桩侧土压力检测及保护装置和安装方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种桩侧土压力检测与保护装置，包括：土压力传感器，其外壳为上部和下部一体成型的同轴圆柱体结构，且所述外壳的上部直径小于所述外壳的下部直径；保护装置，其具有上下均敞口的中空结构，所述中空结构的上部和下部均为同轴设置的圆柱体结构，所述中空结构的上部内径大于下部内径；压板，其为环形或类环形结构，当土压力传感器放置于所述中空结构中时，可使土压力传感器与保护装置保持相对静止状态；本发明专利技术还提供一种在桩身安装桩侧土压力检测与保护装置的方法。本发明专利技术的土压力传感器放置于保护装置中，其受力面与土体平整紧密接触，全断面受压，避免应力集中，更准确的测试桩侧土体水平抗力。

Soil pressure detection and protection device for pile side and installation method

The invention discloses a detection and protection of pile side soil pressure device, including: soil pressure sensor, the structure of coaxial cylinder shell is integrally formed upper and lower, and the upper part of the lower part of the casing diameter is smaller than the diameter of the shell; protection device, having a hollow structure is open, the upper and the lower part of the hollow cylindrical structure are arranged coaxially, the diameter of the upper part of the hollow structure is larger than the lower diameter; the plate is circular or annular structure, when the pressure sensor is arranged on the hollow structure, the soil pressure sensor and protective device of the invention is relatively stationary state; also provides a kind of pile installation method of pile side soil pressure detection and protection device. The earth pressure sensor of the invention is arranged in the protective device, and the force surface is closely contacted with the soil body, and the full section is pressed to avoid the stress concentration, and the horizontal resistance of the soil on the pile side is more accurately tested.

【技术实现步骤摘要】
桩侧土压力检测及保护装置和安装方法
本专利技术涉及桩基工程领域，桩基水平承载力测试，更具体地说，本专利技术涉及一种桩侧土压力检测及保护装置和安装方法。
技术介绍
基桩广泛应用于桥梁、码头、海上风电等大型建筑物的基础，由于其承受波浪水流等水平荷载以及倾覆力矩，对水平承载性能有很高的要求。水平承载桩的工作性能是桩土相互作用的问题，无论是完全埋置桩或是部分埋置桩，都是利用桩周土的抗力来承担水平荷载，目前的计算理论中，P-Y曲线法保证了桩土之间的变形协调，适用于线性和非线性变形特性、静载和循环荷载，避免了单一参数法的缺陷，能准确的模拟横向承载桩的工作特性。P-Y曲线有多种理论计算方法，但理论计算结果与实际受力情况往往存在一定的差异，如果能够在水平承载桩试验中，利用土压力传感器直接测出桩周土体抗力是最为理想的方法。土压力的测量是土力学理论和实验研究的一个重要方面，是工程测试中的重要内容，为了研究基桩在水平荷载作用下桩侧土体水平抗力，需要在试桩受荷方向(正前方)布设土压力观测设备，从而在各级水平荷载作用下，与挠度同步测量各深度的桩周土压力。目前通常做法是把土压力传感器埋设在离桩表面一定距离的土中，以此作为桩侧土压力的近似值，室内试验通常采用在桩侧土体钻孔，将传感器放置孔内，这种埋设方法很难保证传感器受力面与桩体表面平行，影响测试精度，而且钻孔对桩周土体扰动，所测数据不能真实的反映原状土的受力性能。有人提出一种预制混凝土桩身的土压力盒现场布设方法，如专利号“CN105155598A”的名为“一种预制桩桩身表面应变计与桩侧土压力盒现场布设方法”的中国专利技术专利，该专利依靠两根轴线钢筋在预制桩桩身表面形成凹槽式的保护腔体，表面应变计与桩侧土压力盒放置在保护腔体内，然后使用环氧树脂材料填充保护腔体，从而实现对表面应变计、土压力盒及其导线进行密封和保护。该方法由于土压力盒受力面与桩周土体未能直接接触，通过防护材料环氧树脂受压传递荷载，不能准确地反映原状土承受水平抗力情况。还有一个专利号为“CN205954721U”的名为“一种海上风电钢管桩侧土压力计埋设装置”的技术专利，该专利通过钢管桩外周四个方向的卡槽作用固定压力计，但是在沉桩过程中，在较大的锤击能量及冲击荷载作用下，很容易对压力计造成振荡损坏，且桩侧外壁增加卡槽增大了桩身截面，沉桩过程中阻力增大，不利于钢管桩入土。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种土压力传感器及其配套的保护及破土装置，在沉桩过程中能更好的保护土压力传感器。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种桩侧土压力检测及保护装置，其特征在于，包括：土压力传感器，其外壳为上部和下部一体成型的同轴圆柱体结构，且所述外壳的上部直径小于所述外壳的下部直径；保护装置，其具有上下均敞口的中空结构，所述中空结构的上部和下部均为同轴设置的圆柱体结构，所述中空结构的上部内径大于下部内径；压板，其为环形或类环形结构；其中，所述土压力传感器设置于所述保护装置的中空结构中，且所述外壳的上部的上表面与所述保护装置的上部的上表面平齐，所述外壳的下部的下表面与所述保护装置的下部的下表面平齐；所述外壳的上部的外侧面与所述保护装置的上部内侧面之间形成一腔体结构，所述压板设置于所述腔体结构中并固定，且所述压板与所述外壳的下部的上表面以及所述外壳的上部的外侧面相抵，以将所述土压力传感器固定。优选的是，所述压板为环形压板，其内径与所述外壳的上部直径一致，外径与所述中空结构的上部内径一致，且所述中空结构的上部高度与所述外壳的上部高度相同。优选的是，还包括：减震隔热橡胶片、减震隔热垫片、防水硅胶圈；其中，所述外壳的下部外侧面与所述保护装置的下部内侧面之间形成一空腔，所述减震隔热橡胶片填充于所述空腔中，以使所述土压力传感器与所述保护装置在外力冲击作用下仍能保持相对静止状态，所述空腔的厚度为2mm-5mm；所述环形压板外侧面与所述保护装置的上部内侧面以及所述环形压板内侧面与所述外壳的上部外侧面之间存在缝隙，所述防水硅胶圈设置于所述缝隙中，以使所述保护装置与所述土压力传感器之间达到防水密封；所述减震隔热垫片大小与所述环形压板一致，设置于所述环形压板与所述中空结构的下部之间。优选的是，所述外壳的上部与下部的直径均为10mm-500mm，且所述外壳的上部与下部的直径差为10mm-20mm。优选的是，所述外壳的上部直径为108mm，下部直径为118mm。优选的是，所述保护装置的上部内径与下部内径之差为10mm-20mm。优选的是，还包括破土装置，其为类三棱锥结构，所述破土装置的底面焊接于所述保护装置的外壁上，所述破土装置的其中两条棱形成的一侧面与所述保护装置的下表面在同一平面内，所述破土装置的另一条棱一端焊接于所述保护装置上部的外侧面，另一端向所述保护装置的下表面所在平面倾斜且与所述破土装置其中两条棱远离所述保护装置的一端形成锥尖。优选的是，所述破土装置的另一条棱一端与另一端之间的距离与所述保护装置的高度比大于2：1。优选的是，所述破土装置与所述保护装置焊接面的大小为所述保护装置外周侧面积的十分之一到四分之一。本专利技术还提供一种在桩身安装桩侧土压力检测及保护装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据桩入土深度和地质条件，确定桩身需要安装桩侧土压力检测及保护装置的个数以及位置；2)焊接所述保护装置与所述破土装置，使两者一体化；3)将一体化的保护装置与破土装置的下表面焊接在步骤1)确定的桩身位置上，且保护装置位于破土装置的正上方，破土装置的锥尖竖直朝下；4)将土压力传感器放置于保护装置中，并用减震隔热橡胶片填充土压力传感器外壳的下部与中空结构的下部之间的空腔；5)在中空结构的上部依次放置减震隔热垫片以及环形压板，并固定环形压板与保护装置，然后再用防水硅胶圈填充密封环形压板与保护装置以及环形压板与土压力传感器之间的缝隙；6)将土压力传感器的引出线固定于桩身，再用角钢扣上保护，并沿着桩身一直引出到桩顶。本专利技术至少包括以下有益效果：1、改变传统土压力传感器的形状，使其变为凸形，然后再设置配套的保护装置，从而土压力传感器可安装于保护装置内，通过环形压板固定，现场安装方便快捷。土压力传感器受力面与土体平整紧密接触，全断面受压，避免应力集中，更准确的测试桩侧土体水平抗力。2、与土压力传感器配套的破土装置，可牢固焊接安装在钢管桩表面，能承受较大的冲击荷载，锥尖竖直朝下，不影响钢管桩沉桩过程中桩身入土。3、土压力传感器与保护装置之间的空腔、环形压板与凸形土压力传感器肩部之间均采用专用减震隔热橡胶片或垫片填充，抗冲击性能好，能抵抗高频锤击能量和冲击力，充分的保护了土压力传感器，提高土压力传感器成活率。4、环形压板与土压力传感器以及环形压板与保护装置之间的缝隙通过防水硅胶圈密封，可达到防水密封的效果，从而有效保护土压力传感器不被破坏，以免影响土压力传感器的正常使用。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的主视图；图2为本专利技术的俯视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桩侧土压力检测及保护装置，其特征在于，包括：土压力传感器，其外壳为上部和下部一体成型的同轴圆柱体结构，且所述外壳的上部直径小于所述外壳的下部直径；保护装置，其具有上下均敞口的中空结构，所述中空结构的上部和下部均为同轴设置的圆柱体结构，所述中空结构的上部内径大于下部内径；压板，其为环形或类环形结构；其中，所述土压力传感器设置于所述保护装置的中空结构中，且所述外壳的上部的上表面与所述保护装置的上部的上表面平齐，所述外壳的下部的下表面与所述保护装置的下部的下表面平齐；所述外壳的上部的外侧面与所述保护装置的上部内侧面之间形成一腔体结构，所述压板设置于所述腔体结构中并固定，且所述压板与所述外壳的下部的上表面以及所述外壳的上部的外侧面相抵，以将所述土压力传感器固定。

【技术特征摘要】
1.一种桩侧土压力检测及保护装置，其特征在于，包括：土压力传感器，其外壳为上部和下部一体成型的同轴圆柱体结构，且所述外壳的上部直径小于所述外壳的下部直径；保护装置，其具有上下均敞口的中空结构，所述中空结构的上部和下部均为同轴设置的圆柱体结构，所述中空结构的上部内径大于下部内径；压板，其为环形或类环形结构；其中，所述土压力传感器设置于所述保护装置的中空结构中，且所述外壳的上部的上表面与所述保护装置的上部的上表面平齐，所述外壳的下部的下表面与所述保护装置的下部的下表面平齐；所述外壳的上部的外侧面与所述保护装置的上部内侧面之间形成一腔体结构，所述压板设置于所述腔体结构中并固定，且所述压板与所述外壳的下部的上表面以及所述外壳的上部的外侧面相抵，以将所述土压力传感器固定。2.如权利要求1所述的桩侧土压力检测及保护装置，其特征在于，所述压板为环形压板，其内径与所述外壳的上部直径一致，外径与所述中空结构的上部内径一致，且所述中空结构的上部高度与所述外壳的上部高度相同。3.如权利要求2所述的桩侧土压力检测及保护装置，其特征在于，还包括：减震隔热橡胶片、减震隔热垫片、防水硅胶圈；其中，所述外壳的下部外侧面与所述保护装置的下部内侧面之间形成一空腔，所述减震隔热橡胶片填充于所述空腔中，以使所述土压力传感器与所述保护装置在外力冲击作用下仍能保持相对静止状态，所述空腔的厚度为2mm-5mm；所述环形压板外侧面与所述保护装置的上部内侧面以及所述环形压板内侧面与所述外壳的上部外侧面之间存在缝隙，所述防水硅胶圈设置于所述缝隙中，以使所述保护装置与所述土压力传感器之间达到防水密封；所述减震隔热垫片大小与所述环形压板一致，设置于所述环形压板与所述中空结构的下部之间。4.如权利要求1所述的桩侧土压力检测及保护装置，其特征在于，所述外壳的上部与下部的直径均为10mm-500mm，且所述外壳的上部与下部的直径差...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阳，陈海锋，周焱斌，关欣，居炎飞，明道贵，郝艳广，闵祥龙，刘文锋，刘长军，
申请(专利权)人：武汉港湾工程质量检测有限公司，中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42