CN101818505B - 沉井刃脚土压力测试方法 - Google Patents

Abstract

一种建筑工程技术领域的沉井刃脚土压力测试方法，通过选取埋设用于测量刃脚土压力的土压力盒点位；在素垫层浇注后立即在选定的点位钻孔；清理并平整钻孔底部，分层向钻孔底部铺入素沙制成素沙层并加水并压实，最后平整素沙层并将土压力盒平放放置于钻孔正中且土压力盒的受力面朝下；引出土压力盒的导线并用素沙覆盖于土压力盒的顶部，压实后与素垫层齐平；将导线引至制作好的的沉井顶部固定并保护；启动土压力盒并测试初值，在沉井下沉期间进行连续测量得到土压力曲线，完成土压力测试。本发明测量精确度有明显提高，且测点的存活率较高。

Description

沉井刃脚土压力测试方法

技术领域

本发明涉及的是一种建筑工程技术领域的方法，具体是一种沉井刃脚土压力测试方法。

背景技术

沉井法是首先在地表制作成一个井筒状的结构物(沉井)，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构的一种地下结构施工方法。沉井法以其占地面积小、开挖不需围护、挖土量少、节约投资；对邻近建筑物影响较小；技术操作简单；施工稳妥可靠等优点，而广泛应用于高大的构筑物的支撑结构和各类泵房或水池、顶管工作井、隧道工作井等的建设。而沉井施工的关键是整个沉井下沉过程中平稳下沉，沉井施工中最重要的是防止不均匀下沉、突沉、控制终沉以及减少对地层的扰动。，而下沉过程中井壁与土的摩阻力和井端阻力是沉井能否顺利下沉的控制因素。故沉井下沉阻力的现场监测对于现场施工具有重大指导意义。而下沉阻力基本由两部分组成：井壁与土的侧摩阻力和刃脚土压力。

目前主要的沉井刃脚土压力测试方法如下：在刃脚钢筋笼制作好之后，将土压力盒预埋进刃脚之内，将土压力盒受力面与即将浇注好的刃脚底面平齐，将导线接引至地面之上，在下沉过程中即可得到刃脚土压力与下沉深度的曲线。这种方法较为简单，费用低廉，工程界采用比较多。但是该种方法有以下的缺点：(1)在浇筑过程中很有可能出现土压力盒埋在沉井结构之内，无法与沉井结构下部土体接触，不能得到准确的刃脚土压力值。(2)刃脚下一般有混凝土素垫层，导致下沉过程中埋在刃脚内土压力盒不一定能直接接触到土，不能保证所测数据的正确性。(3)土压力盒无任何保护措施，极有可能为刃脚下部的素垫层破碎后的水泥块所损坏，测点存活率较低。(4)导线保护措施不足，获得有效数据量小。

经过现有技术文献检索发现，中国专利申请号200710303421.1，发明名称：摩阻力计及其测试方法，公开号：CN101221075，该技术提出的摩阻力计是一种用于沉井施工监测摩阻力的传感器设备，由钢筋应力计、摩阻力板、基座垫板三个主要部件组成。将其安装埋设在沉井井壁外侧表面，在沉井下沉施工的前后和过程中监测沉井的动、静态摩阻力，为沉井设计和沉井法施工研究提供可靠的实测资料，为控制和指导沉井的下沉施工提供必要的实测数据。沉井摩阻力的动态测试采用自动化连续检测方式，通过监测钢筋应力计的荷载，自动推算出单位面积的摩阻力。该发明虽然也是沉井工程中的测试方法，但是用于测试沉井下沉过程中的侧摩阻力，而非刃脚土压力；该发明不能用于沉井刃脚土压力的测试。两者虽然工程领域相同，但是测试对象不同，故不能通用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种沉井刃脚土压力测试方法，该方法克服了以往测试方法可靠性差、精确度低等缺点，具有全面、监测精度高、可获得大量监测数据点和监测装置不易损坏等优点，且所需耗材经济、测试方法方便，大大提高了现场监测的数据精度和成活率，具有较强的实用性和较高的经济性。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下具体步骤：

第一步，选取埋设用于测量刃脚土压力的土压力盒点位。

第二步，在素垫层浇注后立即在选定的点位钻孔。

所述的点位，均位于刃脚正下方，且全面能够沉井的土压力变化性状；如为矩形沉井，点位可选在断点处或边的中点。

所述的钻孔是指：贯穿整个素垫层并取出孔内的水泥芯。

第三步，清理并平整钻孔底部，分层向钻孔底部铺入素沙制成素沙层并加水并压实，最后平整素沙层并将土压力盒平放放置于钻孔正中且土压力盒的受力面朝下。

所述的分层向钻孔底部铺入素沙是指：将下垫沙层分为两至三层，分层均匀铺入、分层严实；并使得上表面平整。

第四步，引出土压力盒的导线并用素沙覆盖于土压力盒的顶部，压实后与素垫层齐平。

所述的引出土压力盒的导线是指：将导线从土压力盒的钢筋笼内部穿过且用钢丝将导线固定于钢筋笼网格的中间部位。

第五步，将导线引至制作好的的沉井顶部固定并保护。

第六步，启动土压力盒并测试初值，在沉井下沉期间进行连续测量得到土压力曲线，完成土压力测试。

所述的土压力盒，量程约为预估最大土压力的1.5倍。

本发明装置结构简单、安装方便、操作简单，设备坚固可靠，经工程实践验证，效果显著。

附图说明

图1为本发明实施例中的装置埋设点位平面图。

图2为本发明实施例中的装置埋设剖面图。

图3为本发明的实施例中监测得到的刃脚土压力曲线；

图中：1素垫层、2沉井结构、3测试孔位、4沉井内土层、5黄沙、6土压力盒、7导线

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

本工程为上海某电厂循环冷却水取排水建筑工程。本工程场地区域属围海吹填形成的陆地，新大堤已筑成，老大堤正在拆除，场地位于新老大堤之间。

沉井工程包括循环水泵房、排水工作井、雨水泵房三座沉井，均布置在围堤内。循环水泵站地下结构平面尺寸为46m×45m，埋深约22m，无上部结构，地下结构为整体式钢筋混凝土箱型结构；排水工作井兼作盾构排水隧道施工的工作井用，平面尺寸为26.4×15.4m，刃角顶面标高-16.50m，地面以上高约4.1m；雨水泵房不设上部结构，运行层标高4.70m，刃角顶面标高-9.30m，平面尺寸26m×22.40m(长×宽)。循泵房及排水井终沉标高位于微承压水层，且均距第⑦承压水层较近。三座沉井的下沉顺序为：循环水泵房→排水工作井→雨水泵房。循环水泵房和排水工作井的刃脚位于灰色砂质粉土，雨水泵房则位于淤泥质粉质粘土中。据地质资料，循泵房及排水井沉井大部分穿越土质较松软的③，④层淤泥质土，对沉井下沉控制要求高。

本发明在该实施例具体测试方法及步骤如下：

1)由于该实施例中沉井均为矩形沉井。故测试中均选取矩形沉井的四个顶点及四边的中点作为土压力盒埋设点。

2)在沉井下素垫层浇注后24小时内，在标定的埋设点，埋设土压力盒。由于在该实施例中使用的土压力盒尺寸为25cm*25cm，故孔位的直径定为30cm。将素垫层贯穿后，取出水泥芯。

3)孔底清渣，将孔底杂物清除平整。并分数层铺入湿黄沙，均匀压实、平整，待沙层高度达到5cm左右厚，使用钢尺测量，使得沙层上表面水平。

4)铺入上覆土层，使得导线不会被垫层摩擦，压实土层，与垫层齐平。

5)将导线从钢筋笼底部孔内穿入，引至钢筋笼顶部，导线均需位于钢筋笼内部，使用铁丝固定，与钢筋的捆扎点远离焊接点。

6)在沉井下沉之前，使用频率读数仪测量下土压力盒初值，并记录。在沉井下沉阶段每天测量，测量频率为两小时/次，在下节制作期间将导线接至其顶部。根据测量值与初值之差，画出变化曲线，得到沉井刃脚土压力变化性质。

在实际监测过程中采用本发明方法的三个沉井的刃脚土压力监测工作受到施工影响较小，导线和土压力均未受损坏，保证了测试数据的成活率，具有较高的测试精度和较强的适用性。

Claims (4)

1.一种沉井刃脚土压力测试方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

第一步，选取埋设用于测量刃脚土压力的土压力盒点位；

第二步，在素垫层浇注后立即在选定的点位钻孔；

第三步，清理并平整钻孔底部，分层向钻孔底部铺入素沙制成素沙层并加水并压实，最后平整素沙层并将土压力盒平放放置于钻孔正中且土压力盒的受力面朝下；

第四步，引出土压力盒的导线并用素沙覆盖于土压力盒的顶部，压实后与素垫层齐平；

第五步，将导线引至制作好的的沉井顶部固定并保护；

第六步，启动土压力盒并测试初值，在沉井下沉期间进行连续测量得到土压力曲线，完成土压力测试。

2.根据权利要求1所述的沉井刃脚土压力测试方法，其特征是，所述的钻孔是指：贯穿整个素垫层并取出孔内的水泥芯。

3.根据权利要求1所述的沉井刃脚土压力测试方法，其特征是，所述的分层向钻孔底部铺入素沙是指：将下垫沙层分为两至三层，分层均匀铺入、分层严实；并使得上表面平整。

4.根据权利要求1所述的沉井刃脚土压力测试方法，其特征是，所述的土压力盒，量程约为预估最大土压力的1.5倍。

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