[发明专利]CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩土工程静载测试技术手段，具体涉及一种用于测试路堤荷载柔性基础CFG桩复合地基承载力测试方法及装置。 

背景技术

现行路堤柔性荷载复合地基承载力静载测试方法主要是参考《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)附录B的条款进行测试，而无专门的路基载荷承载力测试技术规范。规范(JGJ79-2012)主要是针对房建工程刚性基础的承载力测试技术，房建刚性基础与路堤柔性基础的荷载传递规律不尽相同。主要表现为：桩、土沉降差异造成复合地基刚性桩产生向上刺入垫层的现象，并伴随负摩阻力产生。路堤荷载作用下，刚性桩均具有上刺现象，导致桩土应力比较小，一般达到10～20；而房建刚性基础刚性桩并无上刺现象，桩土应力比较大，一般为20以上。故发明一种适合路堤荷载的CFG桩复合地基承载力测试技术势在必行。 

现行复合地基静载测试技术采用载荷平板下铺设100～150mm砂垫层，依据K.V.Terzaghi滑动面弹性“中心核”理论，若设CFG桩径为0.2米，砂垫层内摩擦角为35度，计算得到弹性“中心核”最小高度值为140毫米。故铺设薄砂垫层难以模拟桩的向上刺入垫层的实际工况。若增大砂垫层的厚度，试验现场难以压实，加载也会造成砂粒的侧向流动，不能保证其垫层的刚度和厚度，若采用现行静载测试方法用于路堤载荷CFG桩复合地基静载测试势必造成较大的误差。 采用承压板下铺设橡胶垫层的方法解决刚性桩的上刺现象和桩土应力分配问题，符合路堤荷载柔性基础刚性桩的荷载传递规律，能够达到测试目的。 

发明内容

本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种用于测试路堤荷载CFG桩复合地基承载力静载测试方法及装置。 

本发明通过如下技术方案实现的： 

一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置，包括以下组成部分：反力试块、支撑梁、测力计、反力梁、位移计、千斤顶、基准梁、橡胶垫、承压板、土压力计、CFG测试桩，其中，所述CFG测试桩上端自下而上依次同轴布置承压板、橡胶垫、千斤顶、反力梁；所述承压板底面布置土压力计；所述橡胶垫上布置位移计；所述千斤顶与反力梁之间同轴布置测力计；所述反力梁上设置反力试块；反力试块四角通过支撑梁支撑于地面；所述基准梁对称设置于承压板两侧。 

本发明所述橡胶垫的平面尺寸与承压板平面尺寸相等。 

本发明所述承压板为方板或圆板。 

本发明所述一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法，包括以下步骤： 

第一步，计算桩土应力比及桩刺入量，依据CFG桩复合路基静载测试橡胶垫选用表选取橡胶垫； 

第二步，布置CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置，所述CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置包括以下部分组成： 

反力试块、支撑梁、测力计、反力梁、位移计、千斤顶、基准梁、橡胶垫、承压板、土压力计、CFG测试桩，其中，所述CFG测试桩上端自下而上依次同轴布置承压板、橡胶垫、千斤顶、反力梁；所述承压板底面布置土压力计；所述橡胶垫上布置位移计；所述千斤顶与反力梁之间同轴布置测力计；所述反力梁上堆放反力试块；反力试块四角通过支撑梁支撑于地面；所述基准梁对称设置于承压板两侧； 

第三步，对按第二步布置好的测试桩进行分级加载； 

第四步，记录第三步中每级荷载所对应的位移、桩土应力比； 

第五步，根据第四步中得到的数据，确定荷载分级、判稳标准、终载控制； 

第六步，评价桩体承载质量，CFG桩复合地基测试指标承载力、沉降、桩土应力比三项指标是否满足规范和设计要求。 

本发明所述第一步中，依据路堤设计条件，采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载，获得桩土承担荷载即桩土应力比。 

本发明所述第一步中，桩刺入量的确定方法为：分别计算桩向上刺入垫层量、复合地基桩土的差异沉降，对比二者的值，依据两者理论上相等的原则，若计算所得两者差值小于其平均值的15％时，取其均值为桩刺入量，否则重新设计垫层参数。 

本发明桩土应力比的计算公式如下： 

n＝p_p/p_s

其中：p_p——桩顶应力，单位：kPa； 

p_s——与桩顶同一平面处的土体应力，单位：kPa。 

本发明所述桩向上刺入垫层量由CFG桩顶单位压力时的弹性变形指标计算得到，桩向上刺入垫层量的计算公式如下：