一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型

本技术涉及预制桩技术室内模型试验研究领域，尤其涉及一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型。

背景技术：

1、预制桩是常见的桩基础形式，具有施工速度快、质量稳定、节约施工时间和工程成本等优点，被广泛应用于各种工业与民用建筑、铁路、公路、港口、水利等工程领域。

2、预制桩一般采用锤击沉桩、振动沉桩、静力压桩和射水沉桩等方式，其中，锤击沉桩适用于可塑性粘土、砂土、粉土以及松散的碎卵石类土的情况，适用范围交广；振动沉桩适用于可塑性粘土和砂土，当土的抗剪强度因振动作用有较明显降低(特别是砂土地基)时，其沉桩效果最佳；静力压桩仅适用于场地土体较软(如可塑性粘土)的情况，适用范围较小；射水沉桩一般适用于预制桩不易穿透较厚的砂土等硬夹层地基，但不适用于黏性土地基以及施工场地周围有重要建筑的情况。事实上，锤击沉桩、振动沉桩因其适用范围广是最为常见的沉桩方式，但均会产生的震动、噪声污染，如遇较厚硬夹层还会出现断桩、无法沉贯等问题。由此可见，亟需增加适用于预制桩的减阻设计来辅助预制桩高沉贯效率，减少震动、噪声污染，快速穿越较厚硬夹层。

3、采用现场试验方法确定预制桩减阻沉贯设计的工程可行性和各项参数，不仅要编写专项实施方案，还需要协调场地、人员和机械作业，具有试验手续繁琐、试验周期长、试验成本高等问题。针对现场试验落地难的问题，可先采用室内缩尺寸模型试验，明确预制桩减阻沉贯设计的可行性，在此基础上进一步开展预制桩减阻沉贯设计中的各项参数的测试研究，具有试验方案明确、测试便捷、成本低等优点，能在可控的试验成本下探索较优的预制桩减阻沉贯设计方案。因此，基于预制桩减阻沉贯设计的室内缩尺寸模型试验，待开发一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型。

技术实现思路

1、本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提出一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，包括减阻套筒和减阻注浆系统；

3、所述减阻套筒内设有若干减阻通路，各个减阻通路互不连通，每条减阻通路包括注浆阀门、竖向通道、环形通道和注浆口；

4、所述注浆阀门安装于减阻套筒顶部，与减阻注浆系统相互连接，用于控制注浆；

5、所述竖向通道在减阻套筒侧壁内竖向设置，一端连接注浆阀门，另一端连接环形通道；

6、所述环形通道设置于减阻套筒侧壁内的下半部分，不同的减阻通路之间内的环形通道互相平行设置；

7、所述注浆口与环形通道连通，每个环形通道开设若干个注浆口；

8、所述减阻套筒设置在预制桩模型外侧，通过限位板与预制桩模型底部连接，防止沉贯过程中减阻套筒和预制桩模型发生相对位移；

9、所述减阻注浆系统包括减阻材料、管道和压浆装置，管道与每条减阻通路的注浆阀门连接输送减阻材料。

10、进一步地，所述减阻通路的数量为三个，共包括第一注浆阀门、第二注浆阀门、第三注浆阀门、第四注浆阀门、第一竖向通道、第二竖向通道、第三竖向通道、第四竖向通道、第一环形通道、第二环形通道、第三环形通道以及第一注浆口、第二注浆口、第三注浆口，具体结构为：

11、所述第一环形通道、第二环形通道、第三环形通道自下而上平行的设置在减阻套筒内，其中所述第一环形通道设置在减阻套筒的底部；第三环形通道连接有相互对称的第三竖向通道和第四竖向通道；

12、所述第一竖向通道、第二竖向通道、第三竖向通道和第四竖向通道沿减阻套筒侧壁内均匀纵向设置；所述第一竖向通道连通至第一环形通道，所述第二竖向通道连通至第二环形通道；每个竖向通道顶部安装一个注浆阀门；

13、所述第一注浆口开设于第一环形通道、第二注浆口开设于第二环形通道、第三注浆口开设于第三环形通道。

14、进一步地，所述注浆口上安装有单向阀。

15、进一步地，所述竖向通道的直径小于环向通道的直径。

16、进一步地，减阻套筒的内径与预制桩模型外径尺寸一致。

17、进一步地，各个减阻通道之间的环形通道间距由桩长调整。

18、进一步地，所述注浆口的设置数量和间距由预制桩模型的桩径和减阻需求调整。

19、进一步地，各个减阻通路内的注浆阀门与减阻注浆系统协同作业，以调节向不同减阻通路注入减阻材料的压力。

20、进一步地，所述减阻材料包括气体、水或触变泥浆，根据土体条件和减阻沉贯需求选用。

21、本实用新型的有益效果：

22、本实用新型采用减阻套筒能实现预制桩优化减阻沉贯设计的室内缩尺寸模型试验，相较于常规在预制桩模型上预埋减阻通道的方法而言，无需因优化减阻通道设计需要新制作预制桩模型，同时预埋减阻通道制作难度较高、耗时长；基于独立的减阻套筒，可根据预制桩模型，调整减阻套筒的设计参数，灵活适配，高效地解决不同类型预制桩优化减阻沉贯设计试验研究的需要，同时，预制桩可在实验中重复使用，环保节能。

23、本实用新型中减阻套筒的减阻通路设计，各个减阻通路之间不连通的设计，可以实现预制桩模型沉贯至不同深度处均能进行减阻沉贯，不同于常规设计时需要所有注浆孔均没入土体后才能注入减阻材料进行减阻沉贯。

24、本实用新型中减阻通路内的减阻材料注入压力，是通过注浆阀门与减阻注浆系统协同调节注入减阻材料的压力，能实现独立控制各个减阻通路内的减阻材料注入压力的目的，有利于更为精准的预制桩优化减阻沉贯设计研究。

25、本实用新型中减阻套筒的减阻通路的数量，包括注浆口的数量，都可以根据预制桩模型的长度、桩径和减阻沉贯需求进行调整。

26、本实用新型中减阻材料可选用气体、水和触变泥浆，根据土体条件和减阻沉贯需求选用，能满足不同试验需求。

技术特征：

1.一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，其特征在于，包括减阻套筒和减阻注浆系统；

2.根据权利要求1所述的一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，其特征在于，所述减阻通路的数量为三个，共包括第一注浆阀门、第二注浆阀门、第三注浆阀门、第四注浆阀门、第一竖向通道、第二竖向通道、第三竖向通道、第四竖向通道、第一环形通道、第二环形通道、第三环形通道以及第一注浆口、第二注浆口、第三注浆口，具体结构为：

3.根据权利要求2所述的一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，其特征在于，所述注浆口上安装有单向阀。

4.根据权利要求1所述的一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，其特征在于，所述竖向通道的直径小于环向通道的直径。

5.根据权利要求1所述的一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，其特征在于，减阻套筒的内径与预制桩模型外径尺寸一致。

6.根据权利要求1所述的一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，其特征在于，各个减阻通道之间的环形通道间距由桩长调整。

7.根据权利要求1所述的一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，其特征在于，所述注浆口的设置数量和间距由预制桩模型的桩径和减阻需求调整。

8.根据权利要求1所述的一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，其特征在于，各个减阻通路内的注浆阀门与减阻注浆系统协同作业，以调节向不同减阻通路注入减阻材料的压力。

9.根据权利要求1所述的一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，其特征在于，所述减阻材料包括气体、水或触变泥浆，根据土体条件和减阻沉贯需求选用。

技术总结本技术公开了一种用于预制桩的优化减阻沉贯套筒模型，本技术包括减阻套筒、减阻注浆系统；减阻套筒设置在预制桩模型外侧形成沉贯整体；模型箱中布置土体模拟工程场地条件；模型装置在模型箱中通过压桩系统完成沉贯过程；减阻套筒内部有若干减阻通路，减阻通路由注浆阀门、竖向通道、环形通道、注浆口组成，待注浆口随预制桩模型沉贯没入土体后，通过减阻注浆系统向注浆口对应的减阻通路注入减阻材料实现预制桩模型的优化减阻沉贯。本技术中减阻设计能解决预制桩模型遇较大阻力无法快速沉贯的问题，有利于推进预制桩减阻沉贯设计优化相关研究。技术研发人员：魏骁,杨梦琳,李源,赵朝发,郭宁,刘福深受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：20230920技术公布日：2024/6/2