土壓力傳感器(亦稱土壓力盒)在基坑工程中被用來(lái)測(cè)挖土過程中,作用于擋墻上的土壓力變化情況,以便及時(shí)了解其與土壓力設(shè)計(jì)值的差異,保護(hù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。土壓力盒的埋設(shè)可以是在擋墻構(gòu)筑期間,也可以在擋墻完成后進(jìn)行。若在擋墻完成后進(jìn)行,由于鉆孔位置與擋墻之間不可能直接緊貼,需要保持一段距離,因而測(cè)得的數(shù)據(jù)與擋墻上土壓力作用荷載相比具有一定的近似性,這一點(diǎn)上鉆孔埋設(shè)不及擋墻構(gòu)筑時(shí)同期埋設(shè)的方法。
但是,若在擋墻構(gòu)筑的同時(shí)埋設(shè)土壓力盒,土壓力盒需埋設(shè)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的迎土面上。樁墻成槽<孔)后,土壓力盒隨鋼筋籠一起入槽(孔),其面向土層的表面鋼膜很容易在水下澆筑過程中被混凝土所包裹,混凝土凝固結(jié)硬后,作用在其上的水土壓力根本無(wú)法由土壓力傳感器所感應(yīng)和接收,造成埋設(shè)失敗。為了解決土壓力盒在圍護(hù)擋墻迎土面上的安裝這一難題,工程技術(shù)人員提出了許多方法,以下介紹的是幾種在國(guó)內(nèi)已有成功先例的埋設(shè)方法。
(1)掛布法埋設(shè)
將土壓力盒按監(jiān)測(cè)方案設(shè)定的布設(shè)位置,首先安裝在預(yù)先制備的維尼布或帆布掛簾上,然后將維尼布或帆布平鋪在鋼筋籠表面并與鋼筋籠綁扎牢固。掛簾隨鋼筋籠一起吊入槽<孔),放入導(dǎo)管水下澆筑混凝土。由于混凝土在掛簾的內(nèi)側(cè),流態(tài)混凝土的側(cè)向擠壓力將掛簾連同土壓力盒一起壓向土層,隨著混凝土液面的上升,混凝土側(cè)壓力增大,迫使土壓力盒與土層垂直表面密貼。此法的特點(diǎn)是,方法可靠,埋設(shè)元件成活率高,缺點(diǎn)是大面積鋪設(shè)很可能改變量測(cè)槽段或樁體的摩擦效應(yīng),影響結(jié)構(gòu)受力。
采用掛布法埋設(shè)時(shí),布簾要求具有足夠的寬度,以保證混凝土不流入布簾的外側(cè);布簾上可以預(yù)先縫制好放置土壓力盒的口袋,壓力盒放入后進(jìn)行封口固定;布簾通過縱橫分布的繩索將牢固于鋼筋籠上;入槽(孔)時(shí)要注意對(duì)壓力盒和引出導(dǎo)線的保護(hù),并確保布簾不被鋼筋戳破。
(2)頂入法
頂入法是將土壓力盒安裝在小型千斤頂端頭,將千斤頂水平固定在鋼筋籠上,位置對(duì)應(yīng)于土壓力量測(cè)點(diǎn)(圖 130)。鋼筋籠吊入槽(孔)后,通過連接管道用氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)千斤頂活塞,利用活塞桿將壓力盒推向槽壁土層。當(dāng)讀數(shù)表明壓力盒表面與槽壁土層有所接觸后,適當(dāng)增大推力以讀取壓力盒初始值,維持該值直至流態(tài)混凝土表面抵達(dá)壓力盒所在標(biāo)高以上再卸載。頂入法操作簡(jiǎn)便,效果理想,但需將千斤頂埋入擋墻,加上氣壓、液壓驅(qū)動(dòng)管道,投入成本較高。
(3)彈入法埋設(shè)
彈入法的基本原理與頂入法相似,但其頂力來(lái)源于彈簧裝置,而不是千斤頂,因此成本可大大降低。圖131所示為該裝置的構(gòu)造圖,主要由彈簧、剛架和限位插銷三部分組成。首先將裝有壓力盒的機(jī)械裝置焊接在鋼筋籠上,利用限位插銷將彈簧壓縮,貯存向外的彈力能量,待鋼筋籠吊入槽(孔)后,在地面上通過牽引鐵絲將限位插銷拔除,由彈簧彈力將壓力盒推向土層側(cè)壁,根據(jù)壓力盒讀數(shù)的變化可判定壓力盒安裝狀況。此法所埋設(shè)的壓力盒成活率較高,基本上未出現(xiàn)鋼膜被混凝土包裹的情況。曾在上海人民廣場(chǎng)地下車庫(kù)地下連續(xù)墻監(jiān)測(cè)中首次使用,取得成功。
對(duì)于因施工條件或擋墻結(jié)構(gòu)形式的限制,只能在擋墻完成之后埋設(shè)土壓力盒的情況。通常采用鉆孔法埋設(shè)。將土壓力盒按照測(cè)試位置固定于鋼筋骨架或薄形槽鋼上,壓力盒接觸面朝土體一側(cè),在擋墻外側(cè)0.5m 以外土層中鉆孔,沉設(shè)帶有土壓力盒的鋼筋骨架或薄形槽鋼,引測(cè)試導(dǎo)線至地面,然后在孔中填入細(xì)砂或與土體性質(zhì)基本一致的漿液,填充空隙。注意鉆孔回填細(xì)砂的情況,土壓力盒前期測(cè)試值一般偏小,這是由于砂子的固結(jié)需要一定時(shí)間的緣故。