[发明专利]一种适用于补注浆提升桩基承载力的试验模型及试验方法

说明书

本发明涉及一种适用于补注浆提升桩基承载力的试验模型及试验方法，包括注浆系统、模型箱、桩基模型、反力系统、监测系统。注浆系统通过注浆管与模型箱中的土体相连，桩基模型通过反力系统插入模型箱中的土体中，桩基模型顶端连有位移计、荷载传感器和反力系统。试验过程中，桩基模型通过反力系统反压插入模型箱土体中；自制注浆管预埋在桩周土体中，通过注浆系统向桩周土体中注浆，浆液凝结后通过反力装置、荷载传感器、位移计测试桩基承载力和桩基沉降量。本试验模型针对桩基后注浆不合格以及服役期间桩基需要提升承载力的问题，通过相似性原理完全模拟工程现场进行室内注浆提升桩基承载力试验，避免了以前注浆模型中浆液扩散不规律的问题。

技术领域

本发明涉及一种用于研究桩基承载力提升的试验装置，具体涉及一种通过补注浆手段提升桩基承载力的试验模型，可以实现工程实际中的桩端补注浆、桩侧补注浆、桩端-桩侧联合补注浆的试验模拟。

背景技术

桩基作为一种常见的基础形式，广泛应用于民建工程、高速铁路、高速公路、城市市政桥梁、港口码头、大型建筑物等工程中。随着经济的飞速发展，对交通基础设施的要求也愈来愈高，原先一些低等级公路和低通航标准河道上的桥梁桩基承载力已经不能满足经济发展的需要，依据新的公路等级和通航标准，需要对其进行升级扩建。但如采用加桩或补桩等方式，则基础工程的造价将大幅度提高，施工工期也将相应延长。因此，作为提升桩基承载力有效手段的注浆技术得到了广泛的应用。注浆属于隐蔽工程，目前通过注浆提升桩基承载力的工程应用中存在经验性和盲目性，缺乏理论指导与依据。试验模型作为模拟工程现场的有效研究手段，得到了人们的广泛关注，但目前尚无关于通过补注浆手段提升桩基承载力的试验模型专利报道。

发明内容

本发明的目的是克服工程现场补注浆手段提升桩基承载力过程中的经验性和盲目性，为桩基的补注浆中桩基承载力与注浆量、注浆压力之间的量化关系研究提供一种操作方便、可模拟工程现场注浆提升桩基承载力试验研究的模型系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种补注浆提升桩基承载力试验模型，包括模型箱、桩基模型、注浆系统、反力系统和监测系统；所述的模型箱用于承载试验土样，在所述的土样内插装有一个桩基模型，所述模型箱外安装有一个反力系统，所述的反力系统包括一个反力架，在所述的反力架上设有对所述的桩基模型的顶部实施反向力的施力装置；所述的桩基模型的一侧设有对其周围进行注浆的注浆系统；所述的监测系统对桩基的承载力以及沉降量进行监测。

进一步的，所述的模型箱为内径1m，壁厚2cm，高度1.5m的圆柱形铁桶，试验过程中土样模拟工程现场土体分层夯实到模型箱中。

进一步的，所述的注浆系统由空压机、储液桶、注浆记录仪、注浆管以及输气管和注浆软管构成，所述的储液桶为上下焊接钢板密封的圆桶，储液桶上部设置输气口和进浆口，底部设有浆液搅拌装置；空压机与储液桶通过输气管连接注浆软管；所述的注浆软管与所述的注浆管相连，所述的注浆管插装在桩基模型的一侧；储液桶中储存一部分浆液，通过控制空压机输出恒定的空气压力，恒定的空气压力作用在浆液上进而保持恒定的注浆压力。

在注浆管前端的侧壁上开设有浆液喷射出口；所述的浆液喷射出口包括多个，多个浆液喷射出口位于同一条轴线上，该轴线与注浆管的轴线平行。

进一步的，所述的施力装置包括一个千斤顶，所述的千斤顶的动力输出端连接桩基模型，千斤顶与反力架相连。

进一步的，所述的监测系统包括用于监测桩基沉降量和承载力的位移计和荷载传感器，所述的荷载传感器安装在千斤顶与反力架之间，用于监测桩基的承载力。

进一步的，所述的反力架顶部安装有反力板，且通过螺母安装在反力架上。

本发明还提供了一种补注浆提升桩基承载力试验模型的试验方法，包括以下步骤：