桩基自反力平衡载荷箱及其施工方法与流程

本发明涉及自反力平衡载荷箱领域，具体公开了桩基自反力平衡载荷箱。

背景技术：

1、自反力平衡载荷是一种用于测试桩基承载力的静载荷试验方法。该静载荷试验方法主要是用于检测桩基的承载性能，通过在桩端放置一个荷载箱，荷载箱将桩体分为上下两部分，逐级加载以测试两个部分在荷载作用下的位移参数，从而检测大直径桩的桩端阻力极限值，从而推定单桩竖向抗压极限承载。

2、自平衡法是现在比较先进的静载荷试验方法，但是现有的自反力平衡载荷箱和检测方法也存在一定的缺点：桩基孔成孔后需要下放钢筋笼，钢筋笼下放过程中与孔壁接触刮下大量碎渣，碎渣在桩基孔底无法排出会影响桩基质量，尤其是自反力平衡载荷箱因为要设置液压缸占用较多的空间导致其孔口很窄、相对桩基孔的内径至少小一半，出渣难度更大，所以现在需要一种可以便于出渣的荷载箱结构以及更优的施工方案。

3、申请号201910478973.9公开了一件专利，一种便于排渣的自反力荷载箱及排渣方法，其中自反力荷载箱上设置上定板，下定板分别与上钢筋笼和下钢筋笼焊接固定，在上定板与下定板之间以可侧向外滑的方式设置顶升器，并通过滑动驱动器带动，在后期排渣过程中通过向外侧滑移的方式使得自反力荷载箱内部形成一个与基桩孔直径匹配的排渣孔，避免挡渣，排渣完成后再缩回方便后期通过顶升器实现破坏性试验，这样可以消除残渣对实验的影响，以此得到可供参考的实验数据。该方案中在桩基孔内开挖有一个容纳槽，自反力平衡载荷箱的部分结构可以移动到容纳槽内腾出足够的空间用于排渣，排渣完成后再将移出的结构移动回原位进行试验。上述专利的方式存在一定的缺陷：桩基孔的直径本来就不大，且桩基孔的深度又比较深，很难在桩基孔的下开设一个容纳槽用于供自反力箱的结构变化，所以现在需要另外的方式来解决排渣的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供桩基自反力平衡载荷箱，以解决如何排出桩基孔中粒径较大碎渣的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种桩基自反力平衡载荷箱，包括下固定环形板、上固定环形板、下活动环形板、液压单元和移动单元；所述下固定环形板上设置有用于支撑上固定环形板的支撑柱；所述液压单元和移动单元均设置在下活动环形板上，所述移动单元用于将液压单元推动到下固定环形板上；所述下活环形板能够与下固定环形板卡接；所述下固定环形板的内径小于上固定环形板。本方案中，上固定环形板和下固定环形板的宽度比现有技术中的反力箱小很多，且反力箱的初始状态下并未安装液压缸，所以其在桩基孔内占用的空间较小，对于孔内出渣的影响较小，就可以排出粒径较大的碎渣，保证清孔作业的效率和效果。出渣清孔完成后，再安装下活动环形板、液压单元和移动单元并将液压单元移动到下固定环形板上，后续液压单元就可以提供反力。

4、可选地，所述移动单元包括有若干沿下活动环形板周向均匀布置的第一推动气缸；所述液压单元包括液压缸，所述液压缸与第一推动气缸连接。本方案中，当下活动环形板与下固定环形板卡接完成后，就可以启动第一推动气缸，第一推动气缸将液压缸推动到下固定环形板和上固定环形板之间后，液压缸就可以顶升上固定环形板并施加反力。

5、可选地，所述液压缸包括缸体、保护外壳和输油管，所述保护外壳设置在缸体外部，所述输油管与缸体连通且穿过保护外壳；所述上固定环形板的内侧能够卡接上活动环形板，所述上活动环形板和上固定环形板的底部与保护外壳接触并能够密封保护外壳。本方案与现有技术的不同之处在于，本方案的液压缸和整个载荷箱可以分离，且是在排渣完成后再将液压缸安装到载荷箱中，所以液压缸的密封防水泥进入的性能相对较差。本方案中专门设置有上活动环形板，其是在排渣清孔完成后安装到上固定环形板，作用是增加上固定环形板的宽度，用来密封液压缸的保护外壳，避免水泥进入到保护外壳中，保证液压缸的输出端在顶升时可以不受水泥粘接影响。本方案中的输油管可以采用金属软管或钢管。

6、可选地，所述缸体的输出端上设置有推动机构，所述推动机构包括四个推动柱，其中两个推动柱与上固定环形板的底部接触，两个推动柱与上活动环形板的底部接触；所述推动柱的顶部与保护外壳的顶部齐平。本方案中，采用四个推动柱的目的在于可以同时推动上固定环形板和上活动环形板，然后再由上固定板环形板和上活动环形板对桩基施加反力，施力面积更大，效果更好。

7、可选地，所述支撑柱的上部水平套设有环形垫片，所述上固定环形板设置有第一连接孔，所述支撑柱能够插入到第一连接孔中并使环形垫片与上固定环形板的底部接触。采用本方案，上固定环形板放置在支撑柱上并没有物理连接，所以液压缸对上固定环形板施加压力时不会受到支撑柱的影响。

8、可选地，所述下固定环形板的内侧设置有环形的第一梯槽，所述第一梯槽的底部设置有若干第一卡槽；所述下活动环形板卡设在第一梯槽中，所述下活动环形板的底部设置有能够与第一卡槽卡接的第一卡块；所述上固定环形板的内侧设置有环形的第二梯槽，所述上活动环形板能够卡设在第二梯槽中，所述上活动环形板的底部设置有卡接块，卡接块的底部设置有弧形的卡接槽，所述卡接槽能够与保护外壳的上端卡接。本方案中设置第一梯槽、第二梯槽、第一卡槽、第一卡块、卡接块和卡接槽的作用均在于定位和安装上活动环形板和下活动环形板，使两者的安装更加方便、位置更加精确。其中卡接块和卡接槽还可以起到固定液压缸的作用。

9、可选地，所述保护外壳的顶部涂抹有密封粘胶。采用本方案，当液压缸移动到位后，密封粘胶凝固可以起到一定的密封作用，避免水泥进入。

10、可选地，所述上固定环形板和下固定环形板均设置有若干第一穿孔，所述第一穿孔供钢筋穿过。本方案中，钢筋笼的钢筋可以穿过第一穿孔然后再进行焊接。因为在钢筋笼之间设置了载荷箱，所以钢筋笼的部分钢筋无法连接，这会导致桩基原本钢筋结构改变，影响桩基原本的性能，本方案中设置后可以尽可能的连接更多的钢筋，减少对桩基结构的影响。

11、一种桩基自反力平衡载荷箱的施工方法，包括以下步骤：

12、s1，打孔，采用钻孔设备形成桩基孔；

13、s2，安装钢筋笼和桩基自反力平衡载荷箱，将钢筋笼的上半部分与上固定环形板焊接、钢筋笼的下半部分与下固定环形板焊接，同时钢筋笼的上半部分和下半部分的部分钢筋穿过第一穿孔并焊接固定；

14、s3，下放钢筋笼，将钢筋笼下放到桩基孔中；

15、s4，清孔出渣，采用水冲抽浆的方式清理桩基孔内的碎渣；

16、s5，安装下活动环形板，通过吊装方式将下活动环形板安装到第一梯槽中，同时让第一卡槽和第一卡块卡接，吊装前在液压缸的保护外壳顶部涂抹密封粘胶；

17、s6，移动液压缸，启动第一推动气缸，第一推动气缸将液压缸向下固定环形板的方向推动，直到液压缸到达指定位置；

18、s7，安装上活动环形板，通过吊装方式将上活动环形板安装到第二梯槽中，同时让卡接槽与液压缸的保护外壳卡接；然后等待保护外壳上的密封粘胶凝固；

19、s8，灌注混凝土，灌注混凝土等到桩基成型；

20、s9，向输油管中输送液压油，开始试验。

21、本方案的工作原理及有益效果在于：

22、本方案与现有技术的不同之处在于，本方案中采用液压缸分离的结构，先将载荷箱安装到钢筋笼上然后下方到桩基孔中，再进行清孔出渣作业，然后再放入液压缸。该方式的优点在于，清孔出渣时，载荷箱未安装液压缸，而液压缸是体积最大的结构，所以载荷箱的体积可以设置的较小一点，留出更大的空间用于出渣，就不会出现碎渣堵塞在载荷箱的情况，解决了出渣难的技术问题。本方案中为了在桩基孔内完成液压缸的移动和防水泥密封，设置有下活动环形板和上活动环形板，其中下活动环形板上设置有液压单元和移动单元，移动单元可以将液压缸推动到上固定环形板和下固定环形板之间，然后液压缸再对上固定环形板和上活动环形板施加推力。本方案中为了密封液压缸，还设置有保护外壳，保护外壳上需要涂抹密封粘胶，使保护外壳的上端可以与上固定环形板和上活动环形板密封粘接，避免水泥进入影响液压缸输出端正常运作。