CN212133943U - 一种一体式桩端压力监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式桩端压力监测装置，包括底座、土压力盒和承压板，底座上端面开设有凹槽，凹槽内填充有细砂，细砂内均匀埋设有数个土压力盒，凹槽内竖直向上固接有螺纹连接件；承压板水平置于底座之上，其底面与土压力盒接触，其中部设有中心孔道，中心孔道外围设有与所述螺纹连接件相适配的连接孔道；螺纹连接件穿过连接孔道将底座与承压板连接固定，承压板上端与基桩钢筋笼连接固定；所述土压力盒上连接有信号传输线，信号传输线穿过中心孔道，并沿基桩钢筋笼向上绑扎后与地上数据采集装置连接。本实用新型能够有效解决现有方法利用土压力盒进行桩端压力监测时，无法将土压力盒稳固在桩端的持力层，测量结果误差大、精度低等技术问题。

Description

一种一体式桩端压力监测装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程技术领域，涉及一种基桩桩端压力监测装置，具体指一种一体式桩端压力监测装置。

背景技术

桩底压力测试主要通过在桩底埋设土压力盒进行，现阶段应用最多的是振弦式土压力盒，具有灵敏度高、精度高、稳定性好、价格相对便宜等优点。测试时通过预钻孔成孔后将土压力盒放至所需深度定点监测，然后在孔内回填细砂充填土压力盒周边空间，最后放置钢筋笼并浇筑混凝土。桩端压力通过细砂传递至土压力盒接触面，通过采集振弦式土压力盒的振弦频率变化，获取桩端压力的实时变化情况。

然而，在实际工程中我们发现，现有桩端土压力盒从安装到测量，仍存在以下问题：1、土压力盒直接安放在桩端的持力层表面，缺乏有效的固定措施，当受到不均匀压力作用时极易发生位移或倾斜；如在混凝土浇筑阶段，会受到混凝土的不均匀压力作用出现位移或倾斜，因而无法保证土压力盒的初始测量状态，造成无法准确测量压力大小及方向。2、现有方法仅是在桩底中心位置放置一个土压力盒进行测量，实现的是“点”的测量，而桩端的持力层为面，因而无法准确反映桩端持力层面整体的压力变化情况；尤其是在桩底受不均匀压力作用土压力盒的压力值测试数据误差较大时无法获取真实有效的压力值。3、回填细砂不完全或过度压实均会导致土压力盒测量结果失真，当细砂不完全压实时，“松散”细砂无法将桩底压力有效传递给土压力盒；而当回填细砂过度压实时，土压力盒又会检测不到较小的桩端压力；而现有的安装方法不便于控制回填细砂的压实度，影响检测结果的准确性。4、采用钻孔法进行桩底土压力盒埋设时，在狭窄的现场工作环境下人工埋设的土压力盒“成活率”偏低，误差大、测量数据的可信度难以保证，且人工作业方式使得安装效率低下，在安装时容易损坏土压力盒，影响测量结果的准确性和可靠性的判别及评价。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种一体式桩端压力监测装置，能够有效解决现有方法利用土压力盒进行桩端压力监测时，存在土压力盒固定、保护不当，无法保证初始测量状态，测量结果误差大、精度低等技术问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种一体式桩端压力监测装置，包括底座、土压力盒和承压板，所述底座上端面开设有凹槽，凹槽内填充有细砂，细砂内均匀埋设有数个土压力盒，凹槽内竖直向上固接有螺纹连接件；所述承压板水平置于底座之上，其底面与土压力盒接触，其中部设有中心孔道，中心孔道外围设有与所述螺纹连接件相适配的连接孔道；所述螺纹连接件穿过连接孔道将底座与承压板连接固定，承压板上端与基桩钢筋笼连接固定；所述土压力盒上连接有信号传输线，信号传输线穿过中心孔道，并沿基桩钢筋笼向上绑扎后与地上数据采集装置连接。

优选地，所述土压力盒至少埋置有4个，且均匀布设在同一水平面。

优选地，所述承压板的连接孔道上端设有保护盖，保护盖为倒扣的碗状结构。

优选地，所述底座和承压板均采用钢铁材质制成。

优选地，所述底座、承压板外形及尺寸均与基桩桩孔相适配。

本实用新型的有益效果是：

1、本一体式桩端压力监测装置，能够将土压力盒稳固在桩端的持力层，解决了土压力盒在受不均匀压力作用时易发生位移、倾斜，无法保证土压力盒初始测量状态的问题，显著提高了桩端压力的监测精度。

2、通过本组合式桩端压力监测装置可在桩端埋设数个土压力盒，实现对桩端压力的整体监测，解决了现有桩端压力监测仅能埋设一个土压力盒，无法准确反映桩端持力层面整体的压力变化；本监测装置可以测得桩底压力分布，得出压力最大值和最小值，进一步提高了桩端压力的测量精度。

3、结构设计合理，监测装置整体采用钢铁材质制成，强度大，能够有效地保护压力盒的同时，结构紧凑、占地体积小，可适用于中、短期桩底压力监测。

4、解决了人工安装填埋土压力盒时因土压力盒无固定保护措施，以及土压力盒信号传输线被压断等情况所导致的“成活率”偏低的问题；并且本桩端压力监测装置能够在预钻孔外回填细砂，便于控制回填细砂的压实度，有效避免了因回填细砂的压实度而影响土压力盒测量结果的问题；适用于深度较大的桩孔，直接采用吊装或与基桩钢筋笼焊接方式安放，避免了人工安装填埋土压力盒时存在人身安全隐患。

5、本桩端压力监测装置可在地面上进行标定，由于压力盒固定在组合装置中，在放入桩底的过程中受力工况未改变，因而可以采用标定曲线，解决了现有单个无固定措施的压力盒放入桩孔后无法标定的问题。

附图说明

图1为本实用新型一体式桩端压力监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型一体式桩端压力监测装置底座的结构示意图；

图3为本实用新型一体式桩端压力监测装置中承压板的结构示意图；

图4为安装示意图；

图中：1-底座，2-凹槽，3-细砂，4-土压力盒，5-螺纹连接件，6-承压板，7-中心孔道，8-连接孔道，9-信号传输线，10-保护盖，11-钢筋笼。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型及其效果作进一步阐述。

如图1-4所示，一种一体式桩端压力监测装置，包括底座、土压力盒和承压板，所述底座1上端面开设有凹槽2，凹槽2内填充有细砂3；实际操作中，凹槽2的深度可为10cm，细砂3的填充厚度为8~9cm。细砂3内均匀埋设有数个土压力盒4，土压力盒4至少可埋置有4个，且均匀布设在同一水平面；凹槽内竖直向上固接有螺纹连接件5；所述承压板6水平置于底座1之上，其底面与土压力盒4接触，其中部设有中心孔道7，中心孔道7外围设有与所述螺纹连接件5相适配的连接孔道8；所述螺纹连接件5穿过连接孔道8将底座与承压板6连接固定，承压板6上端与基桩钢筋笼11连接固定；所述土压力盒4上连接有信号传输线9，信号传输线9穿过中心孔道7，并沿基桩钢筋笼11向上绑扎后与地上数据采集装置连接。本组合式桩端压力监测装置，能够将土压力盒稳固在桩端的持力层，解决了土压力盒在受不均匀压力作用时易发生位移、倾斜，无法保证土压力盒初始测量状态的问题，显著提高了桩端压力的监测精度。通过本组合式桩端压力监测装置可在桩端埋设数个土压力盒，实现对桩端压力的整体监测，解决了现有桩端压力监测仅能埋设一个土压力盒，无法准确反映桩端持力层面整体的压力变化；本监测装置可以测得桩底压力分布，得出压力最大值和最小值，进一步提高了桩端压力的测量精度。此外，本桩端压力监测装置可在地面上进行标定，由于压力盒固定在组合装置中，在放入桩底的过程中受力工况未改变，因而可以采用标定曲线，解决了现有单个无固定措施的压力盒放入桩孔后无法标定的问题。

进一步地，所述承压板6的连接孔道8的上端孔口连接有保护盖10，保护盖10为倒扣的碗状结构，且螺纹连接件5与保护盖10之间存在间隙、不接触；一方面能够对贯穿承压板6的螺纹连接件5进行有效保护，避免腐蚀；另一方面，能够有效防止底座的螺纹连接件与上端桩体接触受力，影响底座均匀受力，从而影响检测结果。

更进一步地，所述承压板6为圆盘式钢板，保证承压且不变形，能够将桩底压力有效传递至压力盒，其外缘尺寸比底座尺寸小于1~2cm，以能够将承压板6置于凹槽2内为宜；其上的中心孔道7和连接孔道8均为通孔，分别与信号传输线9和螺纹连接件5间隙适配。底座1和承压板6的外形及尺寸与基桩桩孔相适配，且均采用钢铁材质制成，强度大，能够有效地保护压力盒的同时，结构紧凑、占地体积小，可适用于中、短期桩底压力监测。

本桩端压力监测装置的组装方法，包括以下步骤：

步骤一埋置土压力盒：首先将4个土压力盒4均匀埋设在底座的细砂3内，将承压板6置于底座1上方，通过螺纹连接件5和螺母将二者连接固定，承压板6底面与土压力盒4水平接触，将信号线9由中心孔道7穿出。

步骤二土压力盒初始值标定：包括先粗调和后细调两步，粗调通过调整细砂3层面的平整度使数个土压力盒的初始读数相近；细调通过调节底座与连接组件的螺纹连接件和螺母的紧固度，使数个土压力盒的初始值相等，并记录初始读数；步骤二初始值标定：在压力机调试下，首先通过调整细砂3的平整程度使数个土压力盒的初始读数相近，接着通过调节螺纹连接件和螺母的紧固度，使得数个土压力盒的初始值相等，并记录初始读数；

步骤三安装保护盖：将保护盖10固定安装在承压板6的连接孔道8的上端孔口位置；并将承压板6圆周与凹槽2之间的空隙使用棉絮等填充，防止细砂层3漏出。

本桩端压力监测装置的安装使用方法，包括以下步骤，

步骤一开挖桩孔：根据土压力盒埋置深度开挖基桩桩孔，钻孔至桩端压力监测装置安置深度；

步骤二将钢筋笼11底部与承压板6焊接固定，确保承压板6与钢筋笼垂直；土压力盒4的检测信号线9沿基桩钢筋笼11绑扎至顶端后与地上的数据采集装置连接；

步骤三将上述步骤组装好的桩端压力监测装置和基桩钢筋笼11一同下放至桩孔底部，向桩孔内浇筑混凝土完成基桩建设，即完成式桩端压力监测装置的安装；

步骤六数据处理：监测装置在桩端压力作用下，每个土压力盒的实时数值与其初始数值的差值即为一组桩底压力的监测数据集，各土压力盒数据集的平均值为桩底压力平均值；然后对数据进行修正，剔除测得的实时数值中超出桩底压力平均值25%的数值后，再次求取数据集平均值得到的修正数据即为桩端压力值；根据土力盒不同埋设深度的桩端压力值，画出桩底压力分布，即得到桩底压力的最大值和最小值。

以上实施例仅是示例性的，并不会局限本实用新型，应当指出对于本领域的技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，所做出的其它等同变型和改进，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种一体式桩端压力监测装置，包括底座、土压力盒和承压板，其特征在于：所述底座（1）上端面开设有凹槽（2），凹槽（2）内填充有细砂（3），细砂（3）内均匀埋设有数个土压力盒（4），凹槽内竖直向上固接有螺纹连接件（5）；所述承压板（6）水平置于底座（1）之上，其底面与土压力盒（4）接触，其中部设有中心孔道（7），中心孔道（7）外围设有与所述螺纹连接件（5）相适配的连接孔道（8）；所述螺纹连接件（5）穿过连接孔道（8）将底座与承压板（6）连接固定，承压板（6）上端与基桩钢筋笼（11）连接固定；所述土压力盒（4）上连接有信号传输线（9），信号传输线（9）穿过中心孔道（7），并沿基桩钢筋笼（11）向上绑扎后与地上数据采集装置连接。

2.根据权利要求1所述的一体式桩端压力监测装置，其特征在于：所述土压力盒（4）至少埋置有4个，且均匀布设在同一水平面。

3.根据权利要求1或2所述的一体式桩端压力监测装置，其特征在于：所述承压板（6）的连接孔道（8）上端设有保护盖（10），保护盖（10）为倒扣的碗状结构。

4.根据权利要求1所述的一体式桩端压力监测装置，其特征在于：所述底座（1）和承压板（6）均采用钢铁材质制成。

5.根据权利要求1所述的一体式桩端压力监测装置，其特征在于：所述底座、承压板外形及尺寸均与基桩桩孔相适配。

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