本發(fā)明涉及一種土壓計安裝系統(tǒng)及鋼板樁側(cè)向土壓力狀態(tài)判別的方法，屬于地下工程圍護結(jié)構(gòu)監(jiān)測領域技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

鋼板樁一般是用機械擊打的方式將鋼板樁逐根或成對打入土體中，相鄰的鋼板樁通過特制的鎖口環(huán)環(huán)相扣，形成一系列連續(xù)的樁墻。作為一種柔性圍護結(jié)構(gòu)，鋼板樁墻可以用來擋土或擋水，主要承擔橫向荷載，發(fā)生彎曲變形。相比其他支護結(jié)構(gòu)，鋼板樁墻具有良好的擋土抗?jié)B性能，整體性好，并具有強度高、結(jié)合緊密、速度快、經(jīng)濟合理等特點，在房屋建筑、市政工程、港口碼頭及近海工程施工中有著廣泛的應用。在作為擋土墻應用在土體支護中時，由于鋼板樁是一種典型的柔性支護結(jié)構(gòu)，在受力擠壓過程中會發(fā)生較大的變形。在鄰近地下結(jié)構(gòu)施工時，需要通過預埋在鋼板樁側(cè)面的傳感器來準確、適時掌握鋼板樁所受側(cè)向土壓力的分布狀態(tài)，避免因為過大的變形對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響，保障安全施工。

經(jīng)對現(xiàn)有的技術(shù)文獻檢索，中國專利申請?zhí)枺?00820153224.6，公開日期：2008.9.18，記載了一種“鋼板樁側(cè)向土壓力測試傳感器的保護裝置”，該實用新型公開了一種鋼板樁側(cè)向土壓力測試傳感器的保護裝置，特點是在鋼板樁上對應傳感器的中心鉛垂位置下方設置一排土靴；排土靴由上部為矩形殼體、下部為錐形殼體組合而成。該裝置可以確保側(cè)向土壓力測試傳感器始終處于正常工作狀態(tài)，提高了測試的準確性。但該裝置測試出的數(shù)據(jù)不可避免的存在凹凸效應，也不適用于多點土壓力傳感器的同時安裝。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供土壓計安裝系統(tǒng)，可實現(xiàn)多點土壓計同時安裝，裝置牢靠，不受埋設深度限制，不受地質(zhì)條件限制；進一步地，提供一種利用土壓計安裝系統(tǒng)進行鋼板樁側(cè)向土壓力狀態(tài)判別的方法，傳感器成活率高，數(shù)據(jù)可靠。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種土壓計安裝系統(tǒng)，所述鋼板樁上豎直排布有若干圓孔，所述圓孔的背土面一側(cè)與土壓計保護罩的開口相連接，所述土壓計保護罩為空心圓柱形殼體，其內(nèi)徑與圓孔直徑相同且略大于土壓計的外徑，底部的所述土壓計保護罩與排土靴相連，所述排土靴為尖頭朝下的錐形殼體，相鄰的所述土壓計保護罩之間通過導線保護罩相連通。

所述導線保護罩由一半圓鋼管與鋼板樁表面焊接而成，導線保護罩的軸線與土壓計的圓心連線重合。

所述土壓計保護罩內(nèi)設置有夾箍，所述夾箍由一薄鋼圈和若干緊固件組成，薄鋼圈寬度與土壓計的厚度相同。

所述土壓計保護罩的柱側(cè)面設置有若干連接孔，所述緊固件為與連接孔相螺合的螺栓。

所述排土靴通過加勁板與底部的土壓計保護罩焊接連接。

進一步地，提供一種使用土壓計安裝系統(tǒng)進行鋼板樁側(cè)向土壓力狀態(tài)判別的方法，包括以下步驟：

第一步：根據(jù)所圍護結(jié)構(gòu)的特點，在鋼板樁圍護中選取代表性截面埋設土壓計，根據(jù)鋼板樁的打入深度、場地土層分布情況，確定土壓計在某根鋼板樁上的埋設數(shù)量及位置；

第二步：預制土壓計保護罩，排土靴以及夾箍，然后在第一步所確定的土壓計埋設位置處開設所述圓孔，所述圓孔的圓心在同一軸線上，將所述土壓計保護罩焊接在圓孔位置，所述排土靴與底部的土壓計保護罩焊接；

第三步：將所述土壓計放入到土壓計保護罩中，土壓計的感應膜一面朝著迎土面；

第四步：將所有安裝完畢的土壓計進行編號，并記錄其對應的埋設深度，在所有通過所述導線保護罩引出到地表的導線線頭上粘貼土壓計編號標簽，用導向設備，將此根裝有土壓計的鋼板樁正常打入到土體中的設計深度；

第五步：鋼板樁打入后7-10天，進行土壓力值觀測，繪制不同時刻的土壓力值與深度的關(guān)系曲線；同時根據(jù)監(jiān)測地層的物理力學性質(zhì)參數(shù)，用朗肯土壓力理論計算監(jiān)測深度范圍內(nèi)的主動土壓力及被動土壓力，用靜止土壓力理論計算出靜止土壓力，將計算出來的三種理論土壓力值與測得的土壓力值曲線進行對比，最終確定鋼板樁某時刻側(cè)向土壓力分布所處的狀態(tài)。

第三步中，先將所述土壓計套入夾箍后再放入到土壓計保護罩中，將所述螺栓由土壓計保護罩周圍的連接孔穿入，將所述土壓計、夾箍及土壓計保護罩三者擰緊在一起。

第四步中，將導線保護罩露出地表的開口臨時封蓋，第五步進行土壓力值觀測時打開導線保護罩的臨時封蓋。

本發(fā)明所達到的有益效果：

（1）鋼板樁上的圓孔和土壓計保護罩實現(xiàn)了土壓計在不同深度的多點安裝，使監(jiān)測不受埋設深度限制。

（2）土壓計保護罩、導線保護罩和排土靴實現(xiàn)了對土壓計及其導線的保護，使其在安裝時不易受土層影響，裝置牢靠，傳感器成活率高，不受地質(zhì)條件限制，適用性廣，可以保證土壓計的正常工作。

（3）夾箍及緊固件與土壓計保護罩相配合安裝，確保了土壓計的感應膜面與鋼板樁表面平齊，與感應面高出鋼板樁的設置相比，避免了凹凸效應，數(shù)據(jù)可靠性高。

因此，本發(fā)明所提供的鋼板樁側(cè)向土壓力狀態(tài)判別方法及土壓計安裝系統(tǒng)，裝置牢靠，傳感器成活率高，不受埋設深度限制，不受地質(zhì)條件限制，適用性廣，數(shù)據(jù)可靠性高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的土壓計安裝系統(tǒng)正視圖；

圖2為本發(fā)明中的土壓計安裝系統(tǒng)中部的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明中的土壓計安裝系統(tǒng)底部的側(cè)視圖；

圖4為土壓計示意圖；

圖5為本發(fā)明中排土靴與底部土壓計保護罩的連接示意圖；

圖6為本發(fā)明中的土壓計保護罩俯視圖；

圖7為本發(fā)明中的土壓計保護罩側(cè)視圖；

圖8為本發(fā)明中的導線保護罩剖面圖；

圖9本發(fā)明中實施例的土壓力分布狀態(tài)判別結(jié)果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

某濱江地層中修建道路時，采用了使用了如圖1至3所示的土壓計安裝系統(tǒng)，所述鋼板樁1上豎直排布有3個圓孔2，所述圓孔2的背土面一側(cè)與土壓計保護罩3的開口相連接，所述土壓計保護罩3為空心圓柱形殼體，其內(nèi)徑與圓孔2直徑相同且略大于土壓計10的外徑，底部的所述土壓計保護罩3與排土靴4相連，所述排土靴4為尖頭朝下的錐形殼體，相鄰的所述土壓計保護罩3之間通過導線保護罩5相連通。

如圖8所示，所述導線保護罩5由一半圓鋼管與鋼板樁1表面焊接而成，導線保護罩5的軸線與土壓計10的圓心連線重合。

如圖6和7所示，所述土壓計保護罩3內(nèi)設置有夾箍6，所述夾箍6由一薄鋼圈和若干緊固件7組成，薄鋼圈寬度與土壓計10的厚度相同。所述土壓計保護罩3的柱側(cè)面設置有3個連接孔8，所述緊固件7為與連接孔8相螺合的螺栓。

如圖5所示，所述排土靴4通過加勁板9與底部的土壓計保護罩3焊接連接。

使用該土壓計10安裝系統(tǒng)進行鋼板樁1側(cè)向土壓力狀態(tài)判別，包括以下步驟：

第一步：根據(jù)所圍護結(jié)構(gòu)的特點，在鋼板樁1圍護中選取代表性截面埋設土壓計10，根據(jù)鋼板樁1的打入深度、場地土層分布情況，確定土壓計10在某根鋼板樁1上的埋設數(shù)量及位置；

第二步：預制土壓計保護罩3，排土靴4以及夾箍6，然后在第一步所確定的土壓計10埋設位置處開設所述圓孔2，所述圓孔2的圓心在同一軸線上，將所述土壓計保護罩3焊接在圓孔2位置，所述排土靴4與底部的土壓計保護罩3焊接；

第三步：將所述土壓計10放入到土壓計保護罩3中，土壓計10的感應膜一面朝著迎土面；

第四步：將所有安裝完畢的土壓計10進行編號，并記錄其對應的埋設深度，在所有通過所述導線保護罩5引出到地表的導線11線頭上粘貼土壓計10編號標簽，用導向設備，將此根裝有土壓計10的鋼板樁1正常打入到土體中的設計深度；

第五步：鋼板樁1打入后7天，進行土壓力值觀測，繪制不同時刻的土壓力值與深度的關(guān)系曲線；同時根據(jù)監(jiān)測地層的物理力學性質(zhì)參數(shù)，用朗肯土壓力理論計算監(jiān)測深度范圍內(nèi)的主動土壓力及被動土壓力，用靜止土壓力理論計算出靜止土壓力，將計算出來的三種理論土壓力值與測得的土壓力值曲線進行對比，最終確定鋼板樁1某時刻側(cè)向土壓力分布所處的狀態(tài)。

第三步中，先將所述土壓計10套入夾箍6后再放入到土壓計保護罩3中，將所述螺栓由土壓計保護罩3周圍的連接孔8穿入，將所述土壓計10、夾箍6及土壓計保護罩3三者擰緊在一起。

第四步中，將導線保護罩5露出地表的開口臨時封蓋，第五步進行土壓力值觀測時打開導線保護罩5的臨時封蓋。

鋼板樁1在某時刻側(cè)向土壓力狀態(tài)判別結(jié)果如圖9所示，由圖可以清楚看出，由于使用吹填砂工法對路基進行大面積的回填，作為支護結(jié)構(gòu)的鋼板樁1受到擠壓，運用本發(fā)明給出的判別方法，判定鋼板樁1側(cè)向產(chǎn)生了偏離道路方向被動土壓。

因此，采用本發(fā)明所提供的鋼板樁1側(cè)向土壓力狀態(tài)判別方法及土壓計10安裝系統(tǒng)，具有以下有益效果：

（1）鋼板樁1上的圓孔2和土壓計保護罩3實現(xiàn)了土壓計10在不同深度的多點安裝，使監(jiān)測不受埋設深度限制。

（2）土壓計保護罩3、導線保護罩5和排土靴4實現(xiàn)了對土壓計10及其導線11的保護，使其在安裝時不易受土層影響，裝置牢靠，傳感器成活率高，不受地質(zhì)條件限制，適用性廣，可以保證土壓計10的正常工作。

（3）夾箍6及緊固件7與土壓計保護罩3相配合安裝，確保了土壓計10的感應膜面與鋼板樁1表面平齊，與感應面高出鋼板樁1的設置相比，避免了凹凸效應，數(shù)據(jù)可靠性高。

（4）排土靴4通過加勁板9與底部的土壓計保護罩3焊接連接，確保裝置的牢固性。

（5）導線保護罩5露出地表的開口設置臨時封蓋，可防止檢測期內(nèi)保護罩進水或沙土等堵塞開口。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。