一种微型钢管桩桩身土压力和位移监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于桩基工程现场试验技术领域，涉及一种微型钢管桩桩身土压力和位移监测装置，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，在桩身上粘贴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，并在微型钢管桩预设位置焊接反光片底座粘贴反光片实现位移的监测，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。

A monitoring device for soil pressure and displacement of micro steel pipe pile

The invention belongs to the field test technical field of pile foundation engineering, and relates to a micro steel pipe pile shaft earth pressure and displacement monitoring device, which drills holes at a predetermined position outside the pile shaft and welds a sensor metal protective shell with a thickness slightly lower than XY \u2011 ty02a resistance micro earth pressure gauge, pastes XY \u2011 ty02a resistance micro earth pressure gauge on the pile body, and transmits XY \u2011 ty02a resistance micro earth pressure gauge The transmission line is connected with the data acquisition system from the inside of the steel pipe pile through the sensor installation hole, and the displacement monitoring is realized by welding the reflector base at the preset position of the micro steel pipe pile and pasting the reflector. The device is simple in structure, convenient in operation, reliable and stable, high in measurement accuracy and survival rate, low in cost and labor and material time saving, and it can monitor the micro steel pipe of the geotechnical foundation pit in real time The change of soil pressure of pile support can provide test data for the theory of micro steel pipe pile support in monitoring rock and soil foundation and provide reference value for engineering practice.

【技术实现步骤摘要】
一种微型钢管桩桩身土压力和位移监测装置
：本专利技术属于桩基工程现场试验
，涉及一种微型钢管桩桩身土压力和位移监测装置，同时测得微型钢管桩土压力以及在水土压力作用下的位移，为更加深入的研究和实际工程提供参考价值。
技术介绍
：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；同时，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容易产生较大的侧向位移，为有效监测微型钢管桩的位移，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位移进行实时监测，确保钢管桩位移在允许值范围内。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，监测微型钢管桩位移的设备或方法大多采用测斜管，为了使测斜管顺利地完装到位一般都需比安装深度深一些，调正方向较麻烦需要人手较多，造价高、输出端口传输数据时，采集端口要空闲。因此，迫切需要设计一种能同时实现微型钢管桩桩身土压力和位移监测的装置。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种微型钢管桩桩身土压力和位移监测装置，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，同时在钢管桩预设位置焊接反光片底座，将反光片粘贴在端头矩形托板上，以便基坑开挖过程中随时监测桩身位移及变形。为了实现上述目的，本专利技术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、电阻测试应变仪、数据存储电脑、冠梁、传感器安装孔、腰梁、反光片端头托板、反光片、反光片底座钢头筋；微型钢管桩采用直径127mm、厚度5mm、长度12.7米的无缝钢管，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，传输线与XY-TY02A电阻式微型土压力计连接，其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；微型钢管桩的顶部安装有冠梁，外侧面上均匀分布有腰梁，反光片底座钢筋头垂直焊接在冠梁上和与传感器安装孔对称的位置处，反光片底座钢筋头伸出冠梁和微型钢管桩的距离为50mm，反光片底座钢筋头伸出的端部安装矩形结构的反光片端头托板，反光片安装在反光片端头托板上。本专利技术对微型钢管桩桩身土压力和位移监测的具体工艺过程为：(1)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XY-TY02A电阻式微型土压力计是否失效；(2)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，在微型钢管桩桩身外侧位置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，传感器安装孔的截面形心尽量与每一个电阻式微型土压力计受力膜侧形心重合；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，对微型钢管桩弧部找平；(3)在微型钢管桩外壁安装XY-TY02A电阻式微型土压力计的位置，焊接内径34mm、长度10mm、壁厚5mm的传感器金属保护外壳，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；(4)将每个XY-TY02A电阻式微型土压力计的传输线从传感器安装孔的位置的穿入微型钢管桩的内部，将直径29mm、厚度11mm的XY-TY02A电阻式微型土压力计塞入传感器金属保护外壳内并粘贴在微型钢管桩身上，XY-TY02A电阻式微型土压力计的受力膜一侧朝向土体，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；(5)在施工场地确定微型钢管桩的施工部位，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的直径，为使孔壁尽量光滑以保证下放微型钢管桩不损坏XY-TY02A电阻式微型土压力计，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的微型钢管桩放入钻好的孔内，慢慢送达至微型钢管桩的设计标高，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和传感器金属保护外壳；(6)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，密封微型钢管桩的端部，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)在冠梁的顶部位置开10mm的孔，将反光片底座钢筋头插入冠梁内10cm，反光片底座钢筋头与冠梁之间的孔隙用0.5：1的水泥浆灌满后将两者用膨胀螺栓固定，待水泥浆强度达到设计要求，将反光片粘贴接在反光片端头托板上，外接的全站仪对准反光片的十字丝，对微型钢管桩进行初次测量；(8)基坑开挖过程，开挖至预设位置，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型钢管桩桩身土压力和位移监测装置，其特征在于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、电阻测试应变仪、数据存储电脑、冠梁、传感器安装孔、腰梁、反光片端头托板、反光片、反光片底座钢头筋；微型钢管桩采用直径127mm、厚度5mm、长度12.7米的无缝钢管，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，传输线与XY-TY02A电阻式微型土压力计连接，其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；微型钢管桩的顶部安装有冠梁，外侧面上均匀分布有腰梁，反光片底座钢筋头垂直焊接在冠梁上和与传感器安装孔对称的位置处，反光片底座钢筋头伸出冠梁和微型钢管桩的距离为50mm，反光片底座钢筋头伸出的端部安装矩形结构的反光片端头托板，反光片安装在反光片端头托板上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微型钢管桩桩身土压力和位移监测装置，其特征在于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、电阻测试应变仪、数据存储电脑、冠梁、传感器安装孔、腰梁、反光片端头托板、反光片、反光片底座钢头筋；微型钢管桩采用直径127mm、厚度5mm、长度12.7米的无缝钢管，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，传输线与XY-TY02A电阻式微型土压力计连接，其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；微型钢管桩的顶部安装有冠梁，外侧面上均匀分布有腰梁，反光片底座钢筋头垂直焊接在冠梁上和与传感器安装孔对称的位置处，反光片底座钢筋头伸出冠梁和微型钢管桩的距离为50mm，反光片底座钢筋头伸出的端部安装矩形结构的反光片端头托板，反光片安装在反光片端头托板上。


2.根据权利要求1所述微型钢管桩桩身土压力和位移监测装置，其特征在于对微型钢管桩桩身土压力和位移监测的具体工艺过程为：
(1)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XY-TY02A电阻式微型土压力计是否失效；
(2)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，在微型钢管桩桩身外侧位置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，传感器安装孔的截面形心尽量与每一个电阻式微型土压力计受力膜侧形心重合；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，对微型钢管桩弧部找平；
(3)在微型钢管桩外壁安装XY-TY02A电阻式微型土压力计的位置，焊接内径34mm、长度10mm、壁厚5mm的传感器金属保护外壳，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；
(4)将每...

【专利技术属性】
技术研发人员：白晓宇，张明义，王永洪，孙绍霞，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37