CN104060598B - 一种竖向布置土压力盒的固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖向布置土压力盒的固定装置，在路基工程监测中用于土压力盒的固定。由主体部分(1)、顶部约束部分(2)和固定部分(3)构成，主体部分下端通过支撑板(102)、矩形钢(104)保持下端部的稳固，约束角钢(103)减小了主体板(101)的变形，上端部通过顶部约束部分(2)将固定部分(3)提供的约束力施加于端部，起到稳固的作用。采用本发明竖向布置土压力盒的固定装置，可有效提供一个相对固定体，让土压力盒很好地发挥作用，解决路基监测中竖向土压力盒埋设所碰到的各种问题。本发明装置制作简单，成本低，安装便利。根据现场实测值使用装置安装。测值准确，装置设计合理，可在相关工程中推广使用。

Description

一种竖向布置土压力盒的固定装置

技术领域

本发明涉及路基工程监测设备制造领域，更准确地说为一种竖向布置土压力盒的固定装置，以向竖向布置的土压力盒提供一相对固定面，防止其随土体变形发生共同移动，从而更准确地测试土体的水平向应力变化。

背景技术

土压力盒是一种常见的用于现场测试土体应力的设备，广泛应用于边坡、路基、基坑等岩体工程领域。其本身发展已渐趋成熟，目前最常使用的是振弦式传感器，具有灵敏度高、精度高、稳定性好、价格相对便宜等优点，埋设于挡土墙、抗滑桩、土堤、建筑物、边坡、路基等土体内，即可对内部应力的变化展开长期测试。在工程实践中，多考虑土体侧向应力的变化，所以大部分土压力盒沿竖向布置在土体中。

土压力盒的埋设要求受力面与土体良好接触，而与之相对的另外一个面相对固定，不发生位移。这就要求土压力盒在埋设过程中，其固定面要贴合于某不动体上，以起到稳固的作用。对于竖向布置的土压力盒，往往借助桩体等相对不动体进行安装。例如挡土墙、抗滑桩等结构物，其本身刚度大，变形小，可直接将土压力盒贴置于此类结构物面上，即可获得良好的参数值。在自然斜坡中进行土压力盒安装时，往往需要制作专门的开孔设备和固定装置，才能将土压力盒固定并让其与土体良好接触，但这些装置一般制作方法较复杂，且成本较高、安装繁琐。

在路基工程中，往往需要测试路基填土随沉降及大气环境影响所引起的土体水平应力变化。尤其是近年来，随着我国高速铁路的快速建设，尤其是在特殊土地区修建高速铁路，经常会涉及到特殊土路基研究的问题。为开展相关研究，获取所需的土体应力参量，往往需要开展相应的土体应力现场监测，但由于这方面的应用较少，可参照的埋设技术也十分稀有。部分研究者一般通过借助辅助桩或利用自然斜坡上土压力盒的特制固定设备进行土压力盒的固定和安装，这种方法虽然可行，但是对于高大路堤，要浇筑辅助桩不仅成本高、耗时长，还将影响现场施工；如果使用一些在自然斜坡中使用的特制固定设备进行土压力盒的安装，又往往需要等到路基施工完成后进行，且需要重新开孔，十分麻烦。

发明内容

竖向布置土压力盒的固定装置，在路基工程监测工程中用于土压力盒的固定。由主体部分1、顶部约束部分2和固定部分3构成。主体部分1由钢板和角钢焊接而成，主体板101用于粘贴土压力盒，下部端头垂直焊接于支撑板102中心，紧贴主体板101焊接并同时垂直焊接在支撑板102中心的是约束角钢103；在支撑板102的下部中心，焊接一矩形钢104，上部中心与主体板101焊接部位加设助焊钢板块105。顶部约束部分2呈平置“F”形外形，由角钢焊接而成，整体置于主体板101顶部，端部是用于承放主体板顶端的卡口；卡口为平行排列的两端卡板(201和202)，卡板之间具有与主体板端头厚度相适宜的间隙203；平杆204一段两端卡板垂直相连，另一端靠近端部预开一圆孔205。固定部分3具有“T”形结构，由粗径螺纹钢筋焊接而成，顶部为一短钢筋301，与之相垂直焊接在中心的立杆是长钢筋302；长钢筋302要与圆孔205有相适宜的直径。

主体部分1的主体板101长度按照实际需要确定，宽度大于土压力盒直径2～3cm，厚度需大于等于1cm，具体随长度增大而加厚。

约束角钢103用于稳固主体板101防止其发生较大变形，长度要小于主体板10cm，以预留顶部约束部分2安装的空间。

矩形钢104一方面起到稳固支撑板上部结构的作用，另一方面可减小由土体变形引起的支撑板侧向移动。

助焊钢板块105的设立，主要是为了方便主体板101与支撑板102的焊接，尺寸不宜过大(10cm左右)，能保证焊接后主体板与支撑板连接处不发生断裂损坏即可。

顶部约束部分2起到传递约束力的作用，间隙203与主体部分钢板厚度一致，保证“F”型卡槽与主体部分顶部紧密贴合。

平杆204的长度要保证固定部分3远离“大气影响带”(通常为3m左右)，长度不宜小于3m。

圆孔205孔径不宜小于1cm，具体与长钢筋(螺纹钢筋)直径相一致。

采用本发明竖向布置土压力盒的固定装置，可有效提供一个相对固定体，让土压力盒很好地发挥作用，解决上文所提到竖向土压力盒埋设所碰到的各种问题。本发明装置由简单的钢板、角钢焊接而成，制作简单，成本低，安装便利。最重要的是借助该套装置，可在路基填筑施工过程中完成土压力盒的埋设，无需繁琐的辅助桩浇筑，也无须等到整个施工结束后再开孔埋设，简单可行且节约时间。根据现场实测值，使用这套装置安装的竖向土压力盒测值准确，能够满足路基监测的科研要求。装置设计合理，可在相关工程中推广使用。

附图说明

图1为固定装置整体布置示意图。

图2为主体部分剖向示意图。

图3为顶部约束部分的竖向剖视图。

图4为固定部分的竖向剖视图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构作进一步的详述。

由图1至图4可看到，本发明竖向布置土压力盒的固定装置由主体部分1、顶部约束部分2和固定部分3构成。主体部分1由钢板和角钢焊接而成，主体板101用于粘贴土压力盒，下部端头垂直焊接于支撑板102中心，紧贴主体板101焊接并同时垂直焊接在支撑板102中心的是约束角钢103；在支撑板102的下部中心，焊接一矩形钢104，上部中心与主体板101焊接部位加设助焊钢板块105。顶部约束部分2呈平置“F”形外形，由角钢焊接而成，整体置于主体板101顶部，端部是用于承放主体板顶端的卡口；卡口为平行排列的两端卡板(201和202)，卡板之间具有与主体板端头厚度相适宜的间隙203；平杆204一段两端卡板垂直相连，另一端靠近端部预开一圆孔205。固定部分3具有“T”形结构，由粗径螺纹钢筋焊接而成，顶部为一短钢筋301，与之相垂直焊接在中心的立杆是长钢筋302；长钢筋302要与圆孔205有相适宜的直径。

主体部分1的主体板101长度按照实际需要确定，宽度大于土压力盒直径2～3cm，厚度需大于等于1cm，具体随长度增大而加厚；支撑板102是一块50cm×50cm的方形钢板，厚度1cm即可；约束角钢103焊接时，一直角边垂直于主体板101焊接在靠其中心处，另一直角边与主体板101向平行，在其底端与支撑板102相焊接，长度要小于主体板10cm，以预留顶部约束部分2安装的空间；矩形钢104规格根据主体板长度酌情而定，边长不宜小于10cm；助焊钢板块105尺寸无特殊要求，建议尺寸不宜过大(10cm左右)，能保证焊接后主体板与支撑板连接处不发生断裂损坏即可。

顶部约束部分2连接主体部分1和固定部分3，起到传递约束力的作用。卡板201、202长度取10cm，间隙203与主体部分钢板厚度一致，保证“F”型卡槽与主体部分顶部紧密贴合；平杆204的长度不宜小于3m，要保证固定部分3远离“大气影响带”(通常为3m左右)；圆孔205孔径不宜小于1cm，具体与螺纹钢筋直径相一致。

短钢筋301长度不宜过长，能借助外部工具进行旋转即可。竖向长钢筋302长度不宜小于1.5m，其下端部宜适当打磨，形成一尖头，便于打入或旋入压实土体。

设备安装过程：

1.按照设计要求，当路基填筑至土压力盒预埋标高后，先松铺填筑一层，不碾压；在设计位置开挖大于50cm×50cm的方形坑至预定标高，将坑底面整平，清理干净；在坑中心位置开挖与矩形钢截面尺寸相一致的小孔，孔深至矩形钢长度减去10cm；

2.将整个主体部分搬运至坑内，让矩形钢与开挖小孔对齐，并往下压，如人工不能让矩形钢完全压入土内，可借助钩机等机械或其他工具压入已压好的土层，直至支撑板与坑底完全接触，此时主体板要与路基面相垂直；

3.在主体板光滑的一面上用记号笔画出需要安装土压力盒的位置，开始安装最底部紧贴支撑板处的一个土压力盒：首先将安装位置的主体板打磨光滑，用强力胶水将土压力盒粘贴在预定位置，用工具抵住土压力盒受力面直至固定面与主体板牢牢粘住。等胶水干燥凝固后，开始往坑内填放填筑土体，如果土体呈块状，需敲碎后填放在土压力盒周围。由于靠近土压力盒周围一定范围内机械无法碾压，所以由人工进行击实。击实时，先填放10cm左右厚度的土体，然后用锤子击实，再一层层填土并不断进行人工击实。等土体掩埋整个土压力盒后，连接土压力盒读数装置看其是否有读数，如有读数则填土至松铺层一样高度，由人工击实；如果读数为0，则需击实至产生读数后再填土至松铺层厚度。此时，完成一个土压力盒的埋设，可以进行碾压作业，需注意主体板周围半米内不得让机械靠近，以免造成撞击损坏。

4.等填筑至下一个土压力盒埋设位置时，重复步骤3，直至在竖向完成所有的土压力盒埋设。

5.等路基填土填筑碾压至主体板顶部时，人工挖出一浅沟，沟底与主体板顶部标高一致，方向垂直于主体板光滑面，然后用顶部约束部分的两个卡板卡住主体板的顶部，让二者紧密贴合，同时让平杆平置在路基面上。

6.将固定部分螺纹钢筋穿过顶部约束部分端部预留的圆孔，击打或旋转进压实土体中，让固定部分顶部横置部分与顶部约束部分相贴合。

7.将填土填回浅沟，并适当压实。完成整个埋设。

Claims (4)

1.一种竖向布置土压力盒的固定装置，在路基工程监测中用于土压力盒的固定，其特征在于，由主体部分（1）、顶部约束部分（2）和固定部分（3）构成；主体部分（1）由钢板和角钢焊接而成，主体板（101）用于粘贴土压力盒，下部端头垂直焊接于支撑板（102）中心，紧贴主体板（101）焊接并同时垂直焊接在支撑板（102）中心的是约束角钢（103）；在支撑板（102）的下部中心，焊接一矩形钢（104），上部中心与主体板（101）焊接部位加设助焊钢板块（105）；顶部约束部分（2）呈平置“F”形外形，由角钢焊接而成，置于主体板（101）顶部与之相连，端部是用于承放主体板顶端的卡口；卡口为平行排列的两端卡板（201）和（202），卡板之间具有与主体板端头厚度相适宜的间隙（203）；平杆（204）一段两端卡板垂直相连，另一端靠近端部预开一圆孔（205）；固定部分（3）具有“T”形结构，由粗径螺纹钢筋焊接而成，顶部为一短钢筋（301），与之相垂直焊接在中心的立杆是长钢筋（302）；长钢筋（302）与圆孔（205）有相适宜的直径。

2.根据权利要求1所述的竖向布置土压力盒的固定装置，其特征在于，所述主体部分（1）的主体板（101）长度按照实际需要确定，宽度大于土压力盒直径2～3cm，厚度需大于1cm，具体随长度增大而加厚。

3.根据权利要求1所述的竖向布置土压力盒的固定装置，其特征在于，所述主体部分（1）的约束角钢（103）在焊接时，一直角边垂直于主体板（101）焊接在靠其中心处，另一直角边与主体板（101）相平行，在其底端与支撑板（102）相焊接，长度要小于主体板10cm，以预留顶部约束部分（2）安装的空间。

4.根据权利要求1所述的竖向布置土压力盒的固定装置，其特征在于，所述顶部约束部分（2）的间隙（203）与主体部分钢板厚度一致，保证“F”型卡槽与主体板顶部紧密贴合。