[发明专利]一种模拟预制桩锤击沉桩的试验装置

说明书

本发明属于地基基础工程技术领域，涉及一种模拟预制桩锤击沉桩的试验装置，原状土约束装置包括原状土、顶盖、第一对开半膜、第二对开半膜、管卡、刚性底座、立杆和螺母，锤击装置由手柄、导杆、穿心锤、锤垫和带刻度探针自上而下依次连接组成，第一对开半膜和第二对开半膜通过管卡固定，原状土置于第一对开半膜和第二对开半膜围成的空腔内并放置在刚性底座上，刚性底座上设有立杆，立杆的顶端设有螺纹，原状土的顶部置有顶盖，顶盖穿过立杆通过螺母固定；其装置结构简单，操作方便，既能保证试验结果准确，又能观察打桩对周边岩土体的影响，为实际施工提供参考。

技术领域:

本发明属于地基基础工程技术领域，涉及一种模拟预制桩锤击沉桩的试验装置，可模拟在土层、尤其是风化岩中的打桩过程，能够准确记录打桩过程中的锤击数和贯入深度，精确计算打桩能量，同时可以观察预制桩施工过程中对桩周岩土体变形的影响。

背景技术:

锤击沉桩是利用桩锤的冲击能量克服桩周土阻力将预制桩打入预定深度或持力层的一种方法，因其具有起吊就位方便、打桩效率高而被广泛使用。目前，在现场锤击沉桩后，如需观测锤击沉桩对持力层土体的扰动程度，研究锤击法对桩基承载性能的影响，常用的方法是必须将桩取出，然后钻取桩周或桩端岩土芯样，方能观测桩周土体的损伤情况，而且期间还不能排除取桩、钻取芯过程对岩/土芯样本的二次扰动破坏的可能性。

此外，锤击沉桩必须以贯入度控制为准，然而锤击沉桩采用连续锤击的方式将桩身打入地层中，锤击施工具有持续时间长，速度快，高能量的特性，无法准确得到锤击能量与锤击数、贯入深度的关系，现有静力触探试验虽能大致模拟静压沉桩，但难以保证贯入过程中的垂直度，且无法观测桩周岩土体的损伤情况。因此，急需设计一种模拟预制桩锤击沉桩的试验装置及其方法。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，设计一种模拟预制桩锤击沉桩的试验装置，既能保证模拟锤击沉桩过程中预制桩的垂直度，又能实时观测沉桩后桩周土体损伤情况。

为了实现上述目的，本发明所述模拟预制桩锤击沉桩的试验装置包括原状土约束装置和锤击装置两部分，其中原状土约束装置包括原状土、顶盖、第一对开半膜、第二对开半膜、管卡、刚性底座、立杆和螺母，锤击装置由手柄、导杆、穿心锤、锤垫和带刻度探针自上而下依次连接组成，第一对开半膜和第二对开半膜通过管卡固定，原状土置于第一对开半膜和第二对开半膜围成的空腔内并放置在刚性底座上，刚性底座上设有立杆，立杆的顶端设有螺纹，原状土的顶部置有顶盖，顶盖穿过立杆通过螺母固定。

进一步的，所述刚性底座为圆柱体，四根立杆在刚性底座成十字型分布设置。

进一步的，所述顶盖的厚度为10cm，中心设有比带刻度探针直径大1mm的圆孔作为导孔，使用时带刻度探针插入导孔内；顶盖的四周开有与立杆位置、尺寸相对应的凹槽。

进一步的，所述带刻度探针与原状土的直径比为1：50～1:80。

本发明模拟预制桩锤击沉桩试验的具体过程为：

(1)在施工现场钻孔取样得到取样岩芯，并用塑料薄膜包裹防止水分流失；

(2)用削土刀对现场取样岩芯进行加工得到原状土，使原状土1上下两端水平且无裂痕和凹痕；

(3)用第一对开膜和第二对开膜将原状土包裹，并用管卡绑扎牢固，然后置于刚性底座上，以此模拟预制桩锤击施工时的边界条件；

(4)将顶盖盖在第一对开膜与第二对开膜上，并使立杆插入顶盖的凹槽内并拧上螺母，使刚性底座与顶盖连为一体，防止二者产生相对错动；

(5)将带刻度探针插入顶盖的导孔内并保持垂直，提起穿心锤，使其沿导杆自由落体，随着穿心锤反复锤击锤垫，将带刻度探针送入原状土中；