[实用新型]土压力盒埋设装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在土木工程风险评估和控制中监测土压力时的土压力盒应用技术，具体地说，涉及一种土压力盒埋设装置，主要应用于悬壁排桩(如钻孔灌注桩)+深层搅拌桩(如粉喷桩)防渗复合挡护结构的深基坑中。

背景技术

城市地铁车站或高层建筑施工中，场地狭窄，环境边界条件复杂多样。深基坑的开挖直接影响整个工程的安全质量、工期和造价。现代深基坑常采用悬壁排桩，配套采用深层搅拌桩防渗和挡桩间土的复合挡护形式，以防止基坑外原状土破坏而造成周边建筑物毁损及各种管线的安全使用。支挡结构和坑壁界面不同深度的土压力变化是工程项目风险评估和控制的必测项目，一般采用土压力盒直接测量。然而，恶劣的现场工作环境使埋设的土压力盒成活率偏低，测得的数据失真，可信度难以保证，直接影响到监测成果的准确性和可靠性的判别及评价。

究其原因，主要影响因素为：

(1)埋设中的嵌入效应：土压力盒埋设后改变了原来的天然应力场，尤其是土压力盒周围土体中的应力场分布。土压力盒的嵌入效应与其厚径比(土压力盒的厚度：外径)密切相关，受安装工艺制约，要求盒体与结构物表面齐平，无后续扰动。

(2)安装匹配误差：土压力盒感应膜刚度和土体刚度的匹配。大部分土压力盒都是通过对变形挠曲的测量实现了对土压力的测量。土压力盒的感应膜在土压力作用下都会变形挠曲，土压力盒与周围介质的物理及力学性质的差异，影响了土压力的测量精度。

(3)应力集中影响：土压力盒埋设后，土层的填筑压实或多次的土体改良和加固不仅扰动了土体，更使土压力盒过多承担土体中的应力。

(4)环境影响：出厂和室内对压力盒一般采用气压标定(气标)、液体标定(油标)和土介质标定(砂标)，其标定环境和实际测点的环境、温度不一致，标定压力均匀，而工作压力受剪切作用和拱效应分布的影响。

(5)粒径效应：土压力盒尺寸和测量对象土体的粒径比例影响到感应膜表面的应力分布。

特别是采用悬壁排桩+防渗粉喷桩复合支护的深基坑，如果在钻孔灌注桩施工时采用将土压力盒固定在钢筋笼上，无论是水压活塞式埋设法还是挂布法安装土压力盒，钢筋笼吊装和下放过程中，不能控制土压力盒的方向(要求垂直于基坑壁)，而且钢筋笼和钻孔壁摩擦碰撞产生冲击压力，使土压力盒弹性膜片过载产生永久性变形而报废；受钻孔机械性能和土质条件的限制，埋设部位的孔壁面平整度凹凸无法修平，不能保证土压力盒与孔壁面紧密接触，土压力盒与护壁之间有泥浆残留；水下混凝土或砂浆流态压力作用，将盒体包裹。更为严重的是，粉喷桩施工是通过深层搅拌机边钻进边将粉状水泥等材料用压缩空气输送到软弱的地基土中，利用钻头叶片将水泥材料与软土强制搅拌，经过一系列物理化学反应形成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土桩。强制搅拌损伤盒体膜片、搅拌压力使膜片变形不可逆转，或水泥浆体包裹而报废。可见，为评估深基坑施工中的风险，制定控制措施，关键是获取真实的土压力信息参数。因此，开发一种土压力盒埋设装置，和采用适配的埋设方法及测试方法十分必要。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种土压力盒埋设装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一、土压力盒埋设装置

本土压力盒埋设装置由底座和滑动推进导轨组成；底座在滑动推进导轨上自由滑动。

底座包括土压力盒底靴、导向轨轮、引线管槽和连接缀板；

土压力盒底靴固定在由两个连接缀板加强的两根平行的导向轨轮上，在土压力盒底靴的上沿设置有引线管槽；

滑动推进导轨包括U型导向滑槽、连接钢板、限位板、转向轴、转向钢丝、刚性连接板和L型螺杆；

两根平行的U型导向滑槽通过连接钢板组成整体刚架，在U型导向滑槽的腹板上开槽安装有限位板，限位板和转向轴焊接在一起，转向钢丝连接在转向轴上，刚性连接板通过螺栓固定在U型导向滑槽的一端，连接钢板的钻孔穿入L型螺杆。

土压力盒埋设装置的工作原理：

土压力盒的电缆从压力盒底靴上引线管槽穿入，用专用金属粘接胶水粘接土压力盒与土压力盒底靴后，将底座的导向轨轮从滑动推进导轨端部插入U型导向滑槽，到达指定的安装位置后，拉紧转向钢丝，带动转向轴转动限位板固定底座；通过L型螺杆纵向接长滑动推进导轨，并固定刚性连接板；在钻孔中送入底座和滑动推进导轨，待土压力盒到达指定的安装位置后，松动转向钢丝，带动转向轴和限位板，将底座与滑动推进导轨脱离。

本实用新型具有下列优点和积极效果：