CN108661090A - 一种闭口预应力混凝土管桩应力测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，该方法通过在闭口预应力混凝土管桩内腔中设置钢筋笼，对应检测桩点地层分布，在钢筋笼纵向钢筋上设置钢筋应力计及应力传感线，同时在桩顶上安装预制抱箍，内腔中浇筑混凝土至抱箍顶面形成静载桩帽。本发明克服了预应力管桩制作工艺对于预埋传感器、传感线的限制，针对不同地层分布，设计安装传感器，流程方便，易于操作；钢筋应力计及应力计传感线防潮防扯，避免了钢筋应力计与应力传感线在测试过程中失效；抱箍混凝土桩帽的承载能力高，避免了以往极限静载检测中桩帽压碎造成的检测失败的现象。以上形成的闭口预应力混凝土管桩测试方法，具有成本低廉、流程方便、经济安全等优点。
Description
技术领域
本发明是一种闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，属于岩土工程的桩体应力原位测试技术领域。
背景技术
自1993年《先张法预应力混凝土管桩》(GB13476-92)正式实施，预应力混凝土管桩凭借着施工方便，单桩承载力高，质量容易保证，对环境影响小等优点，在我国有着广泛的应用前景。
单桩竖向承载力是管桩工程设计与验收的重要特征指标，由于预应力混凝土管桩引入国内时间不长，现行规范中多沿用挤土桩效应进行计算。由于预应力混凝土管桩的施工方法(锤击、静压)及桩侧及地基土界面特性(管桩侧壁光滑)与传统的挤密桩不同，直接参照挤密桩效应的预应力管桩的单桩承载力计算结果与实际有一定误差，而采用原位测试技术能够精确定量的测定管桩单桩特性，同时通过设置传感器结合静载试验可以研究在荷载作用下管桩桩身侧摩阻力、桩端阻力分布规律也是管桩桩基的基本问题。常用的预应力混凝土管桩主要包括预应力钢筋混凝土管桩(PC管桩)、预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)等，预应力混凝土管桩在高速离心、高温高压蒸养工艺下成桩，导致预应力管桩中应力传感器与传感器埋设困难，提前预埋易导致仪器损坏；且现有研究表明，闭口型管桩较开口型管桩承载力高，沉降小，应用更为广泛，所以设计一种试验方法对闭口型管桩的桩身应力进行原位测试是有意义的。有鉴于此，目前亟需设计一种闭口预应力管桩测试方法来摆脱预应力管桩制作工艺限制，进而对管桩桩体应力应变进行测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
该种闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
一、勘察地层，掌握检测点地层分布；
二、设定管桩1长度后进行沉桩作业；
三、将三道纵向钢筋4焊接固定于纵向间隔布置的圆形箍筋5三等分点上，圆形箍筋5内焊接交叉固定钢筋6，形成钢筋笼，其中纵向钢筋4上对应地层交界面处设置钢筋应力计8，纵向钢筋4突出桩顶部位焊接2～3两道井字加强筋圆板7，纵向钢筋4在桩头处加密以形成抱箍10；
四、将钢筋应力计上应力传感器导线9沿纵向钢筋4穿过两道井字加强筋圆板7之间引出桩外，传感线与纵向钢筋4间采用铁丝固定；
五、沉桩至预定位置后，将校正后整体平直的钢筋笼吊入管桩1内腔中，保证纵向钢筋4与钢筋应力计8连接处两者的中心线重合，在桩顶处固定钢筋笼，使其笼底悬空并到达预定位置，避免因自重造成钢筋笼弯折；下钢筋笼前，将管桩内腔中水抽干；
六、在桩顶位置处开挖土槽，将抱箍圆形箍板11移至土槽内，抱住桩顶及井字加强筋圆板7，且留出钢筋保护层，应力传感器导线9在抱箍翼板12间隙中引出，使用螺栓13穿过翼板预留孔及垫片14，拧紧螺栓13但不压迫应力传感器导线9；
七、往管桩1内腔中浇筑混凝土15至抱箍10顶面，浇筑过程中边浇边振捣，抹平抱箍10混凝土顶面；
填芯混凝土中加入早强剂，使混凝土养护时间缩短，混凝土中骨料粒径不大于5cm；
八、用塑料袋套住保护桩头，洒水养护经休止期后，地基土恢复，且混凝土强度达到要求，以抱箍10混凝土顶面为接触面进行单桩静载荷试验，每级加载下读取记录传感器读数，进而计算反映管桩承载特性。
步骤二中，沉桩前，将管桩1入土桩端端板2与预制桩尖3沿外轮廓焊接，在到达预定持力层前，采用轻锤控制桩顶标高，成桩后，桩顶高于地面。
步骤三中，井字加强筋圆板7的直径D与管桩1相同，井字加强筋板7的间隔为l＝0.2D，井字加强筋板7的数量为n。
所述步骤四中，应力传感器导线9在钢筋应力计上虚折3～4回，每回长度约10cm，采用钢丝或胶带将虚折传感线固定在应力计上以防拉扯接头，采用防水胶带缠绕接头防潮。
所述步骤五中，沉桩至预定位置后，管桩1突出地面高度h，即为嵌入抱箍10长度，h不小于50mm。
抱箍(10)的高度H＝土槽深度h0+桩顶突出地面h+(n-1)×井字加强筋圆板7的间隔l+钢筋保护层厚度h1。
所述混凝土强度等级不小于C60。
所述步骤八中，休止期根据不同地质条件下规范的管桩1的养护期，选择最长的时间，且试验前采用混凝土回弹仪检测混凝土强度，满足要求后方可进行后续检测。
对于砂土地层，管桩休止期为7天；对于黏性土，不少于15天；对于饱和黏性土，不少于25天。
本发明方法包括前期勘察-沉桩-钢筋笼制作(应力计、传感线安设)-预制静载桩头-混凝土填芯步骤，沉桩包括将管桩1入土桩端端板2与预制桩尖3沿外轮廓焊接，钢筋笼制作包括纵向钢筋4、井字加强筋圆板7、圆形箍筋5、交叉固定钢筋6、钢筋应力计8、应力传感器导线9的安设；预制静载桩帽包括抱箍10；所述纵向钢筋4呈三等分互成120°固定在圆形箍筋5上，沿桩芯通长设置，且部分突出桩顶；所述井字加强筋板7固定在突出桩顶纵向钢筋4上，分两道布置；所述箍筋成圆形箍筋5，间隔布置固定纵向钢筋4，且在桩头处加密布置；所述交叉固定钢筋6呈十字焊接在圆形箍筋5上，十字中心与桩芯中心线重合；所述钢筋应力计8设置于纵向钢筋4上；所述应力传感器导线9接于钢筋应力计8上，并沿纵向钢筋4引出桩外；所述抱箍10由圆形箍板11、抱箍翼板12、螺栓13构成，圆形箍板11直径略大于桩径；所述填芯混凝土用于管桩内腔及桩顶抱箍填筑。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)使用本发明方法在克服了预应力管桩制作工艺对于预埋传感器、传感线的限制，相较于常温养护成桩法，采用成品管桩进行内腔填芯，节约成本；可针对不同地层分布，设计安装传感器，对桩长的限制较少；整个埋设流程方便，易于操作，对沉桩施工无影响。
(2)使用本发明方法在钢筋应力计四周紧密缠绕防水胶布，避免管桩内腔渗水泡坏应力计；在应力传感线与钢筋应力计接口端虚折固定传感线，留出富余量避免操作中将传感装置扯断；将传感线沿纵向钢筋固定，从桩顶井字加强筋圆板间穿出，避免加载时对传感线的压迫，排除不利影响。通过以上保护措施，避免了钢筋应力计与应力传感线在测试过程中失效。
(3)使用本发明方法在桩顶设置预制抱箍，采用混凝土浇筑与预设井字加强筋圆板及纵向钢筋形成桩头，且由于螺栓拧紧抱箍对混凝土的约束作用，使桩头的承载能力提高，避免了以往静载检测中桩头破损造成的检测失败的现象，承载能力较高，适用于为设计提供依据的试验桩极限承载力检测。
附图说明
图1为本发明方法实施中的闭口预应力混凝土管桩测试装置的上部断面示意图。
图2为图1中1-1断面示意图，即预制抱箍的横断面示意图
图3为图1中2-2断面示意图
图4为本发明方法实施中的预制抱箍的结构示意图
图5为本发明方法实施中的管桩、预制桩尖的结构示意图
图6为本发明方法实施中管桩内腔钢筋笼布置及钢筋应力计、应力传感线设置的断面示意图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明方法作进一步地详述：
参见附图1～6所示，本发明实施例中，该种闭口预应力混凝土管桩应力测试方法的步骤如下：
一、勘察地层，掌握检测点地层分布；
根据工程初勘报告选择桩型最不利地层分布区域进行试验点，采用SH-30钻或百米钻或其他勘察措施，探明试验点地层分布及性质；
二、根据检测目的选择桩端持力层，确定管桩1有效桩长，设定管桩1长度后进行沉桩作业，根据地质条件选择适宜的沉桩方式，静压沉桩及柴油锤冲击沉桩是最为常用的沉桩方式，应用较为广泛，沉桩方式的选择如下：
对于高压缩性粘土层或砂性较轻的软粘土地基(含水量ω>天然密度)，采用静压法沉桩；
对于较硬粘性土和砂性土地基中(粘性土：孔隙比e>0.5～0.6，含水量ω>15％，塑性指数Ip＞4-6压缩模量Es<1300～1500N/cm2，标准贯入击数N<50，静力触探Ps＜10～12MPa；砂性土：孔隙比e>0.6～0.7，饱和度Sr>0.5～0.6，相对密度，标准贯入击数N<40～50，静力触探Ps＜10～11MPa)，采用柴油锤冲击沉桩法；
沉桩前，将管桩1入土桩端端板2与预制桩尖3沿外轮廓焊接，在到达预定持力层前，采用轻锤控制桩顶标高，成桩后，桩顶高于地面。
三、将三道纵向钢筋4焊接固定于纵向间隔布置的圆形箍筋5三等分点上，圆形箍筋5内焊接交叉固定钢筋6，形成钢筋笼，其中纵向钢筋4上对应地层交界面处设置钢筋应力计8，纵向钢筋4突出桩顶部位焊接2两道井字加强筋圆板7，纵向钢筋4在桩头处加密以形成抱箍10；
井字加强筋圆板7的直径D与管桩1相同，井字加强筋板7的间隔为l＝0.2D；
四、将钢筋应力计8四周用防水胶布满缠引出应力传感线9，应力传感器导线9在钢筋应力计上虚折3～4回，每回长度约10cm，应力传感器导线9沿纵向钢筋4穿过两道井字加强筋圆板7之间引出桩外，传感线与纵向钢筋4间采用铁丝固定；
采用钢丝或胶带将虚折应力传感线9固定在应力计8上是为了防拉扯接头，采用防水胶带缠绕接头是为了防潮；
五、沉桩至预定位置后，将校正后整体平直的钢筋笼吊入管桩1内腔中，保证纵向钢筋4与钢筋应力计8连接处两者的中心线重合，在桩顶处固定钢筋笼，使其笼底悬空并到达预定位置；
六、在桩顶位置处开挖土槽，将抱箍圆形箍板11移至土槽内，抱住桩顶及井字加强筋圆板7，且留出钢筋保护层，应力传感器导线9在抱箍翼板12间隙中引出，使用螺栓13穿过翼板预留孔及垫片14，拧紧螺栓13但不压迫应力传感器导线9；
七、往管桩1内腔中浇筑混凝土15至抱箍10顶面，混凝土强度等级不小于C60，浇筑过程中边浇边振捣，抹平抱箍10混凝土顶面；
八、用塑料袋套住保护桩头，洒水养护经休止期后，地基土恢复，且混凝土强度达到要求，以抱箍10混凝土顶面为接触面进行单桩静载荷试验，每级加载下读取记录传感器读数，进而计算反映管桩承载特性。
所述步骤五中，沉桩至预定位置后，管桩1突出地面高度h，即为嵌入抱箍10长度，h不小于50mm。
抱箍10的高度H＝土槽深度h0+桩顶突出地面h+(n-1)×井字加强筋圆板7的间隔l+钢筋保护层厚度h1。
所述步骤八中，休止期根据不同地质条件下规范的管桩1的养护期，选择最长的时间，且试验前采用混凝土回弹仪检测混凝土强度，满足要求后方可进行后续检测。
本发明方法通过在闭口预应力混凝土管桩内腔中设置钢筋笼，对应检测桩点地层分布，在钢筋笼纵向钢筋上设置钢筋应力计及应力传感线，同时在桩顶上安装预制抱箍，内腔中浇筑混凝土至抱箍顶面形成静载桩头。本发明克服了预应力管桩制作工艺对于预埋传感器、传感线的限制，针对不同地层分布，设计安装传感器，流程方便，易于操作；钢筋应力计及应力计传感线防潮防扯，避免了钢筋应力计与应力传感线在测试过程中失效；抱箍混凝土桩头的承载能力高，避免了以往极限静载检测中桩头压碎造成的检测失败的现象。以上形成的闭口预应力混凝土管桩测试方法，具有成本低廉、流程方便、经济安全等优点。
Claims (8)
1.一种闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
一、勘察地层，掌握检测点地层分布；
二、设定管桩(1)长度后进行沉桩作业；
三、将三道纵向钢筋(4)焊接固定于纵向间隔布置的圆形箍筋(5)三等分点上，圆形箍筋(5)内焊接交叉固定钢筋(6)，形成钢筋笼，其中纵向钢筋(4)上对应地层交界面处设置钢筋应力计(8)，纵向钢筋(4)突出桩顶部位焊接2～3两道井字加强筋圆板(7)，纵向钢筋(4)在桩头处加密以形成抱箍(10)；
四、将钢筋应力计上应力传感器导线(9)沿纵向钢筋(4)穿过两道井字加强筋圆板(7)之间引出桩外，传感线与纵向钢筋(4)间采用铁丝固定；
五、沉桩至预定位置后，将校正后整体平直的钢筋笼吊入管桩(1)内腔中，保证纵向钢筋(4)与钢筋应力计(8)连接处两者的中心线重合，在桩顶处固定钢筋笼，使其笼底悬空并到达预定位置；
六、在桩顶位置处开挖土槽，将抱箍圆形箍板(11)移至土槽内，抱住桩顶及井字加强筋圆板(7)，且留出钢筋保护层，应力传感器导线(9)在抱箍翼板(12)间隙中引出，使用螺栓(13)穿过翼板预留孔及垫片(14)，拧紧螺栓(13)但不压迫应力传感器导线(9)；
七、往管桩(1)内腔中浇筑混凝土(15)至抱箍(10)顶面，浇筑过程中边浇边振捣，抹平抱箍(10)混凝土顶面；
八、用塑料袋套住保护桩头，洒水养护经休止期后，地基土恢复，且混凝土强度达到要求，以抱箍(10)混凝土顶面为接触面进行单桩静载荷试验，每级加载下读取记录传感器读数，进而计算反映管桩承载特性。
2.根据权利要求1所述的闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，其特征在于：步骤二中，沉桩前，将管桩(1)入土桩端端板(2)与预制桩尖(3)沿外轮廓焊接，在到达预定持力层前，采用轻锤控制桩顶标高，成桩后，桩顶高于地面。
3.根据权利要求1所述的闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，其特征在于：步骤三中，井字加强筋圆板(7)的直径D与管桩(1)相同，井字加强筋板(7)的间隔为l＝0.2D，井字加强筋板(7)的数量为n。
4.根据权利要求1所述的闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，其特征在于：所述步骤四中，应力传感器导线(9)在钢筋应力计上虚折3～4回，每回长度约10cm，采用钢丝或胶带将虚折传感线固定在应力计上以防拉扯接头，采用防水胶带缠绕接头防潮。
5.根据权利要求1所述的闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，其特征在于：所述步骤五中，沉桩至预定位置后，管桩(1)突出地面高度h，即为嵌入抱箍(10)长度，h不小于50mm。
6.根据权利要求1所述的闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，其特征在于：抱箍(10)的高度H＝土槽深度h0+桩顶突出地面h+(n-1)×井字加强筋圆板(7)的间隔l+钢筋保护层厚度h1。
7.根据权利要求1所述的闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，其特征在于：所述混凝土强度等级不小于C60。
8.根据权利要求1所述的闭口预应力混凝土管桩应力测试方法，其特征在于：所述步骤八中，休止期根据不同地质条件下规范的管桩(1)的养护期，选择最长的时间，且试验前采用混凝土回弹仪检测混凝土强度，满足要求后方可进行后续检测。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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