一种静压桩加载装置

技术领域

本发明涉及桩基施工领域，尤其涉及一种静压桩加载装置。

背景技术

钢管桩是指将钢管打入或者静压入地基土层中，然后在钢管内浇筑细石混凝土形成的桩基础。在对既有建筑进行改造施工时，施工方经常选择在地基土层内埋入钢管桩，对既有建筑进行加固。

受到施工现场的场地大小和原建筑结构的限制，大型静压桩设备无法进场使用。因此，在现有的施工过程中，施工方基本采用锤击法将钢管打入地基土层中。

但是，锤击法施工会产生噪音和振动，且后期在对桩基承载力进行检测时，需要采用堆放配重的方式，费时费力。

发明内容

为了解决现有技术中无法使用大型静压桩设备，采用锤击法施工则会产生噪音和振动，且费时费力的问题，本发明的目的是提供一种静压桩加载装置。

本发明提供如下技术方案：

一种静压桩加载装置，用于将钢管静压入地基土层，以对原建筑进行加固，所述静压桩加载装置包括第一连接件；

所述第一连接件用于与所述原建筑相连，所述第一连接件的顶部设有加载梁，所述第一连接件的底部设有加载绳；

所述加载梁的下方设有顶升件，所述顶升件与所述加载梁的下表面相抵，所述顶升件用于放置在所述钢管上；

所述加载绳的顶端与所述加载梁相连。

作为对所述静压桩加载装置的进一步可选的方案，所述加载绳的顶端与所述加载梁背向所述第一连接件的一端相连，所述顶升件与所述加载梁的下表面中部相抵。

作为对所述静压桩加载装置的进一步可选的方案，所述加载梁通过第二连接件与所述第一连接件转动连接，且所述加载梁的旋转轴线竖直。

作为对所述静压桩加载装置的进一步可选的方案，所述第二连接件包括螺杆，所述螺杆沿竖直方向设置，所述螺杆上套设有第一螺纹筒和第二螺纹筒，且所述第一螺纹筒不与所述第二螺纹筒直接接触，所述第一螺纹筒与所述加载梁固定连接，所述第二螺纹筒与所述第一连接件固定连接。

作为对所述静压桩加载装置的进一步可选的方案，所述加载梁通过所述第二连接件和所述第一连接件转动设置在所述原建筑的阳角处。

作为对所述静压桩加载装置的进一步可选的方案，所述第一连接件采用连接角钢，所述连接角钢扣合于所述阳角处，所述连接角钢通过连接螺栓与所述原建筑固定连接。

作为对所述静压桩加载装置的进一步可选的方案，所述第一连接件底部固定设置有套筒，所述加载绳穿设于所述套筒内，所述加载绳底端连接有限位件。

作为对所述静压桩加载装置的进一步可选的方案，所述限位件包括成对设置的夹板，两个所述夹板之间通过夹持螺栓相连，所述夹持螺栓上套设有夹持螺母，所述加载绳夹于两个所述夹板之间。

作为对所述静压桩加载装置的进一步可选的方案，所述加载绳底端通过花篮螺栓与所述第一连接件相连。

作为对所述静压桩加载装置的进一步可选的方案，所述顶升件与所述加载梁之间设有加载配块。

本发明的实施例具有如下有益效果：

使用时，施工人员先将第一连接件固定在原建筑上，然后将第一连接件、加载梁和加载绳相互连接，再将顶升件放置在钢管上，并与加载梁的下表面相抵。施工人员控制顶升件顶出，对钢管施加向下的压力，钢管施加于顶升件的反作用力竖直向上。此时加载梁压于顶升件上方，对顶升件形成支撑，保证顶升件能够向钢管输出足够大的压力，直至钢管被静压入地基土层。

加载梁受到来自于顶升件的向上的压力之后，一部分压力直接传递至第一连接件上，另一部分压力则通过加载绳间接传递至第一连接件上，进而由第一连接件传递给原建筑。最终，利用原建筑为顶升件提供足够的支撑力，整体结构简单，易于布置，无需使用大型静压桩设备，并且不会产生噪音和振动。后期在对桩基承载力进行检测时，还可直接利用顶升件来完成，不需要堆放配重，省时省力。

此外，由于加载绳的存在，第一连接件、加载梁、加载绳和顶升件形成杠杆结构，以加载梁为杠杆，以顶升件为杠杆的支点。此时，顶升件施加于加载梁的压力分为两部分传递至第一连接件上，充分利用了加载绳可承受拉力的特性，有效减少了加载梁与第一连接件的连接处的应力，避免加载梁与第一连接件的连接处变形或者开裂，变相地提高了加载梁的承力上限，增强了整个静压桩加载装置的结构强度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种静压桩加载装置的整体结构示意图；

图2示出了图1中A处放大示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种静压桩加载装置中加载梁的受力分析示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种静压桩加载装置的俯视图；

图5示出了图4中B处放大示意图；

图6示出了本发明实施例提供的一种静压桩加载装置中加载绳与第一连接件之间的连接关系示意图；

图7示出了本发明实施例提供的一种静压桩加载装置中限位件的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-第一连接件；110-连接螺栓；120-套筒；200-加载梁；210-通孔；300-加载绳；400-顶升件；410-加载配块；500-第二连接件；510-螺杆；520-第一螺纹筒；521-连接板；530-第二螺纹筒；600-限位件；610-夹板；620-夹持螺栓；630-夹持螺母；700-钢管；800-原建筑。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

请一并参阅图1至图7，本实施例提供一种静压桩加载装置(以下简称为“本装置”)，用于将钢管700静压入地基土层，以进一步形成钢管700桩，对原建筑800进行加固。本装置包括第一连接件100、加载梁200、加载绳300和顶升件400，其中，顶升件400对钢管700施加向下的压力，第一连接件100、加载梁200和加载绳300则借助原建筑800对顶升件400进行支撑。

第一连接件100沿竖直方向设置，且第一连接件100上穿设有多个连接螺栓110，各个连接螺栓110沿竖直方向均匀排列。连接螺栓110垂直钉入原建筑800的墙壁表面或者原建筑800的立柱侧面，将第一连接件100固定在原建筑800上。

加载梁200采用工字钢制成，并沿水平方向设置。加载梁200朝向原建筑800的一端与第一连接件100的顶部相连，加载梁200的另一端则开设有通孔210。通孔210的轴线水平，并与加载梁200的长度方向垂直。

加载绳300采用钢缆，加载绳300的顶端穿过通孔210，系于加载梁200上，加载绳300的底端则与第一连接件100的底部相连。

顶升件400采用千斤顶，使用时放置在钢管700的顶端端面上，并与加载梁200下表面的中部相抵。

使用时，施工人员先将第一连接件100固定在原建筑800上，然后将第一连接件100、加载梁200和加载绳300相互连接，再将顶升件400放置在钢管700的顶端端面上，并与加载梁200的下表面相抵。施工人员控制顶升件400顶出，对钢管700施加向下的压力，钢管700施加于顶升件400的反作用力竖直向上。此时加载梁200压于顶升件400上方，对顶升件400形成支撑，保证顶升件400能够向钢管700输出足够大的压力，直至钢管700被静压入地基土层。

加载梁200受到来自于顶升件400的向上的压力之后，一部分压力直接传递至第一连接件100顶部，剩余的压力则通过加载绳300间接传递至第一连接件100底部，进而由第一连接件100传递给原建筑800。

具体地，加载梁200的受力分析如下：顶升件400对加载梁200施加竖直向上的压力F，第一连接件100对加载梁200施加水平的支持力N和竖直向下的支持力F

最终，利用原建筑800为顶升件400提供足够的支撑力，整体结构简单，易于布置，无需使用大型静压桩设备，并且不会产生噪音和振动。后期在对桩基承载力进行检测时，还可直接利用顶升件400来完成，不需要堆放配重，省时省力。

此外，由于加载绳300的存在，第一连接件100、加载梁200、加载绳300和顶升件400形成杠杆结构，以加载梁200为杠杆，以顶升件400为杠杆的支点。该杠杆结构能够将顶升件400与加载梁200之间的作用力分散至加载梁200两端，分为两部分传递至第一连接件100上。充分利用了加载绳300可承受拉力的特性，有效减少了加载梁200与第一连接件100的连接处的应力，避免加载梁200与第一连接件100的连接处变形或者开裂，变相地提高了加载梁200的承力上限，增强了本装置的整体结构强度。

进一步地，设置在原建筑800周围的钢管700桩往往有多个，为了使本装置能够先后将多个钢管700静压入地基土层，在本实施例中，加载梁200通过第二连接件500与第一连接件100转动连接，且加载梁200的旋转轴线竖直。

施工人员将其中一根钢管700静压入地基土层内之后，将顶升件400转移至另一根钢管700顶端，然后转动加载梁200，使加载梁200再次压于顶升件400上。与此同时，柔性的加载绳300也随加载梁200转移位置，施工人员可以利用本装置将该钢管700静压入地基土层。

在上述过程中，施工人员无需将本装置拆除后重新安装，也不用将连接螺栓110反复钉入原建筑800上不同的位置，大大节省了时间和精力，有效地提高了压入钢管700的效率。

具体地，第二连接件500由螺杆510、第一螺纹筒520和第二螺纹筒530组成。其中，螺杆510沿竖直方向设置。

第一螺纹筒520套设在螺杆510的中部，与螺杆510螺纹配合，第一螺纹筒520的外侧壁上焊接或者一体成型有连接板521。连接板521与第一螺纹筒520的轴线平行，与加载梁200的腹板贴合，且连接板521与加载梁200的腹板之间栓接固定，便于拆装。

第二螺纹筒530成对设置在第一螺纹筒520的两端，两个第二螺纹筒530均套设在螺杆510上，与螺杆510螺纹配合。此外，两个第二螺纹筒530与第一连接件100焊接固定。

沿竖直方向上，第一螺纹筒520无法相对于螺杆510平移，螺杆510也无法相对于第二螺纹筒530平移。因此，顶升件400施加于加载梁200的竖直的压力能够顺利地传递至第一连接件100上。与此同时，第一螺纹筒520能够相对于螺杆510旋转，螺杆510能够相对于第二螺纹筒530旋转，从而实现加载梁200与第一连接件100之间的转动连接。

在加载梁200相对于第一连接件100旋转的过程中，若第一螺纹筒520与螺杆510之间发生相对转动，则第一螺纹筒520与螺杆510会同时沿竖直方向相对移动，若螺杆510与第二螺纹筒530之间发生相对转动，则螺杆510与第二螺纹筒530会同时沿竖直方向相对移动。

总之，第一螺纹筒520与第二螺纹筒530之间的距离会发生变化。为了避免第一螺纹筒520卡住，在本实施例中，第一螺纹筒520与第二螺纹筒530之间预留有长度为10mm的空隙，以保证第一螺纹筒520始终不与第二螺纹筒530接触。

进一步地，为了扩大加载梁200的旋转范围，将第一连接件100设置在原建筑800的阳角处，如墙壁的阳角、立柱的阳角等。相应地，第一连接件100采用连接角钢。连接角钢为等边角钢，连接角钢的两翼与阳角的两个面紧贴，通过连接螺栓110固定在阳角处。

此时，加载梁200通过第二连接件500和第一连接件100转动设置在阳角处，加载梁200的旋转范围接近270°，能够将更多的钢管700静压入地基土层。

进一步地，加载绳300难以通过焊接等方式直接固定在第一连接件100的底部，故在第一连接件100的底部设置套筒120，加载绳300则穿设于套筒120内，并连接有限位件600。

具体地，套筒120沿竖直方向设置，并与第一连接件100焊接固定。加载绳300的底端自上而下地穿过套筒120，然后与限位件600相连。限位件600沿水平方向上的最大长度大于套筒120的内径，无法从套筒120内穿过。

当加载绳300绷紧时，限位件600紧压于套筒120的底端端面上，从而使加载绳300的底端与第一连接件100保持相对固定。

顶升件400对加载梁200施加向上的压力时，会使加载梁200产生小幅度的形变。加载梁200背向第一连接件100的一端上移，使加载绳300张拉，才可通过加载绳300传力。为了保证加载绳300能够分担足够多的压力，需要使加载绳300在静压钢管700前处于张紧状态。拆装本装置时，则需要使加载绳300松弛。

为了调节加载绳300的松紧度，在本实施例中，限位件600由夹板610、夹持螺栓620和夹持螺母630组成。其中，夹板610成对设置，将加载绳300夹在中间。夹持螺栓620穿设于两个夹板610上，且成对设置在加载绳300的两侧。夹持螺母630则套设在对应的夹持螺栓620上，与夹持螺栓620的头部分别抵住两个夹板610相背的一侧。

旋紧夹持螺母630，使两个夹板610相互靠拢，将加载绳300夹紧，即可利用摩擦力固定在加载绳300上。需要调节加载绳300的松紧度时，施工人员先拧松夹持螺母630，将加载绳300释放，然后用锚索张拉机具等设备调整加载绳300上的张力，在合拢夹板610，并使夹板610与套筒120的底端端面相抵，进而使加载绳300保持在该张力下。

进一步地，两个夹板610相对的一侧均设有凹槽。凹槽的横截面呈弧形，使夹板610与加载绳300之间的接触面积增大，二者之间能够更好地受力。

在本申请的另一实施例中，加载绳300的底端也可以通过花篮螺栓与第一连接件100相连。

具体地，第一连接件100底部焊接有吊环，花篮螺栓底端的挂钩勾住吊环，加载绳300的底端则系于花篮螺栓顶端的吊环上。

采用花篮螺栓既能顺利地将加载绳300与第一连接件100相连，又能方便快捷地调节加载绳300上的松紧度。

进一步地，钢管700被压入地基土层的深度往往较大，超出了顶升件400的行程。因此，在顶升件400与加载梁200之间设置有加载配块410。随着钢管700逐渐深入地基土层，不断地在顶升件400与加载梁200之间放入加载配块410，顶升件400通过加载配块410与加载梁200的下表面相抵，加载梁200则始终对顶升件400形成支撑。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。