[实用新型]一种充气式多级水囊加载试桩装置

说明书

技术领域：

本实用新型属于桩基础单桩的承载力测试技术领域，具体是指一种充气式多级水囊加载试桩装置，涉及充气式多级水囊加载、卸载。

背景技术：

软土地区，当上部结构荷载较大时，由于地基变形和承载力的需要，通常采用桩基础。由于地基土的不均匀性和复杂性，在桩基础设计时首先要确定单桩承载力。实际工程中，静载试验是确定单桩承载力最为有效和常用的方法之一。静载试验时需要大量的堆载体，通常采用砂包或混凝土块。这些堆载体存在两个方面的缺点：（1）它们需要重型机械进行装卸，加卸载时间较长且运输成本较高；（2）当在深厚软土地基上施工时，地表承载力低，可能导致运输车难以进场，致使无法进行堆载试验。

虽然有学者提出了采用水囊加载的方案，但其仍然存在水囊无法自行立起、边角处应力集中、高度无法根据实际需要改变等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种充气式多级水囊加载试桩装置，本实用新型的加载试桩装置能够有效克服传统砂袋、混凝土、水囊加载等加载方法的不足。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种充气式多级水囊加载试桩装置，其特征在于：包括支撑装置、多级水囊、水囊充气系统和水囊注水系统，其中：

支撑装置安装于千斤顶上，支撑装置为上部开口的中空腔体，支撑装置的底部安装于千斤顶上，多级水囊置于支撑装置的中空腔体内；多级水囊包括底层、侧壁，多级水囊的侧壁设置有若干储气仓，水囊充气系统与多级水囊的储气仓相连通，水囊充气系统用于对多级水囊的储气仓充气，多级水囊的储气仓充气后，在多级水囊的中间形成一个圆柱形储水腔；水囊注水系统与多级水囊的圆柱形储水腔相连通，用于对多级水囊进行注水。

进一步地：

所述多级水囊的囊体材料采用具有防水、抗拉、抗剪性能的弹性材料制成。

多级水囊的侧壁包括内壁、外壁两层，内壁、外壁两层之间沿高度方向通过若干隔气层相连接，并通过隔气层将侧壁分割成多个独立的环形储气仓，在每个储气仓上均设置有一个气阀。

隔气层的内外侧均整浇有起抗拉作用的环形高强纤维索。

在多级水囊的最下面一个储气仓中对称设置四个自锁式应急排水孔。

所述的支撑装置包括垫块、钢梁、钢底板、竖向围护导架、顶层十字支撑；其中，钢底板、竖向围护导架安装于钢梁上，钢梁安装于千斤顶上方，在钢梁的底部安装有垫块，钢底板、竖向围护导架和顶层十字支撑组成具有上部开口的中空腔体；该中空腔体固定于钢梁上。

所述的钢梁、钢底板和竖向围护导架之间通过螺栓连接，顶层十字支撑由两根型钢组成，两根型钢之间的交点处通过螺栓固定，竖向围护导架设置有四根，组合安装形成支撑装置的侧壁，顶层十字支撑与四根竖向围护导架分别连接，顶层十字支撑与竖向围护导架的连接处用螺栓固定。

钢底板的底面为圆形，且带有圆弧形挡边，每根竖向围护导架的内侧设有若干条凹弧形卡口，多级水囊的底层为圆形，其大小和形状与钢底板底面相适配；多级水囊的侧壁，充气后呈若干条凸起的弧形，与竖向围护导架内侧设有的若干条凹弧形卡口相契合。

水囊充气系统包括充气泵、柔性充气管组成，柔性充气管与充气泵相连，储气仓的气阀分别与柔性充气管相连；

水囊注水系统包括水泵和柔性水管组成，柔性水管一方面与水泵相连，另一方面置于多级水囊充气形成的圆柱形储水腔内。

本实用新型的试桩方法如下：

第一步，安装支撑装置，将钢梁安装于千斤顶上方，将钢底板和竖向围护导架安装于钢梁上，钢梁、钢底板和竖向围护导架之间通过螺栓连接，将组成顶层十字支撑的两根型钢之间通过螺栓固定，顶层十字支撑与四根竖向围护导架分别通过螺栓固定；钢底板、竖向围护导架和顶层十字支撑组成具有上部开口的中空腔体；

第二步，将未充气的多级水囊放置于步骤一组装成的中空腔体内；

第三步，通过水囊充气系统，由下及上逐级向多级水囊的储气仓中充气并密封，使多级水囊逐级自行立起，并与钢底板和竖向围护导架紧密接触并固定，充气后，在多级水囊的中间形成一个圆柱形储水腔；

第四步，通过水囊注水系统，向多级水囊的圆柱形储水腔中注水至设计高度，供试桩加载使用；

第五步，试桩完毕后，通过水囊注水系统或者应急排水口排出圆柱形储水腔的水体；

第六步，通过储气仓上的气阀由上及下逐级放出储气仓中的气体，然后将多级水囊折叠收起，以备下次使用。