Z型或u型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法：1)改造常規(guī)的振弦式總土壓力計；2)沿鋼板樁深度方向在需要監(jiān)測的位置切割尺寸大小與應(yīng)力傳感器大小近似的小孔；3)將土壓力計安裝在鋼板樁內(nèi)部并保持其表面與鋼板樁表面一致；4)通過保護(hù)鋼片將土壓力計固定在鋼板樁上面；5)安裝保護(hù)導(dǎo)線和傳感器的三角形槽鋼并進(jìn)行防水處理；6)將所有導(dǎo)線端頭固定在保護(hù)盒內(nèi)。本發(fā)明可以有效監(jiān)測由于鋼板樁Z型或U型截面所造成的拱效應(yīng)，避免由于監(jiān)測儀器和鋼板樁之間由于剛度差異、儀器的松動及導(dǎo)線破損等原因而導(dǎo)致所監(jiān)測到的土壓力監(jiān)測不準(zhǔn)確，對掌握鋼板樁側(cè)向土壓力的發(fā)展及控制相應(yīng)的鋼板樁變形發(fā)展具有重要意義。
【專利說明】Z型或U型截面鋼板粧側(cè)向土壓力監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種側(cè)向土壓力監(jiān)測方法，尤其是涉及一種Z型或U型截面鋼板樁側(cè) 向土壓力監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向土壓力監(jiān)測方法主要有：（1)把土壓力計貼在鋼板樁 表面然后打入土層中；(2)在鋼板樁打入土層中后在靠近鋼板樁的位置沿深度方向鉆孔然 后埋設(shè)土壓力計。第一種監(jiān)測方法雖然簡單易操作，但是在鋼板樁打入土層過程中土壓力 計極其容易遭到破壞，并且由于土壓力計貼在鋼板樁表面不可避免導(dǎo)致凹凸效應(yīng)，因此所 測結(jié)果并不準(zhǔn)確。第二種監(jiān)測方法雖然可以避免土壓力計在打樁過程中遭到破壞，但是其 監(jiān)測到的土壓力并非真正作用在鋼板樁上的土壓力，其結(jié)果并不真實可靠。其次，目前國內(nèi) 所用的土壓力傳感器多屬于鋼弦式或電阻式，精度較差，其所測到土壓力為一個孤立的點 而非一個面，因此并不能真實地反映作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力發(fā)展情況。最后，這些傳統(tǒng) 的監(jiān)測方法并不能考慮由于鋼板樁Z型或U型截面所造成的"拱效應(yīng)"對土壓力發(fā)展的影 響。以上這些因素造成設(shè)計、施工或研究人員很難掌握鋼板樁側(cè)向土壓力真實發(fā)展情況，從 而導(dǎo)致預(yù)測鋼板樁變形發(fā)展的困難，造成不必要的浪費或帶來不必要的損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種監(jiān)測結(jié)果更加 準(zhǔn)確、使用壽命更長的Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法。
[0004] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0005] Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法，采用以下步驟：
[0006] 1)改造常規(guī)的振弦式總土壓力計；
[0007] 2)沿鋼板樁深度方向在需要監(jiān)測的位置切割尺寸大小與應(yīng)力傳感器大小近似的 小孔；
[0008] 3)將土壓力計安裝在鋼板樁內(nèi)部并保持其表面與鋼板樁表面一致；
[0009] 4)通過保護(hù)鋼片將土壓力計固定在鋼板樁上面；
[0010] 5)安裝保護(hù)導(dǎo)線和傳感器的三角形槽鋼并進(jìn)行防水處理；
[0011] 6)將所有導(dǎo)線端頭固定在保護(hù)盒內(nèi)，即可以對Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力 進(jìn)行監(jiān)測。
[0012] 步驟1)對常規(guī)的振弦式總土壓力計進(jìn)行改造，控制壓力計上的應(yīng)力計片的厚度 和剛度與待監(jiān)測的鋼板樁一致，并且在應(yīng)力計片的背面焊接一個保護(hù)鋼片，其作用在于當(dāng) 應(yīng)力計片放進(jìn)鋼板樁上面的切口后，其背后的保護(hù)鋼片可以被焊接在鋼板樁背面，從而對 應(yīng)力計片起到固定和保護(hù)作用。
[0013] 步驟2)是在把鋼板樁打入土層前，在預(yù)先選定的監(jiān)測位置切割小孔，其形狀與使 用的應(yīng)力計片一致，其尺寸比要使用的應(yīng)力計片稍大，以避免把鋼板樁壓入土層過程中應(yīng) 力計片承受軸向壓力作用而遭到破壞。
[0014] 步驟3)中土壓力計的應(yīng)力計片與鋼板樁之間的空隙用柔韌性材料填充密實。 [0015] 步驟5)是在應(yīng)力計片的背面沿深度方向安置一條三角形槽鋼，并將沿同一深度 方向布置的應(yīng)力計片的讀數(shù)導(dǎo)線和傳感器安置在三角形槽鋼中，從而避免在施工過程中傳 感器和導(dǎo)線被破環(huán)。
[0016] 所述的三角形槽鋼的底部用三角形鋼片焊接密封，頂部用泡沫狀具有防水功能的 填充劑進(jìn)行密封。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0018] 1)改造的土壓力計所測的土壓力為一個面，而非一個單獨的點，因此所測到的土 壓力更準(zhǔn)確，更科學(xué)；
[0019] 2)由于應(yīng)力計片安裝在鋼板樁中，且其剛度與厚度與鋼板樁一致，因此有效避免 了由于儀器凸出或凹進(jìn)或施工過程中儀器與圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形不一致所帶來的凹凸效應(yīng)；
[0020] 3)可有效監(jiān)測由于Z型或U型橫截面所造成的"拱效應(yīng)"對側(cè)向土壓力的影響；
[0021] 4)應(yīng)力計片背面的保護(hù)鋼片可以緊密地把土壓力計固定在鋼板樁上面，防止應(yīng)力 計片的松動或脫落；
[0022] 5)三角形槽鋼對傳感器和導(dǎo)線起到很好的保護(hù)作用，可有效避免施工或監(jiān)測過 程中導(dǎo)線和傳感器遭到意外破壞；
[0023] 6)設(shè)置于地面的保護(hù)盒對儀器的裸露在外的導(dǎo)應(yīng)力線起到很好保護(hù)作用，可有效 避免由于氣候或意外情況對導(dǎo)線端頭的損壞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為改造后的振弦式總土壓力計王視結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025] 圖2為改造后的振弦式總土壓力計俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3為改造后的振弦式總土壓力計使用時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖4為對土壓力進(jìn)行監(jiān)測時的示意圖；
[0028] 圖5為圖4中細(xì)節(jié)1的局部放大圖；
[0029] 圖6為圖4中細(xì)節(jié)2的局部放大圖。
[0030] 圖中，1為應(yīng)力計片、2為傳感器、3為導(dǎo)線、4為鋼板樁、5為保護(hù)鋼片、6為三角形 槽鋼。

【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032] 實施例
[0033] Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法，監(jiān)測時如圖4至6所示，采用以下步 驟：
[0034] 1)改造常規(guī)的振弦式總土壓力計，如圖1至3所示，壓力計主要由應(yīng)力計片1、傳 感器2以及導(dǎo)線3組成，改造時控制壓力計上的應(yīng)力計片1的厚度和剛度與待監(jiān)測的鋼板 樁一致，并且在應(yīng)力計片的背面焊接一個保護(hù)鋼片，其作用在于當(dāng)應(yīng)力計片放進(jìn)鋼板樁上 面的切口后，其背后的保護(hù)鋼片可以被焊接在鋼板樁背面，從而對應(yīng)力計片起到固定和保 護(hù)作用；
[0035] 2)在把鋼板樁4打入土層前，在預(yù)先選定的監(jiān)測位置切割小孔，其形狀與使用的 應(yīng)力計片一致，其尺寸比要使用的應(yīng)力計片稍大，以避免把鋼板樁壓入土層過程中應(yīng)力計 片承受軸向壓力作用而遭到破壞；
[0036] 3)將土壓力計安裝在鋼板樁4內(nèi)部并保持其表面與鋼板樁4的表面一致，土壓力 計的應(yīng)力計片1與鋼板樁4之間的空隙用柔韌性材料填充密實；
[0037] 4)通過保護(hù)鋼片5將土壓力計固定在鋼板樁4上面；
[0038] 5)安裝保護(hù)導(dǎo)線和傳感器的三角形槽鋼6并進(jìn)行防水處理，應(yīng)力計片1的背面沿 深度方向安置一條三角形槽鋼6,并將沿同一深度方向布置的應(yīng)力計片的讀數(shù)導(dǎo)線和傳感 器安置在三角形槽鋼6中，從而避免在施工過程中傳感器和導(dǎo)線被破環(huán)，三角形槽鋼6的底 部用三角形鋼片焊接密封，頂部用泡沫狀具有防水功能的填充劑進(jìn)行密封；
[0039] 6)將所有導(dǎo)線端頭固定在保護(hù)盒內(nèi)，即可以對Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力 進(jìn)行監(jiān)測。
[0040] 作為一種常見的柔性支擋結(jié)構(gòu)，鋼板樁能承受較大變形，并且在施工過程中不需 要降水措施，因而適用于地下水位較高或承載力較差的場地。鑒于這些優(yōu)點，鋼板樁（Sheet Pile Walls)被普遍應(yīng)用于基坑開挖、海岸工程、港口工程和交通工程中。鋼板樁設(shè)計理論 往往基于土壓力或彎矩平衡，因此一定量的現(xiàn)場土壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)有助于設(shè)計、施工和科研 人員改善和提高相關(guān)鋼板樁設(shè)計施工水平。由于傳統(tǒng)的監(jiān)測方法導(dǎo)致監(jiān)測儀器在鋼板樁入 土和施工過程中極易遭到破壞且傳統(tǒng)的土壓力傳感器精度不高，到目前為止，只有非常有 限的室內(nèi)或現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)是有關(guān)基坑開挖過程中作用在有支撐或錨桿復(fù)合鋼板樁上的土 壓力分布情況，并且這些監(jiān)測并非直接測量作用在鋼板樁上的土壓力，而是監(jiān)測支撐或錨 桿的內(nèi)力。由于現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的缺乏，從而導(dǎo)致鋼板樁設(shè)計施工困難并且難以對鋼板樁在 施工過程中的變形發(fā)展做出可靠的預(yù)測。
[0041] 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和相關(guān)監(jiān)測儀器的不斷創(chuàng)新，因此有可能對作用在鋼板樁上 的側(cè)向土壓力進(jìn)行準(zhǔn)確地監(jiān)測。對于方法一，不同于傳統(tǒng)的土壓力傳感器，新的振弦式土壓 力傳感器所監(jiān)測是一個相對較大的面積上的土壓力情況而非一個孤立的點，因此所測到的 數(shù)據(jù)更為接近真實土壓力發(fā)展情況。通過對土壓力傳感器的改造，使得傳感器與鋼板樁結(jié) 構(gòu)在監(jiān)測過程中融為一體，從而避免了由于儀器本身的凹凸或儀器和鋼板樁結(jié)構(gòu)變形不一 致而造成的土壓力監(jiān)測不準(zhǔn)確。而位于土壓力傳感器背后的鋼片可以有效地把土壓力儀固 定在鋼板樁中，避免其滑動或脫落。三角形槽鋼的存在使得傳感器和讀數(shù)導(dǎo)線得到很好的 保護(hù)，在樁入土以及施工活動中不易遭到損壞。同時，密封的三角形槽鋼使得導(dǎo)線和傳感器 不會長期浸泡在水中，從而延長了監(jiān)測儀器的使用壽命。
【權(quán)利要求】
1. Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法，其特征在于，該方法采用以下步驟： 1) 改造常規(guī)的振弦式總土壓力計； 2) 沿鋼板樁深度方向在需要監(jiān)測的位置切割尺寸大小與應(yīng)力傳感器大小近似的小 孔； 3) 將土壓力計安裝在鋼板樁內(nèi)部并保持其表面與鋼板樁表面一致； 4) 通過保護(hù)鋼片將土壓力計固定在鋼板樁上面； 5) 安裝保護(hù)導(dǎo)線和傳感器的三角形槽鋼并進(jìn)行防水處理； 6) 將所有導(dǎo)線端頭固定在保護(hù)盒內(nèi)，即可以對Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力進(jìn)行 監(jiān)測。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法，其特征在于，步 驟1)對常規(guī)的振弦式總土壓力計進(jìn)行改造，控制壓力計上的應(yīng)力計片的厚度和剛度與待 監(jiān)測的鋼板樁一致，并且在應(yīng)力計片的背面焊接一個保護(hù)鋼片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法，其特征在于，步 驟2)是在把鋼板樁打入土層前，在預(yù)先選定的監(jiān)測位置切割小孔，其形狀與使用的應(yīng)力計 片一致,其尺寸比要使用的應(yīng)力計片稍大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法，其特征在于，步 驟3)中土壓力計的應(yīng)力計片與鋼板樁之間的空隙用柔韌性材料填充密實。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法，其特征在于，步 驟5)是在應(yīng)力計片的背面沿深度方向安置一條三角形槽鋼，并將沿同一深度方向布置的 應(yīng)力計片的讀數(shù)導(dǎo)線和傳感器安置在三角形槽鋼中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的Z型或U型截面鋼板樁側(cè)向土壓力監(jiān)測方法，其特征在 于，所述的三角形槽鋼的底部用三角形鋼片焊接密封，頂部用泡沫狀具有防水功能的填充 劑進(jìn)行密封。
【文檔編號】E02D1/00GK104110021SQ201410325244
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】譚勇, 蔡超君, 李想 申請人:同濟(jì)大學(xué)