專利名稱：水下擠密砂樁復(fù)合地基試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下擠密砂樁復(fù)合地基試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
擠密砂樁置換率越大，由其形成的排水通道越好，所需固結(jié)時(shí)間越少。對(duì)于高置 換率擠密砂樁來(lái)說(shuō)，地基強(qiáng)度的提升主要依靠砂樁本身對(duì)地基強(qiáng)度的影響；然而對(duì)于低置 換率普通砂樁來(lái)說(shuō)，地基強(qiáng)度的提升取決于兩個(gè)主要因素砂樁本身的強(qiáng)度影響和砂樁的 排水作用引起的樁間土強(qiáng)度的提升。由于我國(guó)的水下擠密砂樁尚處于起步階段，對(duì)于砂樁 的性能尚未完全弄清，對(duì)擠密砂樁加固軟土地基效果僅是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。所 以開展水下擠密砂樁加固軟土地基效果的試驗(yàn)是非常迫切和必要的。

發(fā)明內(nèi)容
為了適應(yīng)上述需要，本發(fā)明提出一種水下擠密砂樁復(fù)合地基試驗(yàn)系統(tǒng)，以幫助掌 握砂樁對(duì)地基承載力提高的作用，了解砂樁打設(shè)造成的土體隆起情況，弄清樁間土排水固 結(jié)過(guò)程中的土層壓縮、強(qiáng)度增長(zhǎng)等情況，從而取得相關(guān)數(shù)據(jù)，為工程設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)，提高施 工效率，保證施工質(zhì)量。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下水下擠密砂樁復(fù)合地基試驗(yàn)系統(tǒng)，包括反力系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、基準(zhǔn)系統(tǒng)和測(cè)試平臺(tái)，其中包括錨樁和試樁反力架，所述試樁反力架包括主梁和邊梁；傳力系統(tǒng)兩部分，其中加載系統(tǒng)由四只并聯(lián)的液壓千斤頂、一臺(tái)超高壓油泵及相應(yīng)的 油路系統(tǒng)組成，荷載由樁基靜載荷測(cè)試儀自動(dòng)控制，由精密壓力表校核；傳力系統(tǒng)包括荷載 板、傳力桿以及圓盤；基準(zhǔn)系統(tǒng)由兩根基準(zhǔn)樁和基準(zhǔn)梁組成，基準(zhǔn)樁打設(shè)到沉降影響深度以下； 加載系統(tǒng)的千斤頂通過(guò)圓盤和傳力桿將荷載傳到荷載板，利用荷載板對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行 加載，通過(guò)圓盤和試樁反力架將荷載傳遞到錨樁并最終消散到地基土中。本發(fā)明還可以包括沉降測(cè)量系統(tǒng)，將荷載板四個(gè)角點(diǎn)用鋼管引出到測(cè)試平臺(tái)上， 載荷板的沉降通過(guò)4只對(duì)稱布置的位移傳感器，并取其平均值為載荷板的沉降量，位移傳 感器通過(guò)磁性表座固定在基準(zhǔn)粱上，并由信號(hào)線將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘?hào)采集系統(tǒng)里。打設(shè)擠密砂樁一打設(shè)錨樁和基準(zhǔn)樁一高置換率擠密砂樁試驗(yàn)區(qū)整平、安裝荷載 板、搭設(shè)試驗(yàn)平臺(tái)一高置換率擠密砂樁試驗(yàn)區(qū)反力架及測(cè)量系統(tǒng)組裝一高置換率擠密砂樁 試驗(yàn)一高置換率擠密砂樁試驗(yàn)區(qū)拆除反力架、試驗(yàn)平臺(tái)。本發(fā)明由于采用了錨樁法進(jìn)行加載而具有以下優(yōu)勢(shì)(1)加載過(guò)程是靠改變千斤 頂?shù)挠蛪簛?lái)完成，可操作性及安全性均較好。(2)受水流及潮位影響較小，最大程度上消除 波流荷載對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。


圖1為砂樁平面布置圖。圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面給 出一個(gè)利用本發(fā)明的水下擠密砂樁復(fù)合地基試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā) 明。實(shí)施例本試驗(yàn)選定在洋山深水港區(qū)擬建的西港區(qū)大烏龜山南側(cè)的區(qū)域進(jìn)行，根據(jù)勘察設(shè)計(jì)單 位提供的試驗(yàn)場(chǎng)地資料，該試驗(yàn)場(chǎng)地軟土層厚度為20m左右，泥面標(biāo)高為-9. 17m左右，利用 砂樁加固該區(qū)域軟土地基，具有一定的針對(duì)性和代表性。該區(qū)域最高潮位為+5. 73m,最低潮 位為-0. 23m，平均高潮位為+3. 88m，平均低潮位為+1. Hm，最大潮差為5. 03m，平均潮差為 2. 7細(xì)。該區(qū)域內(nèi)的最大漲潮平均流速為1. 40m/s，最大落潮平均流速為1. 64m/s。本試驗(yàn)主要根據(jù)以下規(guī)范規(guī)程進(jìn)行 《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》JTJ203-2001 ；《港口工程地基規(guī)范》JTJ250-98 ； 《港口工程樁基規(guī)范》JTJ254-98 ； 《港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范》JTJ240 - 97 ； 《建筑變形測(cè)量規(guī)程》JTJ/T 8-97 ； 《地基處理技術(shù)規(guī)范》DBJ08-40-94 ； 《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》DGJ08-11-1999 ； 《孔隙水壓力測(cè)試規(guī)程》CECS 55 :93。本次高置換率擠密砂樁復(fù)合地基試驗(yàn)主要內(nèi)容為得到高置換率擠密砂樁復(fù)合地基承載力性能，進(jìn)行60%置換率擠密砂樁復(fù)合地基承 載力試驗(yàn)。如圖1所示，擠密砂樁16采用正方形布置，間距為2. ImX 2. lm，擠密砂樁直徑為 1. 85m，試驗(yàn)平臺(tái)14位于載荷板15正上方并向外延伸。砂樁試驗(yàn)區(qū)布置參照《港口工程地 基規(guī)范》中的附加應(yīng)力傳遞規(guī)律，荷載板15外保留一定量的砂樁，保證復(fù)合地基的應(yīng)力擴(kuò)散 滿足要求，60%置換率擠密砂樁試驗(yàn)區(qū)的外圍砂樁加固深度為10m。加載總量確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并參照《港口工程地質(zhì)勘查規(guī)范》，擠密砂樁容許承載力 可達(dá)到260kPa，其極限承載力為520kPa。荷載板的面積為4. 2mX 4. 2m=17. 64m2，預(yù)估所需 最大加載量為F = AXfu = 17. 64X520=9172 (kN)。試驗(yàn)時(shí)采用錨樁法進(jìn)行加載，如圖2所示，反力系統(tǒng)包括錨樁11和試樁反力架，所 述試樁反力架包括主梁1和邊梁2，主梁1通過(guò)主梁邊梁連接架3、3. Om拉桿5和螺帽7與 邊梁2連接，邊梁2通過(guò)邊梁錨樁連接器4和2. Om拉桿6連接錨樁11的錨樁帽8 ；千斤頂 9通過(guò)圓盤10和傳力桿12將荷載傳到荷載板15，利用荷載板15對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行加載，同 時(shí)將荷載傳遞到錨樁11并最終消散到地基土中，其力的傳遞路線為加載系統(tǒng)一主梁1 —邊 梁2—錨樁11—地基；加載系統(tǒng)包括油壓千斤頂系統(tǒng)、傳力系統(tǒng)兩部分，本次試驗(yàn)加載系統(tǒng)由四只并聯(lián)的 5000kN液壓千斤頂9、一臺(tái)超高壓油泵及相應(yīng)的油路系統(tǒng)(分油器、高壓油管、油嘴、油管接 頭等)組成，荷載由RS-JYC樁基靜載荷測(cè)試儀自動(dòng)控制，由0. 4級(jí)精密壓力表校核；傳力系 統(tǒng)，包括荷載板15和Φ 1000mm ( δ 20mm)傳力桿12以及Φ 1400mm圓盤10，由于擠密砂樁 16間距為2. ImX 2. lm，若荷載板下僅有1根砂樁會(huì)對(duì)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果造成偏差。荷載板15 下擠密砂樁16數(shù)量也不宜過(guò)多，隨著荷載板15面積的增加，錨樁11的抗拔力也隨之增加， 錨樁11要求的打入深度也將增加。另一方面，隨著荷載板15面積的增加，其影響范圍也隨 之增大，砂樁的打設(shè)范圍將增大，這都將會(huì)大幅增加試驗(yàn)成本。所以荷載板15底面尺寸選 為4. 2m X 4. 2m，荷載板15下有4根砂樁?；鶞?zhǔn)系統(tǒng)獨(dú)立于加載系統(tǒng)和操作平臺(tái)，由兩根基準(zhǔn)樁13和基準(zhǔn)梁組成，將基準(zhǔn)樁 13打設(shè)到沉降影響深度以下，達(dá)到在加載過(guò)程中基準(zhǔn)樁13不受地基沉降和外界船只等影 響，樁尖標(biāo)高為-32. 40m左右，采用Φ 1000mm ( δ 14mm)鋼管樁?；鶞?zhǔn)樁13的頂標(biāo)高比測(cè) 試平臺(tái)14高60cm，即+6. 60m，樁長(zhǎng)取39m，基準(zhǔn)梁由2根[36槽鋼組成，一端固定在基準(zhǔn)樁 13上，另一端簡(jiǎn)支在另一根基準(zhǔn)樁13上。由于水下位移量測(cè)系統(tǒng)的精度不夠，將荷載板15四個(gè)角點(diǎn)用Φ 150mm鋼管引出到 測(cè)試平臺(tái)14上，試驗(yàn)過(guò)程中載荷板的沉降通過(guò)4只對(duì)稱布置的位移傳感器，并取其平均值 為載荷板的沉降量，位移傳感器通過(guò)磁性表座固定在基準(zhǔn)粱上。試驗(yàn)測(cè)試要求復(fù)合地基承載力測(cè)試時(shí)，記錄每級(jí)荷載作用下的沉降量，即獲得復(fù)合地基的Q-S曲線。根據(jù)預(yù)估最大荷載將荷載分級(jí)，每級(jí)1000kN，其中第一級(jí)為2000kN。試驗(yàn)加載方式采用慢速維持荷載法。對(duì)沉降量進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)記錄。荷載穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn) 為每小時(shí)沉降量不超過(guò)0. 25mm,且連續(xù)出現(xiàn)兩次。沉降量測(cè)讀時(shí)間加載過(guò)程中，每級(jí)荷載施加后的第一小時(shí)內(nèi)按第5、15、30、45、 60分鐘進(jìn)行測(cè)讀，以后每隔半小時(shí)測(cè)讀一次，每級(jí)荷載在其維持過(guò)程中，保持荷載值的穩(wěn) 定。卸載時(shí)，每級(jí)卸載量為每級(jí)加載量的2倍，進(jìn)行逐級(jí)等量卸載，每級(jí)荷載維持30分鐘， 回彈測(cè)讀時(shí)間為第5、10、20、30分鐘。卸載至零后，測(cè)讀殘余沉降量，直至符合穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)出現(xiàn)下列條件之一時(shí)即終止加載①沉降量急劇增大，荷載 沉降曲線上出現(xiàn)明顯第二拐點(diǎn)；②累計(jì)沉降量已大于荷載板寬度的10%；③某級(jí)荷載作用下荷載板的沉降量大于前一級(jí)荷載的2倍，且經(jīng)M小時(shí)尚未穩(wěn)定； 本次試驗(yàn)在荷載加至13000kN并穩(wěn)定后卸載。以上給出了利用本發(fā)明的水下擠密砂樁復(fù)合地基試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的試驗(yàn)規(guī)范、 試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容、試驗(yàn)流程、試驗(yàn)測(cè)試要求以及本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，通過(guò)上述試驗(yàn)可知本 發(fā)明具有如下優(yōu)勢(shì)(1)加載過(guò)程是靠改變千斤頂?shù)挠蛪簛?lái)完成，可操作性及安全性均較 好。(2)受水流及潮位影響較小，最大程度上消除波流荷載對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.水下擠密砂樁復(fù)合地基試驗(yàn)系統(tǒng)，包括反力系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、基準(zhǔn)系統(tǒng)和測(cè)試平臺(tái)， 其中反力系統(tǒng)包括錨樁和試樁反力架，所述試樁反力架包括主梁和邊梁； 加載系統(tǒng)包括油壓千斤頂系統(tǒng)、傳力系統(tǒng)兩部分，其中加載系統(tǒng)由四只并聯(lián)的液壓千 斤頂、一臺(tái)超高壓油泵及相應(yīng)的油路系統(tǒng)組成，荷載由樁基靜載荷測(cè)試儀自動(dòng)控制，由精密 壓力表校核；傳力系統(tǒng)包括荷載板、傳力桿以及圓盤；基準(zhǔn)系統(tǒng)由兩根基準(zhǔn)樁和基準(zhǔn)梁組成，基準(zhǔn)樁打設(shè)到沉降影響深度以下； 加載系統(tǒng)的千斤頂通過(guò)圓盤和傳力桿將荷載傳到荷載板，利用荷載板對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行 加載，通過(guò)圓盤和試樁反力架將荷載傳遞到錨樁并最終消散到地基土中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下擠密砂樁復(fù)合地基試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括沉降 測(cè)量系統(tǒng)，將荷載板四個(gè)角點(diǎn)用鋼管引出到測(cè)試平臺(tái)上，載荷板的沉降量通過(guò)4只通過(guò)磁 性表座固定在基準(zhǔn)粱上對(duì)稱布置的位移傳感器的平均值獲得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下擠密砂樁復(fù)合地基試驗(yàn)系統(tǒng)，包括反力系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、基準(zhǔn)系統(tǒng)和測(cè)試平臺(tái)，反力系統(tǒng)包括錨樁和試樁反力架，加載系統(tǒng)包括油壓千斤頂系統(tǒng)、傳力系統(tǒng)兩部分，加載系統(tǒng)的千斤頂通過(guò)圓盤和傳力桿將荷載傳到荷載板，利用荷載板對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行加載，通過(guò)圓盤和試樁反力架將荷載傳遞到錨樁并最終消散到地基土中。本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案進(jìn)行加載而具有以下優(yōu)勢(shì)(1)加載過(guò)程是靠改變千斤頂?shù)挠蛪簛?lái)完成，可操作性及安全性均較好。(2)受水流及潮位影響較小，最大程度上消除波流荷載對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。
文檔編號(hào)E02D33/00GK102061712SQ20101061505
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者吳心怡, 尹海卿, 張曦, 徐明賢, 曹金寶, 朱光裕, 章文淵, 顧春光 申請(qǐng)人:中交第三航務(wù)工程局有限公司