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岩土研究院

怎样埋设土压力传感器?

361 2021-12-14 16:04:38

土压力传感器(亦称土压力盒)在基坑工程中被用来测挖土过程中,作用于挡墙上的土压力变化情况,以便及时了解其与土压力设计值的差异,保护支护结构的安全。土压力盒的埋设可以是在挡墙构筑期间,也可以在挡墙完成后进行。若在挡墙完成后进行,由于钻孔位置与挡墙之间不可能直接紧贴,需要保持一段距离,因而测得的数据与挡墙上土压力作用荷载相比具有一定的近似性,这一点上钻孔埋设不及挡墙构筑时同期埋设的方法。

但是,若在挡墙构筑的同时埋设土压力盒,土压力盒需埋设在围护结构的迎土面上。桩墙成槽<孔)后,土压力盒随钢筋笼一起入槽(孔),其面向土层的表面钢膜很容易在水下浇筑过程中被混凝土所包裹,混凝土凝固结硬后,作用在其上的水土压力根本无法由土压力传感器所感应和接收,造成埋设失败。为了解决土压力盒在围护挡墙迎土面上的安装这一难题,工程技术人员提出了许多方法,以下介绍的是几种在国内已有成功先例的埋设方法。

(1)挂布法埋设

将土压力盒按监测方案设定的布设位置,首先安装在预先制备的维尼布或帆布挂帘上,然后将维尼布或帆布平铺在钢筋笼表面并与钢筋笼绑扎牢固。挂帘随钢筋笼一起吊入槽<孔),放入导管水下浇筑混凝土。由于混凝土在挂帘的内侧,流态混凝土的侧向挤压力将挂帘连同土压力盒一起压向土层,随着混凝土液面的上升,混凝土侧压力增大,迫使土压力盒与土层垂直表面密贴。此法的特点是,方法可靠,埋设元件成活率高,缺点是大面积铺设很可能改变量测槽段或桩体的摩擦效应,影响结构受力。

采用挂布法埋设时,布帘要求具有足够的宽度,以保证混凝土不流入布帘的外侧;布帘上可以预先缝制好放置土压力盒的口袋,压力盒放入后进行封口固定;布帘通过纵横分布的绳索将牢固于钢筋笼上;入槽(孔)时要注意对压力盒和引出导线的保护,并确保布帘不被钢筋戳破。

(2)顶入法

顶入法是将土压力盒安装在小型千斤顶端头,将千斤顶水平固定在钢筋笼上,位置对应于土压力量测点(图 130)。钢筋笼吊入槽(孔)后,通过连接管道用气压或液压驱动千斤顶活塞,利用活塞杆将压力盒推向槽壁土层。当读数表明压力盒表面与槽壁土层有所接触后,适当增大推力以读取压力盒初始值,维持该值直至流态混凝土表面抵达压力盒所在标高以上再卸载。顶入法操作简便,效果理想,但需将千斤顶埋入挡墙,加上气压、液压驱动管道,投入成本较高。

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(3)弹入法埋设

弹入法的基本原理与顶入法相似,但其顶力来源于弹簧装置,而不是千斤顶,因此成本可大大降低。图131所示为该装置的构造图,主要由弹簧、刚架和限位插销三部分组成。首先将装有压力盒的机械装置焊接在钢筋笼上,利用限位插销将弹簧压缩,贮存向外的弹力能量,待钢筋笼吊入槽(孔)后,在地面上通过牵引铁丝将限位插销拔除,由弹簧弹力将压力盒推向土层侧壁,根据压力盒读数的变化可判定压力盒安装状况。此法所埋设的压力盒成活率较高,基本上未出现钢膜被混凝土包裹的情况。曾在上海人民广场地下车库地下连续墙监测中首次使用,取得成功。

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对于因施工条件或挡墙结构形式的限制,只能在挡墙完成之后埋设土压力盒的情况。通常采用钻孔法埋设。将土压力盒按照测试位置固定于钢筋骨架或薄形槽钢上,压力盒接触面朝土体一侧,在挡墙外侧0.5m 以外土层中钻孔,沉设带有土压力盒的钢筋骨架或薄形槽钢,引测试导线至地面,然后在孔中填入细砂或与土体性质基本一致的浆液,填充空隙。注意钻孔回填细砂的情况,土压力盒前期测试值一般偏小,这是由于砂子的固结需要一定时间的缘故。