一种沉管灌注桩断桩与加固效果的演示方法技术

本申请提供一种沉管灌注桩断桩与加固效果的演示方法，属于水利工程等基础或基础结构的试验技术领域。所述演示包括4倍桩径灌注桩不断桩演示及不断桩承载力检测、3倍桩径灌注桩断桩演示及断桩事故发生后承载力检测、断桩事故桩加固演示及断桩事故桩加固后承载力检测。将本申请应用于沉管灌注桩断桩与加固效果的演示，可直观显示沉管灌注的断桩与加固效果，具有安全美观、便携性强、贴近教学、操作简单、绿色环保以及多用性、可视化和模拟度高等优点。

A demonstration method of broken pile and reinforcement effect of immersed cast-in-place pile

【技术实现步骤摘要】
一种沉管灌注桩断桩与加固效果的演示方法
本申请涉及一种沉管灌注桩断桩与加固效果的演示方法，属于水利工程等基础或基础结构的试验

技术介绍
随着基础设施建设速度的加快，桩基工程作为基础工程中的一种，在设计和施工工程中显得尤为重要。沉管灌注桩以其施工工期短、造价低在桩基工程中而广泛应用。沉管灌注桩施工难度大，在施工过程受到各种因素的影响，常发生挤桩断裂、缩颈、夹泥等问题，并以土体挤桩导致的水平断裂最为常见，而发生水平断裂桩的工程中，其断桩率达50％以上，给工程带来经济上的损失，因此对沉管灌注桩断桩事故和加固的演示技术指导对预防断桩事故的发生极为重要。沉管灌注桩是隐蔽工程，工艺复杂，为了使施工人员更深入理解，对施工人员的技术指导不能单停留在抽象的理论知识层面上，往往需要借助实体演示模型进行直观的演示。针对桩基工程教学模型的研究，有研究者提出一种钻孔灌注桩教学实体模型及教学演示方法(申请号：CN104091509A)，通过一种钻孔灌注桩教学实体模型，基于静态和动态体现施工场面、施工工艺以及关键工序。但这种模型不能演示桩基工程可能发生的事故及事故处理。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种可实现沉管灌注桩断桩与加固效果的演示方法，该演示方法满足工地对沉管灌注桩断桩事故发生原理及加固处理方法技术指导的需求，并将断桩与加固措施后的效果一并进行演示，以解决施工人员对沉管灌注桩事故发生过程及加固方法理解难得问题，具有安全美观、便携性强、贴近教学、操作简单、绿色环保以及多用性、可视化和模拟度高等优点。具体地，本申请是通过以下方案实现的：一种沉管灌注桩断桩与加固效果的演示方法，所述演示包括4倍桩径灌注桩不断桩演示及不断桩承载力检测、3倍桩径灌注桩断桩演示及断桩事故发生后承载力检测、断桩事故桩加固演示及断桩事故桩加固后承载力检测，(1)4倍桩径灌注桩不断桩演示及不断桩承载力检测：将套管与桩靴连接后沉入4倍桩径灌注桩模型，灌注灌注浆至浇筑设定高度，边取套管与桩靴边继续灌注至拔管高度；将钢筋笼垂直放入4倍桩径灌注桩模型中，抽出套管与桩靴，完成浇筑；将磁感应荷载置于浇筑所得桩顶，指示亮，再将实木荷载置于浇筑所得桩顶，指示灯依旧亮，承载力达标；(2)3倍桩径灌注桩断桩演示及断桩事故发生后承载力检测：将4倍桩径灌注桩模型替换为3倍桩径灌注桩模型，并在底部置入水平推力电磁铁和隆起电磁铁，电磁铁开关与水平推力电磁铁和隆起电磁铁通过固定块中的内置电路连接，将套管与桩靴连接后沉入3倍桩径灌注桩模型，灌注灌注浆至浇筑设定高度，边取套管与桩靴边继续灌注至拔管高度；将钢筋笼垂直放入3倍桩径灌注桩模型中，抽出套管与桩靴，完成浇筑；启动电磁铁开关，水平推力电磁铁和隆起电磁铁产生磁性，固定位置的磁铁位移，隆起磁铁凸起，形成视觉上的中空断裂层，即断桩；将磁感应荷载置于浇筑所得桩顶，指示灯不亮，承载力不达标；(3)断桩事故桩加固演示及断桩事故桩加固后承载力检测：断裂层中插入加固钢筋，并将混合有磁铁屑的加固灌注浆由断裂层下端灌注至充满，抽管完成浇筑；将磁感应荷载置于加固后的断桩事故桩上，指示亮，承载力达标；再放置实木荷载，指示器装置绿色指示灯亮灯，承载力检测达标。在具体操作过程中，演示台机构包括实木底座、实木围板、灌注器具箱、加固材料箱、伸缩杆箱、灌注演示框架、置物板和后置承重板。演示台机构开口向后摆放。从演示台机构正前方看，实木底座位于演示台机构的底部，实木围板位于演示台机构左右两侧，上面用于置放灌注浆拌合机构；灌注器具箱位于演示台机构左端，用于置放灌注器具机构，加固材料箱位于灌注器具箱内部右角端；伸缩杆箱连接于灌注器具箱的右侧，用于置放伸缩杆机构；灌注演示框架右端连接实木围板，左端连接伸缩杆箱，前端可安装地基模拟机构，内部可置放桩模型布置机构和磁动力机构；置物板位于灌注演示框架上端右侧，用于置放承载力测试机构；后置承重板位于灌注演示框架后侧，用于连接并固定桩模型布置机构和磁动力机构。所述地基模拟机构包括灌注演示板、遮挡板、成形桩板、风化岩、砂土、黏土、灌注桩模型可视板和成形桩模型可视板。地基模拟机构是一个塑料透明的板，从地基模拟机构正前方看：从左到右依次布置灌注演示板、遮挡板、成形桩板，灌注演示板和遮挡板可以拆换拼装；灌注演示板由下到上依次布置风化岩、砂土、灌注桩模型可视板；遮挡板由下到上依次布置风化岩、砂土、黏土；成形桩板由下到上依次布置风化岩、砂土、黏土，并在砂土和黏土正中位置布置成形桩模型可视板；灌注演示板、遮挡板、成形桩板上各自布置的风化岩、砂土、黏土，以及灌注演示版上的灌注桩模型可视板和成形桩板上的成形桩模型可视板相互结合，用于视觉上模拟正常的地基土层和桩的位置分布。所述风化岩厚度均为140mm的碎石，砂土厚度均为400mm的砂子，黏土厚度均为360mm的软土。所述灌注桩模型可视板为尖形透明塑料薄板；成形桩模型可视板为尖形透明塑料薄板。所述桩模型布置机构包括灌注演示桩模型机构和成形桩模型机构。灌注演示桩模型机构包括4倍桩径灌注桩模型、3倍桩径灌注桩模型、灌注桩模型桩管、灌注桩模型桩靴、浇筑完成线、就位线、下钢筋线、拔管线、开始浇筑线和沉入套管线。成形桩模型机构包括成形桩模型桩管、成形桩模型桩靴、连接层、内置管道、内置管道口、带孔隔板、孔口、预留插管孔和无孔隔板。灌注演示桩模型机构和成形桩模型机构固定在后置承重板上，顶部与后置承重板平行。4倍桩径灌注桩模型与3倍桩径灌注桩模型并排紧靠，用于演示不断桩和断桩原因。4倍桩径灌注桩模型和3倍桩径灌注桩模型都由灌注桩模型桩管和灌注桩模型桩靴组成。灌注桩模型桩管由上至下依次布置浇筑完成线、就位线、下钢筋线、拔管线、开始浇筑线、沉入套管线，用于灌注演示时灌注工艺顺序的演示，浇筑完成线位于灌注桩模型桩管顶端，沉入套管线位于灌注桩模型桩管底端。成形桩模型桩管位于成形桩模型机构上段，连接成形桩模型桩靴，模拟成形桩的形态；连接层位于成形桩模型桩管中上端位置，内置管道位于连接层的中心位置，并垂直成形桩模型桩管，留有内置管道口，用于连接磁动力机构；成形桩模型机构中有带孔隔板，一个置于成形桩模型桩管顶端，另一个置于连接层顶端，带孔隔板上有两个孔口，前后对称各布置一个，上下各布置的两个带孔隔板孔口对齐，中间设置两个预留插管孔，用于断桩事故桩的加固；无孔隔板位于连接层底端，隔绝连接层。所述4倍桩径灌注桩模型为上部透明塑料圆柱体、下部透明塑料圆锥体；所述3倍桩径灌注桩模型为上部透明塑料圆柱体、下部透明塑料圆锥体。所述浇筑完成线距离灌注桩模型桩管顶端0mm，可标记为蓝色线条；就位线距离灌注桩模型桩管顶端130mm，可标记为红色线条；下钢筋线距离灌注桩模型桩管顶端100mm，可标记为紫色线条；拔管线距离灌注桩模型桩管顶端200mm，可标记为黄色线条；开始浇筑线距离灌注桩模型桩管顶端300mm，可标记为绿色线条；沉入套管线距离灌注桩模型桩管顶端660mm，可标记为黑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沉管灌注桩断桩与加固效果的演示方法，其特征在于：所述演示包括4倍桩径灌注桩不断桩演示及不断桩承载力检测、3倍桩径灌注桩断桩演示及断桩事故发生后承载力检测、断桩事故桩加固演示及断桩事故桩加固后承载力检测，/n（1）4倍桩径灌注桩不断桩演示及不断桩承载力检测：/n将套管与桩靴连接后沉入4倍桩径灌注桩模型，灌注灌注浆至浇筑设定高度，边取套管与桩靴边继续灌注至拔管高度；将钢筋笼垂直放入4倍桩径灌注桩模型中，抽出套管与桩靴，完成浇筑；将磁感应荷载置于浇筑所得桩顶，指示亮，再将实木荷载置于浇筑所得桩顶，指示灯依旧亮，承载力达标；/n（2）3倍桩径灌注桩断桩演示及断桩事故发生后承载力检测：/n将4倍桩径灌注桩模型替换为3倍桩径灌注桩模型，并在底部置入水平推力电磁铁和隆起电磁铁，电磁铁开关与水平推力电磁铁和隆起电磁铁通过固定块中的内置电路连接，将套管与桩靴连接后沉入3倍桩径灌注桩模型，灌注灌注浆至浇筑设定高度，边取套管与桩靴边继续灌注至拔管高度；将钢筋笼垂直放入3倍桩径灌注桩模型中，抽出套管与桩靴，完成浇筑；启动电磁铁开关，水平推力电磁铁和隆起电磁铁产生磁性，固定位置的磁铁位移，隆起磁铁凸起，形成视觉上的中空断裂层，即断桩；将磁感应荷载置于浇筑所得桩顶，指示灯不亮，承载力不达标；/n（3）断桩事故桩加固演示及断桩事故桩加固后承载力检测：/n断裂层中插入加固钢筋，并将混合有磁铁屑的加固灌注浆由断裂层下端灌注至充满，抽管完成浇筑；将磁感应荷载置于加固后的断桩事故桩上，指示亮，承载力达标。/n...

【技术特征摘要】
1.一种沉管灌注桩断桩与加固效果的演示方法，其特征在于：所述演示包括4倍桩径灌注桩不断桩演示及不断桩承载力检测、3倍桩径灌注桩断桩演示及断桩事故发生后承载力检测、断桩事故桩加固演示及断桩事故桩加固后承载力检测，
（1）4倍桩径灌注桩不断桩演示及不断桩承载力检测：
将套管与桩靴连接后沉入4倍桩径灌注桩模型，灌注灌注浆至浇筑设定高度，边取套管与桩靴边继续灌注至拔管高度；将钢筋笼垂直放入4倍桩径灌注桩模型中，抽出套管与桩靴，完成浇筑；将磁感应荷载置于浇筑所得桩顶，指示亮，再将实木荷载置于浇筑所得桩顶，指示灯依旧亮，承载力达标；
（2）3倍桩径灌注桩断桩演示及断桩事故发生后承载力检测：
将4倍桩径灌注桩模型替换为3倍桩径灌注桩模型，并在底部置入水平推力电磁铁和隆起电磁铁，电磁铁开关与水平推力电磁铁和隆起电磁铁通过固定块中的内置电路连接，将套管与桩靴连接后沉入3倍桩径灌注桩模型，灌注灌注浆至浇筑设定高度，边取套管与桩靴边继续灌注至拔管高度；将钢筋笼垂直放入3倍桩径灌注桩模型中，抽出套管与桩靴，完成浇筑；启动电磁铁开关，水平推力电磁铁和隆起电磁铁产生磁性，固定位置的磁铁位移，隆起磁铁凸起，形成视觉上的中空断裂层，即断桩；将磁感应荷载置于浇筑所得桩顶，指示灯不亮，承载力不达标；
（3）断桩事故桩加固演示及断桩事故桩加固后承载力检测：
断裂层中插入加固钢筋，并将混合有磁铁屑的加固灌注浆由断裂层下端灌注至充满，抽管完成浇筑；将磁感应荷载置于加固后的断桩事故桩上，指示亮，承载力达标。


2.根据权利要求1所述的一种沉管灌注桩断桩与加固效果的演示方法，其特征在于：所述4倍桩径灌注桩模型和3倍桩径灌注桩模型都由灌注桩模型桩管和灌注桩模型桩靴组成；灌注桩模型桩管由上至下依次布置浇筑完成线、就位线、下钢筋线、拔管线、开始浇筑线、沉入套管线；
4倍桩径灌注桩模型和3倍桩径灌注桩模型构成灌注演示桩模型机构，与成形桩模型机构配合使用；
所述成形桩模型机构包括成形桩模型桩管、成形桩模型桩靴、连接层、内置管道、内置管道口、带孔隔板、孔口、预留插管孔和无孔隔板，连接层位于成形桩模型桩管中上端位置，内置管道位于连接层的中心位置，并垂直成形桩模型桩管，留有内置管道口，用于连接磁动力机构。


3.根据权利要求2所述的一种沉管灌注桩断桩与加固效果的演示方法，其特征在于：所述浇筑完成线距离灌注桩模型桩管顶端0mm，就位...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱彪，王伟，李娜，严浩然，方睿，
申请(专利权)人：同创工程设计有限公司，绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33