一种沉入式基础地基承载力测量装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种沉入式基础地基承载力测量装置，包括：壳体，其内中空，所述壳体底部敞开；承压板，其通过伸缩圈连接于所述壳体底部；液压千斤顶，与所述壳体同轴设置在所述壳体内，且所述液压千斤顶的固定端连接于所述壳体的内顶部，所述液压千斤顶的伸缩端连接于所述承压板；数据采集装置，其采集所述液压千斤顶的实时压力值和所述液压千斤顶的伸缩端的实时位移数值。通过本发明获得的沉入式基础的地基极限承载力值与实际地基情况能够较好吻合。通过本发明能得到精确的地基承载力值，对指导沉入式基础施工具有较大益处。本发明能动态测量沉入式基础的地基极限承载力，且结构简单，使用方便。

说明书

技术领域

本发明涉及地基承载力测量领域。更具体地说，本发明涉及一种沉入式基础地基承载力测量装置及其使用方法。

背景技术

沉入式基础下沉控制问题一直是其施工的重难点，而沉入式基础下沉端阻力的评估与其端部的地基极限承载力密切相关。目前一般按照规范规定确定地基极限承载力值，但使用该方法所确定的不同土层的地基极限承载力值为单一不变值，而沉入式基础在下沉过程中伴随着基础内部土体的开挖卸载，因此不同开挖状态下的沉入式基础端部的地基极限承载力值不断改变，显然规范的单一不变的地基承载力值不能满足对沉入式基础下沉端阻力正确评估的需求。目前尚无能够随沉入式基础下沉进行动态量测其极限端阻力的装置，而且对于超深土层更是如此。因此，获得较为准确的沉入式基础的地基承载力及实现动态量测对沉入式基础下沉施工具有较大益处。

发明内容

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种沉入式基础地基承载力测量装置，包括：

壳体，其内中空，所述壳体底部敞开；

承压板，其通过伸缩圈连接于所述壳体底部，以将所述壳体底部密封；所述伸缩圈直径与所述壳体底部尺寸一致；

液压千斤顶，与所述壳体同轴设置在所述壳体内，且所述液压千斤顶的固定端连接于所述壳体的内顶部，所述液压千斤顶的伸缩端连接于所述承压板；

数据采集装置，其采集所述液压千斤顶的实时压力值和所述液压千斤顶的伸缩端的实时位移数值。

根据本发明的一优选实施方案，所述壳体位于沉入式基础下方。

根据本发明的一优选实施方案，液压加载装置通过油管对所述液压千斤顶加压，所述液压加载装置有线/无线连接与所述数据采集装置；

位移传感器实时采集所述液压千斤顶的伸缩端的实时位移数值，所述位移传感器有线 /无线连接与所述数据采集装置。

根据本发明的一优选实施方案，所述液压千斤顶沿其高度方向设有贯通的空腔，以供油管、所述位移传感器和所述数据采集装置的连接线通过。

根据本发明的一优选实施方案，所述伸缩圈为环形折叠状的可伸缩体。

根据本发明的一优选实施方案，所述位移传感器的感应端与所述承压板的上顶面直接接触。

根据本发明的一优选实施方案，液压千斤顶中央圆柱形空腔与所述壳体同轴设置，其直径小于沉入式基础预留空腔直径，并为所述油管孔预留位置。

本发明的另一优选实施方案提供一种沉入式基础地基承载力测量装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、将沉入式基础地基承载力测量装置放置在沉入式基础下方，随着所述沉入式基础下沉至指定土层，停止开挖，使其不再继续下沉；

步骤二、通过所述液压加载装置对所述液压千斤顶输送油压，使所述液压千斤顶的伸缩端伸长，沉入式基础的竖向自重反力将作用到液压千斤顶上，压迫所述承压板压载地基向下运动，此过程中，所述数据采集装置实时采集所述液压加载装置的油压监测值和所述液压千斤顶的伸缩端的位移值；

随着作用在液压千斤顶上的竖直向下的力增加，地基发生破坏，此时的所述液压加载装置的油压监测值即为地基承载力极限值，所述位移传感器上的位移值为最大的竖向位移。

根据本发明的一优选实施方案，还包括以下步骤：

步骤三、将所述液压加载装置的油压缓慢降为零，土压力作用到所述承压板上，使所述承压板推动液压千斤顶向上运动，最终沉入式基础地基承载力测量装置恢复到初始未加载状态；

步骤四、继续让所述沉入式基础下沉至下一指定深度土层后，停止开挖，重复步骤二及步骤三，可得到该地层的地基承载力极限值。

根据本发明的一优选实施方案，所述沉入式基础下沉至指定土层后，对所述沉入式基础内的土体开挖，形成锅底形状，通过将土体开挖呈不同形状的锅底可测量不同工况下的所述沉入式基础端部的地基承载力。

本发明至少包括以下有益效果：通过本发明获得的沉入式基础的地基极限承载力值与实际地基情况能够较好吻合。通过本发明能得到精确的地基承载力值，对指导沉入式基础施工具有较大益处。本发明能动态测量沉入式基础的地基极限承载力，且结构简单，使用方便。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明中沉入式基础的地基承载力测量装置的结构示意图。

图2为本发明中沉入式基础的地基承载力测量装置的其中一种监测过程示意图。

图3为本发明中沉入式基础的地基承载力测量装置的其中一种监测过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1所示，本发明的一优选实施方案提供一种沉入式基础地基承载力测量装置，包括：

壳体100，其内中空，所述壳体100底部敞开；所述壳体100位于沉入式基础150下方；

承压板110，其通过伸缩圈140连接于所述壳体100底部，以将所述壳体100底部密封；所述伸缩圈140直径与所述壳体底部尺寸一致；

液压千斤顶120，与所述壳体同轴设置在所述壳体100内，且所述液压千斤顶120的固定端连接于所述壳体100的内顶部，所述液压千斤顶120的伸缩端连接于所述承压板110；

数据采集装置170，其采集所述液压千斤顶120的实时压力值和所述液压千斤顶的伸缩端的实时位移数值。

常规平板载荷试验是在地表或基坑底面进行试验，测得距离地表或基坑底面一定深度土体的地基承载力，因此设备所测得的承载力值需要依据经验公式进行深度和宽度修正才可作为土体的地基承载力。常规平板载荷试验存在的问题主要是测试深度受到限制，只能在表面进行试验，且所测得的承载力值需要进行修正。

而本装置所测的位置正好在沉入式基础150端部，通过承载板100挤压土体产生破坏，测得该位置处的地基承载力，因此无需进行任何修正。本装置的优点是可以随基础入土深度增加而动态测量基础端部的地基承载力，所测得的承载力无需进行任何经验修正可直接作为基础端部的地基承载力。此外，还可测量任意锅底开挖形式等复杂工况下的基础端部地基承载力。相比常规载荷板试验，具有测试工况更为复杂，测试条件要求更低，可动态测量等优势。

上述实施方案中，所述伸缩圈140实现所述承压板120和所述壳体100侧壁底部的密封连接，避免土壤等外部杂质进入设备内，且所述伸缩圈140可在所述外界压力(比如所述沉入式基础1501重力作用下或者外界其它力作用下)实现压缩，所述伸缩圈140具体可为与所述壳体100直径相同且与所述壳体100等厚的环形折叠状的可伸缩体，其可由橡胶材料制成，所述伸缩圈140与所述壳体100的侧壁的底部及所述承压板110的上顶面边缘密封连接，此处伸缩圈140的主要目的就是保证外部杂质不进入装置内部，起到一定程度的密封作用。在加载过程中，承压板110相对壳体100先向下移动，这要求伸缩圈140 伸展以连接承压板110与壳体100来保证装置密封。在卸载过程中，承压板110已与壳体最大程度脱开，此时承压板110相对壳体100向上移动至恢复初始状态，这要求伸缩圈140 收缩以连接承压板110与壳体100来保证装置密封。

本发明的另一实施方案中，所述壳体100位于沉入式基础150下方，所述沉入式基础150的作用主要是利用其自身重力按压所述壳体100下沉，因此所述沉入式基础150 的结构和材质不做限定，只要其质量可以压着所述壳体100克服土壤阻力下沉即可，可以是混凝土块，也可以是钢铁块，均可。

本发明的另一实施方案中，所述的沉入式基础地基承载力测量装置，其特征在于，液压加载装置160通过油管161对所述液压千斤顶120加压，所述液压加载装置160有线 /无线连接与所述数据采集装置170；位移传感器130实时采集所述液压千斤顶120的伸缩端的实时位移数值，所述位移传感器130有线/无线连接与所述数据采集装置170。

本发明的另一实施方案中，所述液压千斤顶120沿其高度方向设有贯通的空腔，以供油管161、所述位移传感器130和所述数据采集装置170的连接线171通过。

本发明的另一实施方案中，所述位移传感器的感应端与所述承压板110的上顶面直接接触。

本发明的另一实施方案中提供一种沉入式基础地基承载力测量装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、将沉入式基础地基承载力测量装置3放置在沉入式基础150下方，随着所述沉入式基础150下沉至指定土层1；

步骤二、通过所述液压加载装置160对所述液压千斤顶120输送油压，使所述液压千斤顶120的伸缩端伸长，沉入式基础150的竖向自重反力将作用到液压千斤顶120上，压迫所述承压板110压载地基向下运动，此过程中，所述数据采集装置170实时采集所述液压加载装置160的油压监测值和所述液压千斤顶120的伸缩端的位移值；

随着作用在液压千斤顶120上的竖直向下的力增加，地基发生破坏，此时的所述液压加载装置160的油压监测值即为地基承载力极限值，所述位移传感器130上的位移值为最大的竖向位移。

步骤三、将所述液压加载装置160的油压缓慢降为零，土压力作用到所述承压板110 上，使所述承压板110推动液压千斤顶120向上运动，最终沉入式基础地基承载力测量装置3恢复到初始未加载状态；

步骤四、继续让所述沉入式基础150下沉至下一指定深度土层2后，重复步骤二及步骤三，可得到该地层的地基承载力极限值。

通过本发明获得的沉入式基础的地基极限承载力值与实际地基情况能够较好吻合。通过本发明能得到精确的地基承载力值，对指导沉入式基础施工具有较大益处。本发明能动态测量沉入式基础的地基极限承载力，且结构简单，使用方便。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。