一种微型钢管桩桩身土压力传感器布设装置的制作方法

技术领域：

本实用新型属于桩基工程现场试验技术领域，涉及一种应用于岩石基坑支护微型钢管桩内力监测装置，特别是一种微型钢管桩桩身土压力传感器布设装置。

背景技术：
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微型钢管桩一般指桩径在100-300mm，长径比大于30，采用钻孔强配筋和压力注浆施工工艺的灌注桩，施工时只需要轻型施工机具，桩位布置灵活，施工速度快，对施工场地的适应性强，对环境影响小等优点。因而，微型钢管桩配合土钉、锚杆的超前微型桩复合土钉支护、微型桩-预应力锚杆复合土钉墙等在建筑工程中广泛应用。考虑到土岩地层不易钻孔且下放微型钢管桩过程极容易碰坏土压力计，为保证基坑开挖过程能实时监测土的侧向压力并对土压力计加以保护，在桩身安装土压力盒的位置焊以金属保护外壳。在基坑开挖过程中，微型钢管桩受到较大的侧向水土压力作用下发生弯曲变形，为有效监测微型钢管桩的受力作用，保证施工安全和工程质量，并为设计提供数据，有必要在基坑开挖过程中对微型钢管桩侧向土压力进行实时监测，确保钢管桩受力满足安全要求。

目前，微型钢管桩桩基土压力检测应用较多的是在桩身粘贴应变片，但其容易受潮、存活率较低、密封胶不能有气泡等缺点，电阻应变式微型土压力计是将被测量的变化转换成传感元件电阻值的变化，在经过转换电路变成电信号输出，与传统的应变片相比，电阻应变式微型土压力计具有结构简单、省力、高灵敏度、高精度、电信号输出稳定、体积小、质量轻、防水性好、良好的温度自补偿性，还适合于动态测量等优点。因此，寻求一种微型钢管桩桩身土压力盒布设装置，对钢管桩桩身侧向土压力短时实时监测。

技术实现要素：
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本实用新型的发明目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种微型钢管桩桩身土压力计布设装置及保护方法，通过在微型钢管桩桩身安装土压力计位置钻孔，并在其外侧焊接土压力计的金属保护外壳及粘贴土压力计，测出桩身侧向土压力及内力的发展变化。

为了实现上述目的，本实用新型所述微型钢管桩桩身电阻式土压力计布设装置的主体结构包括微型钢管桩、xy-ty02a电阻式微型土压力计、传输线、传感器金属保护外壳、植筋胶、防水胶带、电阻测试应变仪、传感器安装孔、数据存储电脑、焊缝、冠梁、腰梁；微型钢管桩采用直径127mm、厚度5mm、长度12.7米的无缝钢管，微型钢管桩的顶部安装有冠梁，外侧面上均匀分布有腰梁，传感器安装孔是以火焰切割的方式在微型钢管桩形成的直径5mm圆孔，圆孔的竖向对称轴沿微型钢管桩竖向对齐，传感器安装孔截面形心与xy-ty02a电阻式微型土压力计的受力膜侧形心重合；传感器金属保护外壳采用与微型钢管桩材料相同但尺寸不同的无缝钢管，内径25mm、长度5mm、壁厚5mm的传感器金属保护外壳以焊接的方式布置在微型钢管桩外表面安装xy-ty02a电阻式微型土压力计的位置，安装xy-ty02a电阻式微型土压力计的位置用电动磨光机打磨并对微型钢管桩进行弧部位找平；xy-ty02a电阻式微型土压力计采用底面出线方式，直径为20mm厚度为6.5mm，量程根据实际工程需要确定为5mpa，xy-ty02a电阻式微型土压力计的个数通过微型钢管桩的桩长及桩身预应力锚杆的根数确定；xy-ty02a电阻式微型土压力计将底面出线的一侧对准传感器安装孔装入传感器安装孔内，并通过植筋胶粘贴在微型钢管桩上，传输线采用直径3mm、具有防水效果的水工电缆线，防水胶带缠绕在传感器安装孔附近的传输线上，传输线的线头通过传感器安装孔穿过，最终到达微型钢管桩顶部并与电阻测试应变仪相连，电阻测试应变仪与数据存储电脑相连。

本实用新型所述微型钢管桩桩身土压力传感器布设的具体工艺过程为：

(1)根据微型钢管桩的桩长及桩身预应力锚杆的根数确定出各电阻式微型土压力计的个数及间距，xy-ty02a电阻式微型土压力计的水工电缆线采用内走线的方式进行保护；

(2)xy-ty02a电阻式微型土压力计在微型钢管桩安装之前，先接通电阻测试应变仪与数据存储电脑，一方面检查电缆线是否折断，另一方面检验电阻式微型土压力传感器是否失效。

(3)根据xy-ty02a电阻式微型土压力计在微型钢管桩中的安装位置，在微型钢管桩外壁用粉笔画出传感器安装孔的位置和大小，以火焰切割的方式在微型钢管桩成孔，传感器安装孔截面形心尽量与每一个传感器受力膜侧形心重合，待微型钢管桩冷却后，用电动磨光机对微型钢管桩外壁安装xy-ty02a电阻式微型土压力计的位置进行打磨，并进行弧部找平；

(4)在微型钢管桩外壁安装xy-ty02a电阻式微型土压力计的位置，焊接传感器金属保护外壳4，传感器金属保护外壳长度方向略低于xy-ty02a电阻式微型土压力计2；

(5)将每个xy-ty02a电阻式微型土压力计的电缆线从微型钢管桩传感器安装孔的位置穿入微型钢管桩的内部，将xy-ty02a电阻式微型土压力计塞入传感器金属保护外壳里并用植筋胶粘贴在微型钢管桩身上，确保粘贴牢固，空隙用胶灌满，粘贴牢固后接通电阻测试应变仪与数据存储电脑，检验xy-ty02a电阻式微型土压力计的成活率，使其不得低于90％，需要拆除损坏的xy-ty02a电阻式微型土压力计进行重新安装；为防安装孔附近的线破坏，缠以防水胶带加以保护。

(6)在施工场地确定微型钢管桩的施工部位，采用潜孔工艺成孔后清孔，孔径略大于微型钢管桩的直径；将安装好xy-ty02a电阻式微型土压力计的微型钢管桩放入钻好的孔内，慢慢送达至桩的设计标高，在微型钢管桩施工过程中要注意保护xy-ty02a电阻式微型土压力计及传感器金属保护外壳；

(7)将注浆管插入微型钢管桩的底部，将拌好的水泥浆通过注浆机缓缓注入微型钢管桩内，水泥浆的水灰比0.5：1，微型钢管桩注浆采用先下管后注浆工艺，微型钢管桩沿竖向根据实际地质情况设置出浆孔，穿越土层及强风化岩时每隔500mm设两个出浆孔，出浆孔按梅花形交错布置；注浆过程中要时刻注意注浆管上的压力表，确保注浆压力达到0.5mpa，注浆后暂不拔注浆管，直至水泥浆从微型钢管桩外流出为止，拔出注浆管，密封钢管端部，加压5分钟，待水泥浆再次从钢管外流出为止，拔出注浆管，完成注浆作业；

(8)将xy-ty02a电阻式微型土压力计、电阻测试应变仪与数据存储电脑接通，检测xy-ty02a电阻式微型土压力计的成活率；

(9)在水泥浆初凝前监测1次，在整个基坑开挖支护施工期间，每天观测1次。基坑开挖支护完成后，每3-7d观测1次，利用公式p＝με×k计算得到微型钢管桩身土压力，其中p为压力值，单位kpa；με为应变量；k为率定系数。

本实用新型与现有技术相比，在桩身外侧预定位置钻孔并焊接厚度略低于xy-ty02a电阻式微型土压力计的传感器金属保护外壳，用ab胶粘贴xy-ty02a电阻式微型土压力计，xy-ty02a电阻式微型土压力计的传输线通过传感器安装孔从钢管桩内部引出与数据采集系统连通，其装置构造简单，操作简单方便，可靠稳定，测量精准度及成活率高，成本低节省人力物力时间，能实时监测岩土基坑的微型钢管桩支护的土压力变化，对现场监测岩土地基的微型钢管桩支护理论提供试验数据而且为工程实践提供参考价值。

附图说明：

图1为本实用新型实施例所述xy-ty02a电阻式微型土压力计的桩身布设图。

图2为本实用新型所述传感器金属保护外壳的立面图。

图3为本实用新型所述传感器金属保护外壳的剖面图。

图4为本实用新型所述xy-ty02a电阻式微型土压力计底面出线方式布设立体图。

图5为本实用新型所述xy-ty02a电阻式微型土压力计的布设图。

图6为本实用新型所述xy-ty02a电阻式微型土压力计的俯视图。

图7为本实用新型所述xy-ty02a电阻式微型土压力计的剖面详图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明。

实施例：

本实施例所述微型钢管桩桩身电阻式土压力计布设装置的主体结构包括微型钢管桩1、xy-ty02a电阻式微型土压力计2、传输线3、传感器金属保护外壳4、植筋胶5、防水胶带6、电阻测试应变仪7、传感器安装孔8、数据存储电脑9、焊缝10、冠梁11、腰梁12；微型钢管桩1采用直径127mm、厚度5mm、长度12.7米的无缝钢管，微型钢管桩1的顶部安装有冠梁11，外侧面上均匀分布有腰梁12，传感器安装孔8是以火焰切割的方式在微型钢管桩1形成的直径5mm圆孔，圆孔的竖向对称轴沿微型钢管桩1竖向对齐，传感器安装孔8截面形心与xy-ty02a电阻式微型土压力计2的受力膜侧形心重合；传感器金属保护外壳4采用与微型钢管桩1材料相同但尺寸不同的无缝钢管，内径25mm、长度5mm、壁厚5mm的传感器金属保护外壳4以焊接的方式布置在微型钢管桩1外表面安装xy-ty02a电阻式微型土压力计2的位置，安装xy-ty02a电阻式微型土压力计2的位置用电动磨光机打磨并对微型钢管桩1进行弧部位找平；xy-ty02a电阻式微型土压力计2采用底面出线方式，直径为20mm厚度为6.5mm，量程根据实际工程需要确定为5mpa，xy-ty02a电阻式微型土压力计2的个数通过微型钢管桩1的桩长及桩身预应力锚杆的根数确定；xy-ty02a电阻式微型土压力计2将底面出线的一侧对准传感器安装孔8装入传感器安装孔8内，并通过植筋胶5粘贴在微型钢管桩1上，传输线3采用直径3mm、具有防水效果的水工电缆线，防水胶带6缠绕在传感器安装孔8附近的传输线3上，传输线3的线头通过传感器安装孔8穿过，最终到达微型钢管桩1顶部并与电阻测试应变仪7相连，电阻测试应变仪7与数据存储电脑9相连。

本实施例对微型钢管桩桩身土压力传感器布设的具体工艺过程为：

(1)xy-ty02a电阻式微型土压力计2在微型钢管桩1安装之前，先接通电阻测试应变仪7与数据存储电脑9，一方面检查电缆线是否折断，另一方面检验xy-ty02a电阻式微型土压力计2是否失效；

(2)在距微型钢管桩1桩顶依次1m、1.9m、2.7m、3.4m、4.4m、5.4m、6.4m、7.4m、8.4m、9.4m、10.4m、11.2m、11.7m(左右对称布置)的桩身外侧位置用粉笔画出传感器安装孔8的位置和大小，以火焰切割的方式在微型钢管桩1成孔，传感器安装孔8的截面形心尽量与每一个电阻式微型土压力计2受力膜侧形心重合；待微型钢管桩冷却后，用电动磨光机对微型钢管桩1外壁安装xy-ty02a电阻式微型土压力计2的位置进行打磨，对微型钢管桩1弧部找平；

(3)在微型钢管桩1外壁安装xy-ty02a电阻式微型土压力计2的位置，焊接内径34mm、长度10mm、壁厚5mm的传感器金属保护外壳4，传感器金属保护外壳4长度方向略低于xy-ty02a电阻式微型土压力计2；

(4)将每个xy-ty02a电阻式微型土压力计2的电缆线3从传感器安装孔8的位置的穿入微型钢管桩1的内部，将xy-ty02a电阻式微型土压力计2(直径29mm，厚度11mm)塞入传感器金属保护外壳4内并用ab胶5粘贴在微型钢管桩身上，xy-ty02a电阻式微型土压力计2的受力膜一侧朝向土体，为确保粘贴牢固，空隙用植筋胶5灌满，胶干后检查粘贴质量，粘贴牢固后接通电阻测试应变仪7与数据存储电脑9，检验xy-ty02a电阻式微型土压力计2的成活率使其不得低于90％，需要拆除损坏的xy-ty02a电阻式微型土压力计2进行重新安装；为防安装孔附近的线破坏，缠以防水胶带6加以保护。

(5)在施工场地确定微型钢管桩1的施工部位，采用潜孔成孔技术钻出直径180mm的孔，孔径略大于微型钢管桩1的直径，为使孔壁尽量光滑以保证下放微型钢管桩1不损坏xy-ty02a电阻式微型土压力计2，施工时钻杆上下抽动几次以便清孔；将安装好xy-ty02a电阻式微型土压力计2的微型钢管桩1放入钻好的孔内，慢慢送达至微型钢管桩1的设计标高，在微型钢管桩1施工过程中要注意保护xy-ty02a电阻式微型土压力计2和传感器金属保护外壳4；

(6)将注浆管插入微型钢管桩1的底部，将拌好的水泥浆通过注浆机缓缓注入微型钢管桩1内，水泥浆的水灰比0.5：1，微型钢管桩1注浆采用先下管后注浆工艺，微型钢管桩1沿竖向根据实际地质情况设置出浆孔，穿越土层及强风化岩时每隔500mm设两个出浆孔，出浆孔按梅花形交错布置；注浆过程中要时刻注意注浆管上的压力表，确保注浆压力达到0.5mpa，注浆后暂不拔注浆管，直至水泥浆从微型钢管桩1外流出为止，拔出注浆管，密封微型钢管桩1的端部，加压5分钟，待水泥浆再次从钢管外流出为止，拔出注浆管，完成注浆作业；

(7)将xy-ty02a电阻式微型土压力计2、电阻测试应变仪7与数据存储电脑9接通，检测xy-ty02a电阻式微型土压力计2的成活率；

(8)在水泥浆初凝前监测1次，在整个基坑开挖支护施工期间，每天观测1次，基坑开挖支护完成后，每3-7d观测1次。