一种地连墙侧向土压力盒埋设装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在水利工程风险评估和控制中监测土压力时的土压力盒应用技 术，具体地说，涉及一种土压力盒埋设装置，主要应用于地连墙挡土结构的船闸、码头和深 基坑中。
【背景技术】
[0002] 随着地下连续板粧墙（板粧墙）施工工艺的成熟，越来越多的水利工程（水闸、泵 站和船闸等）和水运、造船工程（码头、船坞）均采用了这种结构形式，如南水北调睢宁二 站、熔盛重工1-4号船坞、中铁宝桥、山桥港池码头及建成的高港枢纽二线船闸等，板粧墙 不仅可以实现挡土和防渗等临时维护功能，而且可以用作永久承重基础结构，特别适用于 土基，还可避免施工时大量开挖情况；同时具有施工噪音小、震动小、场地小等优点。然而， 板粧墙外侧土体产生的侧向土压力往往会使得板粧墙结构发生较大的侧向位移，有时甚至 会造成墙体开裂。国内已有多个工程因地连墙结构出现裂缝发生渗漏的实例，如天津港南 疆焦炭泊位卸车坑施工过程中地连墙结构槽段联结处出现渗漏，南通惠生船坞工程开挖坞 室完成井点拆除后发现地连墙接头位置衬砌墙上有少量纵向裂缝并有渗水现象等，极大地 影响了工程使用，也成为工程潜在的安全隐患。
[0003] 地连墙结构、灌注粧锚碇均是地下隐蔽工程，一旦出现裂缝或发生较大变形，其检 测、维修都很困难，不仅会给工程结构的正常使用带来很大影响，同时也给工程结构带来极 大的安全隐患。为防止这些工程中的安全隐患，就必须对作用于地连墙外侧的主要荷载土 压力进行监测，所以地下连续墙外侧不同深度的土压力变化是工程风险评估和控制的必测 项目，一般采用土压力盒直接测量。然而，恶劣的现场工作环境使埋设的土压力盒成活率 偏低，测得的数据失真，可信度难以保证，直接影响监测成果的准确性和可靠性的判别与评 价。
[0004] 宄其原因，主要是因为目前还没有一种行之有效的土压力盒埋设装置。目前，侧向 土压力盒的埋设主要有一下三种方法：
[0005] (1)钻孔法
[0006] 在靠近地连墙的墙后土上进行钻孔，然后把率定好的土压力盒放入钻好的孔中， 然后用细砂填实，该方法需要二次钻孔，施工成本比较高，并且钻孔会造成周围土体出现土 拱效应，从而引起了周围土体内部应力重新分布，把作用于拱后或拱上的土压力传递到拱 脚及周围土体中，造成测试结果不准确。
[0007] (2)挂布法
[0008] 将率定好的土压力盒固定在挂布上，下入槽壁处借助混凝土压力将土压力盒固定 在墙体外壁上。该方法的缺点是在地连墙混凝土浇筑过程中混凝土中水泥浆很容易渗入土 压力盒和墙后土之间，使土压力盒被水泥浆包裹而报废。
[0009] (3)气压力法
[0010] 将率定好的土压力盒固定在气压件上再将其安置到钢架上，在混凝土浇灌前下入 槽内并且分别在每一仪器件上施加气压，使土压力盒固定在槽壁上待混凝土浇灌结束再卸 压，用混凝土压力使土压力盒永久固定在墙体外壁处。该方法操作复杂，气压件所能提供的 顶推力有限。
【发明内容】
[0011] 技术问题：
[0012] 针对现有地连墙侧向土压力盒埋设中所存在的技术问题，本发明设计出一种能够 满足不同宽度的地连墙侧向土压力盒埋设装置。本发明不仅操作简单，且克服了气压顶推 法中顶推压力不足的缺点，可显著提高地连墙侧向土压力盒的埋设效率，提高土压力盒测 量数据的准确性。
[0013] 技术方案：
[0014] 一种地连墙侧向土压力盒埋设装置，包括土压力盒底座（1)、套筒（2)、弹簧（3)、 圆形滑块（4)、钢导杆（5)、撑杆（6)、锁定块（7)、齿形块（8)和拉线（9);标定好土压力盒通 过定位螺丝固定于土压力盒底座（1)上，套筒（2)垂直地焊接于土压力盒底座（1)中心，压 缩弹簧（3)和圆形滑块（4)内径略大于套筒（2)的外径，可刚好套于套筒（2)上，套筒（2) 的内径略大于钢导杆（5)，可刚好套于其上并能自由滑动，撑杆（6)通过销钉链接在圆形滑 块（4)的两侧，左侧撑杆（6)的另一端右侧撑杆（6)顶端通过销钉连接，形成三角形的一个 顶点，在该销钉中点系上拉线（9)，齿形块（8)和锁定块（7)通过螺栓分别固定于左右撑杆 的末端组成分级锁定装置。当拉线（9)张拉时，撑杆（6)推动套于套筒（2)上的圆形滑块 (4)压缩弹簧（3)，弹簧推动土压力盒底座（1)及套筒（2)顶入地连墙侧面的土体中；撑杆 (6)末端的齿形块（8)和锁定块（7)构成了分级锁定装置，该锁定装置可使撑杆6锁定与不 同角度，从而满足不同的顶推距离。
[0015] 所述的每侧面撑杆（6)通过销钉成对的布置与圆形滑块（4)的两侧。
[0016] 所述的分级锁定装置由固定于同一侧的齿形块（8)和锁定块（7)组成。
[0017] 所述的锁定块（7)由一个长方形钢块加两根销钉和一根小弹簧组成。
[0018] 该地连墙侧向土压力盒埋设装置，将土压力盒底座和套筒通过螺栓相连，然后在 套筒上套上弹簧和圆形滑块，再将套筒套于固定在钢筋笼中的主轴上，最后在圆形滑块上 装上斜撑。当钢筋笼放入坑槽后，张拉系于斜撑交点的钢丝拉线，使撑杆推动套于套筒上的 圆形滑块压缩弹簧，弹簧推动土压力盒及套筒顶入地连墙侧面的土体中；撑杆末端的齿形 块和锁定块组成了分级锁定装置，该锁定装置可使撑杆锁定与不同角度，从而满足不同要 求的顶推距离。
[0019] 工作原理：
[0020] 通过钢拉线的张拉力改变撑杆夹角，使三角形的一条边变长，从而推动土压力盒 顶入地连墙侧面的土体中。附图3为该发明装置的工作原理图。假设撑杆交于〇点的初始 夹角为a，在拉力F作用下，交于〇点的撑杆夹角变为0，图中各部件的受力和位移关系如 下：
[0021] d = s-x (1)
【主权项】
1. 一种地连墙侧向土压力盒埋设装置，包括土压力盒底座（1)、套筒（2)、弹簧（3)、圆 形滑块（4)、钢导杆（5)、撑杆（6)、锁定块（7)、齿形块（8)和拉线（9);其特征在于：标定好 土压力盒通过定位螺丝固定于土压力盒底座（1)上，套筒（2)垂直地焊接于土压力盒底座 (1)中心，压缩弹簧（3)和圆形滑块（4)内径略大于套筒（2)的外径，可刚好套于套筒（2) 上，套筒（2)的内径略大于钢导杆（5)，可刚好套于其上并能自由滑动，撑杆（6)通过销钉链 接在圆形滑块（4)的两侧，左侧撑杆（6)的另一端和右侧撑杆（6)顶端通过销钉连接，形成 三角形的一个顶点，在该销钉中点系上拉线（9)，齿形块（8)和锁定块（7)通过螺栓分别固 定于左右撑杆的末端组成分级锁定装置。
2. 根据权利要求1所述的一种地连墙侧向土压力盒埋设装置，其特征在于所述的每侧 面撑杆（6)通过销钉成对的布置与圆形滑块（4)的两侧。
3. 根据权利要求1所述的一种地连墙侧向土压力盒埋设装置，其特征在于所述的分级 锁定装置由固定于同一侧的齿形块（8)和锁定块（7)组成。
4. 根据权利要求1所述的一种地连墙侧向土压力盒埋设装置，其特征在于所述的锁定 块（7)由一个长方形钢块加两根销钉和一根小弹簧组成。
【专利摘要】本发明公开了一种地连墙侧向土压力盒埋设装置，涉及一种在水利工程风险评估和控制中监测地下连续墙侧向土压力时的应用技术。本装置由钢导杆、连接土压力盒底座的套筒和撑杆组成；连接土压力盒底座的套筒（2）在钢导杆（5）上自由滑动；当拉线（9）张拉时，撑杆（6）推动套于套筒（2）上的圆形滑块（4）压缩弹簧（3），弹簧（3）推动土压力盒底座（1）及套筒（2）顶入地连墙侧面的土体中；撑杆（6）末端的齿形块（8）和锁定块（7）构成了分级锁定装置，该锁定装置可使撑杆（6）锁定与不同角度，从而满足不同地连墙宽度及墙两侧土体软硬程度的要求。本发明可广泛应用于水利工程中各种现浇地连墙侧向土压力监测中土压力盒的埋设。
【IPC分类】E02D1-00
【公开号】CN104863108
【申请号】CN201510150336
【发明人】孙立国, 杜成斌, 陈玉泉, 江守燕, 顾明如
【申请人】河海大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年3月31日