[实用新型]一种测试静钻根植桩桩端扩大头承载性能的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种测试静钻根植桩桩端扩大头承载性能的试验装置。该装置包括模型箱、加载板、反力梁、加载电机、圆形模具、空气压缩机和储浆罐。模型箱由钢板焊接而成，模型箱内部填筑有砂土，砂土内部埋设孔隙水压力传感器、土压力传感器和圆形模具；圆形模具由两块半圆铝合金板经螺栓连接组合而成；储浆罐为储存水泥土浆液的圆形桶，储浆罐、空气压缩机和模型箱通过注浆管连接，注浆管伸入到圆形模具所预留的空间内；加载板放置在砂土层上表面通过千斤顶施加上覆压力模拟不同应力水平；通过加载电机可对模型箱中的静钻根植模型桩进行加载。本装置结构合理，操作简单，为静钻根植桩桩端扩大头承载性能的研究提供了一种有效手段。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程领域中桩端承载性能研究的试验装置，特别涉及一种测试静钻根植桩端扩大头承载性能的试验装置和试验方法，可用于研究砂土相对密度不同，桩端扩大头直径不同，桩端水泥土强度不同，注浆压力不同以及上覆压力不同时的静钻根植桩的桩承承载特性。

背景技术

随着我国城市建设的快速发展，出现了很多超高层建筑高速铁路、大跨桥梁以及复杂地下基础设施等工程，对地基承载力要求较高。桩基础作为一种主要的基础形式被广泛应用于基础工程中，目前应用于实际工程中的桩基础主要为预应力管桩和钻孔灌注桩，然而，这两种桩型在实际工程应用中都存在着一些不足。

传统预应力管桩施工过程中会产生挤土效应和噪音污染，钻孔灌注桩施工过程中会产生大量泥浆，泥浆排放以及泥浆污染问题已经引起社会广泛关注。近年来，随着桩基工程实际工程经验的积累和理论研究的深入，出现在一些新型桩基础。静钻根植桩是一种由预应力管桩和桩周水泥土所组成的新型组合桩基础，其施工过程不会产生挤土效应，且钻孔中的大部分泥浆在掺入水泥浆进行搅拌后形成水泥土，使泥浆排放量大为减少。静钻根植桩目前在我国东南沿海地区已经得到了成功应用，并取得了较大的社会经济效益。由于静钻根植桩的施工工艺与传统桩基有所不同，且静钻根植桩桩端处存在着一个水泥土扩大头，因此其桩端承载性能与传统桩基础的桩端承载性能不同，无法用已有的桩端承载力计算公式计算静钻根植桩的桩端承载力。需要结合模型试验对静钻根植桩的桩端承载特性进行研究，为实际工程中静钻根植桩的设计提供理论依据。

目前对桩端承载性能的研究主要是基于现场试验和模型试验，且主要基于传统预应力管桩和钻孔灌注桩。现场试验中桩端承载性能的研究中桩端承载力主要是基于靠近桩端位置处桩身钢筋应力计读数进行转化或者由埋在桩端处的桩端土压力传感器直接测得；桩端位移测量十分困难，主要根据桩顶位移和桩身压缩量进行估算；目前现场试验中桩端承载性能的研究主要是基于预应力管桩和钻孔灌注桩，以及桩端后注浆钻孔灌注桩。桩端后注浆钻孔灌注桩中桩端位置预埋注浆管，桩基施工完成后通过预埋注浆管在桩端位置进行注浆，所注入的浆液为水泥净浆，注浆体形状不规则，桩端承载性能十分复杂。模型试验中对桩端承载性能的研究也主要基于传统预应力管桩和钻孔灌注桩，以及桩端后注浆钻孔灌注桩，模型试验中可以得到比较准确的桩端荷载位移关系曲线，然而模型试验中桩端后注浆钻孔灌注桩桩端位置处的注浆体形状也不规则，桩端承载力的离散性较大，桩端承载性能不稳定。

目前对于静钻根植桩桩端承载性能的研究很少，静钻根植桩桩端存在一个搅拌均匀的水泥土扩大头，其承载性能与传统预应力管桩和钻孔灌注桩不同，桩端后注浆钻孔灌注桩的桩端承载特性与静钻根植桩有一些相似之处，然而桩端后注浆钻孔灌注桩中桩端直接注入水泥浆，水泥浆形状不规则，桩端承载性能不稳定，桩端极限承载力的差异性较大；静钻根植桩桩端位置处水泥土扩大头形状规则 (圆柱体)，且水泥土进行充分搅拌，强度较均匀，桩端承载性能稳定且承载力较高。因此，对静钻根植桩桩端承载性能进行研究具有十分重要的意义。但是，现有的现场试验和模型试验无法模拟静钻根植桩桩端扩大头的承载性能。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种测试静钻根植桩端扩大头承载性能的试验装置和试验方法，该装置可用于模拟不同桩端土体相对密实度、不同应力水平、不同桩端扩大头直径以及不同注浆压力时的静钻根植桩的桩承承载特性，且该装置可保证桩端扩大头形状与实际工程中静钻根植桩桩端扩大头形状相似。