真空负压静力试桩方法及装置 技术领域
本发明涉及一种真空负压静力试桩方法及装置。
背景技术
现有静力试桩方法主要有传统的堆载法和锚桩法，以及近年来发展起来的自平衡法(Octerberg法)。传统的堆载法和锚桩法理论成熟，能模拟桩的实际工作状况，但费力、费时、费钱。如采用堆载法需要大量的荷重，如采用袋装沙包人工堆重，则耗时较多，在工期较紧情况下，时间无法满足，特别对于大吨位试桩，堆载难度也比较大，危险性较高。采用锚桩法的静载荷试验，其锚桩的施工及材料费用也很高。对自平衡法静力试桩，虽然操作简单、省时、省钱，但试桩时的受力情况与桩实际工作时受力状况不一致，所得结果可靠性相对较差，特别是在没有太多历史资料情况下试验失败的可能性较大。此外对锚桩法和自平衡法载荷试验，试桩在打桩之前就必须确定，不能做到随机抽检，测试结果代表性差，往往不能反映实际工程桩的质量。
发明内容
本发明的目的在于设计一种采用大气压力提供试桩所需反力的真空负压静力试桩方法及装置，其设备简单，操作方便，能模拟桩的实际工作状况。
本发明采用的技术方案是：
真空负压静力试桩方法采用大气压力提供试桩加载所需反力，即在试验前一段时间，在试桩周围作一层地基防渗层，以防止地下水或土中气体在大气压力作用下进入真空区，在试验准备阶段，安装和连接好加压系统、沉降测量系统、抽气设备、气体压力监测设备，然后把刚性平台盖上并用气密性材料密封，试验进行时，用真空抽气机抽气，达到一定真空度后，刚性平台上可提供足够反力以供试桩加压所需时，即可通过千斤顶施加相应的荷载并进行有关测读工作，同时根据需要，随时进行抽气，以保持必要的真空度，后继的步骤同传统静载荷试验。
装置1：
它包括装有压力表的油泵，沉降数据采集仪，支座，基准梁，沉降传感器仪，千斤顶，承压板，外层覆有气密性材料的刚性平台，气压监测仪，真空抽气机；将刚性平台安装在被测试桩周围的地基防渗层上，刚性平台内的试桩端面从下而上依次装有承压板和千斤顶，承压板端面上装有支座，沉降传感仪安装在基准梁上，其测量头与支座端面相接触，刚性平台外接有油泵、沉降数据采集仪、气压监测仪、真空抽气机。
刚性平台的形状为方形棱台或圆锥形圆台。
装置2：
它包括装有压力表地油泵，沉降数据采集仪，支座，基准梁，沉降传感仪，千斤顶，承压板，外层覆有气密性材料的刚性平台，气压监测仪，真空抽气机；将刚性平台用支墩支撑安装在被测试桩周围的地基防渗层上，刚性平台内的试桩端面从下而上依次装有承压板、千斤顶和垫板，承压板端面上装有支座，沉降传感仪分别安装在基准梁上，其测量头与支座端面相接触，刚性平台外接有油泵、沉降数据采集仪、气压监测仪、真空抽气机。
外层覆有气密性材料的刚性平台中心装有下面能与垫板相接触、而上面与悬索用螺栓连接的圆柱，悬索另一端与刚性平台的周边用螺栓连接。
本发明具有的有益的效果是：利用大气压力提供试桩加载所需反力。若采用刚性平台尺寸为12m×12m(方形)或直径14m(圆形)，真空度为85～90％，则可以提供12000KN～13000KN的反力(刚性平台重量作为安全储备)，这对一般的试桩已经足够了，若需要更大荷载仅需适当增加刚性平台面积即可。该法设备简单、操作方便、省力、省钱、省时，并同传统静载荷试验一样能真实的模拟桩的实际工作状况，所用到的原理和理论简单、成熟，试桩可以随机抽取，故结果具有代表性好、可靠性高等优点。该法在很大程度上克服了现存的各种静力试桩方法的缺点，同时又吸取它的优点。本发明具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明的一种箱形结构原理示意图；
图2是本发明的另一种伞形结构原理示意图；
图3是图2的伞形架俯视图。
具体实施方式
如图1所示，它包括装有压力表1的油泵2，沉降数据采集仪3，支座6，基准梁7，沉降传感器仪8，千斤顶9，承压板10，外层覆有气密性材料12的刚性平台11，气压监测仪13，真空抽气机14；将刚性平台11安装在被测试桩5周围地面15的地基防渗层4上，刚性平台11内的试桩5端面从下而上依次装有承压板10和千斤顶9，承压板10端面上装有支座6，沉降传感仪8安装在基准梁7上，其测量头与支座6端面相接触，刚性平台11外接有油泵2、沉降数据采集仪3、气压监测仪13、真空抽气机14。刚性平台11的形状为方形棱台或圆锥形圆台。
如图2、图3所示，它包括装有压力表1的油泵2，沉降数据采集仪3，支座6，基准梁7，沉降传感器仪8，千斤顶9，承压板10，外层气密性材料18的刚性平台19，气压监测仪13，真空抽气机14；将刚性平台19用支墩16支撑安装在被测试桩5周围地面15的地基防渗层4上，刚性平台19内的试桩5端面从下而上依次装有承压板10、千斤顶9和垫板22，承压板10端面上装有支座6，沉降传感仪8安装在基准梁7上，其测量头与支座6端面相接触，刚性平台11外接有油泵2、沉降数据采集仪3、气压监测仪13、真空抽气机14。在刚性平台19中心装有下面能与垫板相接触，而上面与悬索20用螺栓17连接的圆柱21，悬索20另一端与刚性平台19的周边用螺栓17连接。
本发明其试验设备装置有两种，分别如图1和图2所示，两者的差别在于刚性平台的安装形式不同。图1是刚性材料组装成空心圆台或棱台的箱型结构；图2是用螺栓和悬索把刚性材料与圆柱组装成伞型架结构，该结构的俯视图见图3。在刚性平台和地基防渗层之间要用砖和水泥砌一圈，使两者隔开从而所形成的空间作为真空区。在刚性平台上覆盖气密性材料，使刚性平台和地基防渗层组成一个密封的空间。需要给试桩加载时，只需将密封空间内的大气抽出，使空间内部形成真空，同时刚性平台开始承受外面的大气压力并将它传递给千斤顶以作为加载反力；气密性材料则是保持由刚性平台和地基防渗层共同构成的空间不漏气，以使抽气后该空间能保持较高的真空度；该空间内还安装有千斤顶、基准梁和沉降传感仪。千斤顶通过高压油管与外面的油泵和压力表连接，以便加压并读取压力读数；沉降传感仪固定在基准梁上并通过导线与外面的沉降数据采集仪相连，从而测出沉降并通过外面的沉降数据采集仪进行采集。另外还设有气体压力监测装置以随时观测密封空间内的真空度。
应用该装置时，一定要确保气密性和防渗性良好，以使内部能保持较高的真空度和不透水性；一定要在刚性平台能提供足够的反力给千斤顶后方可施加相应的荷载；只有全部卸完荷载以后方可放气，取消真空。