[发明专利]混凝土扩盘半面桩受压状态下现场可观测实桩试验方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑技术领域，是一种展示扩盘桩受力状态的试验方法。

背景技术

随着我国建筑业的蓬勃发展及高层建筑的逐渐增加，桩基础在重要性越显突出。与直孔桩相比，底扩桩、两节和三节扩孔灌注桩、支盘桩、挤扩多盘桩等变截面桩逐渐发展起来。从混凝土扩盘桩的桩身构造及形成机理可知，该型桩具有单桩承载力高、抗拔能力强、材料用量省、施工操作简便、工期短、设计灵活、适用区域广等诸多方面优点。可以说混凝土扩盘桩具有潜在的、巨大的经济价值和社会效益，有着强大的市场竞争能力，尤其在经济迅速发展的今天，更显示出强大的生命力和发展前途。

然而，由于承力扩大盘的设置，使盘上一定范围内土体与桩分离，且盘下土体产生滑移破坏，桩周土体的破坏状态与直孔桩相比有了很大变化。由于目前关于桩的现场试验研究，还仅限于通过静载试验施加荷载，记录桩端力-位移曲线；埋置压力盒和埋置应变片来推测桩下土体破坏状态和荷载传递规律，这种传统方法存在只有测试数据，却看不到土体变化的缺点。而且，对工程桩进行试验时，不允许加载至破坏，很难得到极限荷载值，只能通过模拟、推算等方法进行估测；而对试验桩进行试验时，可能由于对其极限承载力的估计不足，试验时达到其最大加载而未破坏，无法较准确地确定单桩的极限承载力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种混凝土扩盘半面桩受压状态下现场可观测实桩试验方法。

试验方法的设计思路：

（1） 现场大比例试验桩要做成半面桩，如何制作才能保证质量，且简单可行；

（2） 为保证能够观测土体破坏全过程，必须保证半面桩的截面是可见的，由于试验桩尺寸较大，因此观测预留的空间较大，如何保证周围土体的稳定。

（3）试验加载过程如何实现。

本发明解决技术问题的方案由以下步骤完成：

1、将一根圆形管垂直压入施工现场的地下，圆形管内直径与混凝土扩盘桩桩身的直径相同，圆形管长度与混凝土扩盘桩桩身长度相同； 

2、沿圆形管一侧向地下挖掘出一个土坑，土坑的深度到达圆形管底部，并且靠近圆形管的一面是垂直的平整立面，并且使圆形管沿轴向露出一半；

3、将圆形管取出，平整立面上出现一个半圆的腔体，在腔体上与实际的混凝土扩盘桩扩大盘的高度位置相同处挖一个空腔，空腔的形状是垂直分开的半个扩大盘形状；

4、向半圆腔体内放入钢筋笼，再将一块透明的板材固定在平整立面上，然后向半圆腔体内灌注混凝土，使半圆腔体及空腔处形成一个混凝土扩盘桩的半面桩；

5、在土坑周围的地表上安装一个配重体，配重体中部下方安装有一台液压千斤顶，液压千斤顶位置对应混凝土扩盘桩的半面桩顶部中心，检测土体承载力，依据土体承载力及混凝土扩盘桩的承载力确定配重的重量及加载千斤顶的吨位，通过液压千斤顶逐级向半面桩施加压力；

6、在透明板材后面半面桩扩大盘的对应位置的土坑内设置数码摄像机，在配重支撑侧面及桩顶侧面安装电子位移计，通过位移差确定桩的竖向位移，在桩底桩侧及扩大盘上下位置安装压力传感器，记录压力变化情况，对液压千斤顶向半面桩施加压力的过程进行记录，获得的信息再通过分析计算得到荷载位移关系，及桩周土体应力变化结果。

其中，圆形管由高强度材料制成，可以是钢管。

透明板材为高强度透明材料制成，可以是高强夹丝玻璃或有机玻璃。

透明板材的固定方法可以在透明板材的四个周边处支撑水平方向的支撑杆，支撑杆与透明板材垂直，支撑杆的另一端支撑在与透明板材对应的土坑壁上。

本发明方法能够清楚的观察记录实桩在受压情况下桩土共同工作的发展情况和土体破坏的全过程；同时可以收集应力、应变、沉降等相关数据信息，由于是现场实桩试验，土体基本不受扰动。与实验室模型试验相比，最大限度地消除了试验中土体状态的偏差，试验结果的真实性较好。

附图说明

附图1为试验场地及试验设备的剖面图。

具体实施方式

图中标号1为半面桩，2为半面桩的扩大盘，3为透明板材，4为配重体，5为液压千斤顶，6为数码摄像机。

本发明由以下步骤完成：

1、将一根圆形管垂直压入施工现场的地下，圆形管内直径与混凝土扩盘桩桩身的直径相同，圆形管长度与混凝土扩盘桩桩身长度相同； 

2、沿圆形管一侧向地下挖掘出一个土坑，土坑的深度到达圆形管底部，并且靠近圆形管的一面是垂直的平整立面，并且使圆形管沿轴向露出一半；