，所述模型箱1外安裝有一個反力系統(tǒng)，所述的反力系統(tǒng)包括一個反力架，在所述的反力架11上設(shè)有對所述的樁基模型的頂部實施反向力的施力裝置；所述的樁基模型2的一側(cè)設(shè)有對其周圍進(jìn)行注漿的注漿系統(tǒng)；所述的監(jiān)測系統(tǒng)對樁基的承載力以及沉降量進(jìn)行監(jiān)測。

如圖2、圖3、圖4所示，模型箱1為內(nèi)徑1m，壁厚2cm，高度1.5m的圓柱形鐵桶，試驗過程中土樣模擬工程現(xiàn)場土體分層夯實到模型箱中。

進(jìn)一步的，注漿系統(tǒng)由空壓機(jī)3、儲液桶5、注漿記錄儀8、自制注漿管10以及輸氣管4、注漿軟管9構(gòu)成，所述的儲液桶5為上下焊接鋼板密封的圓桶，儲液桶5上部設(shè)置輸氣口和進(jìn)漿口，底部設(shè)有漿液攪拌裝置7；空壓機(jī)3與儲液桶通過輸氣管連接，儲液桶與注漿記錄儀通過輸漿軟管9連接；輸漿軟管9與注漿管相連，所述的注漿管10向樁基模型的一圈進(jìn)行注漿，儲液桶5中儲存一部分漿液，通過控制空壓機(jī)輸出恒定的空氣壓力，恒定的空氣壓力作用在漿液上進(jìn)而保持恒定的注漿壓力。

如圖5、6、7所示的注漿管的結(jié)構(gòu)，在注漿管10的出漿口的側(cè)壁上開設(shè)有漿液噴射出口。所述的漿液噴射出口包括多個，多個漿液噴射出口位于同一條軸線上，該軸線與注漿管的軸線平行。

進(jìn)一步的，施力裝置包括一個千斤頂14，所述的千斤頂14的動力輸出端連接樁基模型，千斤頂與反力架相連。

進(jìn)一步的，監(jiān)測系統(tǒng)包括用于監(jiān)測樁基位移的位移計和承載傳感器，所述的承載傳感器安裝在千斤頂與反力架之間，用于監(jiān)測樁基的承載力。

反力系統(tǒng)包括反力架11、反力板12、螺母13和千斤頂14，系統(tǒng)通過千斤頂和承壓板提供反力；反力架11高度為2.4m通過焊接固定在模型箱1的兩側(cè)，試驗土體根據(jù)工程現(xiàn)場的樁周土體水文地質(zhì)條件，分層夯實到模型箱1中。如圖8、圖9所示，反力架11通過焊接固定在模型箱1兩側(cè)，反力板12為厚度為22mm的鋼板，通過螺紋、螺母13固定在反力架11上，并且可延反力架11上下活動，活動范圍為20cm。千斤頂14位于荷載傳感器15和樁基模型2之間。

根據(jù)相似原理設(shè)計樁基模型2為直徑2-5cm，長度40-80cm的有機(jī)玻璃棒，樁基模型2端部為3cm的尖端。樁基模型2通過反力系統(tǒng)提供的反力插入模型箱1中的土體。

監(jiān)測系統(tǒng)包括荷載傳感器15和位移計16兩部分。荷載傳感器位于反力板12和千斤頂14之間，用于測試樁基承載力；位移計15位于樁基模型2頂端側(cè)部，為了防止震動對位移計測試精度的影響，位移計另一側(cè)連在反力架7上。

利用上述補(bǔ)注漿提升樁基承載力的試驗?zāi)Ｐ图霸囼灧椒?，包括以下步驟：

step1.根據(jù)現(xiàn)場樁基水文地質(zhì)信息，將樁周土體按照實際土體性質(zhì)分層夯實至模型箱1中。夯完每層土之后要用鏟子輕刮浮土，保證土體的均勻性，防止每層土體出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

step2.在距離模型樁2中心位置30cm出鉆孔安裝注漿管10，鉆孔深50cm，將注漿管10通過注漿軟管9與注漿記錄儀8、儲液桶5依次連接，儲液桶5與空壓機(jī)3通過輸氣4依次連接，保證注漿系統(tǒng)的密閉性。

step3.組裝反力系統(tǒng)，通過反力系統(tǒng)將樁基模型2壓入模擬土體中。依次安裝位移計16、千斤頂14、荷載傳感器15。

step4.制備漿液，向樁周土體中注漿，注漿壓力控制在0.2-0.7mpa，待達(dá)到設(shè)計終壓后停止注漿，拆除注漿系統(tǒng)，模型靜止2天，通過反力系統(tǒng)靜荷加載測試樁基承載力。

本發(fā)明涉及一種補(bǔ)注漿提升樁基承載力的試驗?zāi)Ｐ?，包括注漿系統(tǒng)(空壓機(jī)、儲液桶、注漿記錄儀、自制注漿管)、模型箱、樁基模型、反力系統(tǒng)(反力架、反力板、千斤頂)、監(jiān)測系統(tǒng)(荷載傳感器、位移計)。注漿系統(tǒng)通過自制注漿管與模型箱中的土體相連，樁基模型通過反力系統(tǒng)插入模型箱中的土體中，樁基模型頂端連有位移計、荷載傳感器和反力系統(tǒng)。試驗過程中，樁基模型通過反力系統(tǒng)反壓插入模型箱土體中；自制注漿管預(yù)埋在樁周土體中的設(shè)計位置，通過注漿系統(tǒng)向樁周土體中注漿，漿液凝結(jié)后通過反力裝置、荷載傳感器、位移計測試樁基承載力和樁基沉降量。目前尚無關(guān)于樁基補(bǔ)注漿的模型裝置，本試驗?zāi)Ｐ歪槍痘笞{不合格以及服役期間樁基需要提升承載力的問題，通過相似性原理完全模擬工程現(xiàn)場進(jìn)行室內(nèi)注漿提升樁基承載力試驗，并設(shè)計自制了單向出漿的注漿管以實現(xiàn)定域注漿，避免了以前注漿模型中漿液擴(kuò)散不規(guī)律的問題，該裝置簡單方便，對實際工程具有指導(dǎo)意義。

從以上的描述中，可以看出，本申請上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

實現(xiàn)了注漿提升樁基承載力的試驗?zāi)M，克服了目前注漿提升樁基承載力工程領(lǐng)域的經(jīng)驗性和盲目性。本發(fā)明實現(xiàn)了提升軟土地層樁基承載力的注漿模擬，具有以下優(yōu)點：

1、能成功實現(xiàn)注漿提升樁基承載力的模擬過程。

2、自制注漿管為單排出漿口，可實現(xiàn)定域注漿。

2、使用反力系統(tǒng)測試樁基承載力，簡單方便可行。

3、采用空氣壓力作為注漿動力，保證壓力恒定。

4、通過模型試驗可以研究注漿參數(shù)與樁基承載力提升之間的量化關(guān)系。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。