地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試方法及裝置的製作方法

2023-06-12 03:14:46 1

專利名稱：地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種建築工程技術領域的測試方法及裝置，具體是一種地下連續 牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試方法及裝置。
技術背景所謂地下連續牆施工方法，就是預先採用專用成槽機械，沿著深基礎或地下 構築物周邊，採用膨潤土觸變泥漿進行護壁，開挖出具有一定深度與斷面的槽段， 然後在槽段內放入預製的鋼筋籠，並採用水下澆注混凝土形成牆段，如此連續施 工，從而使各牆段間相互連接，構成一道完整的具有擋土和防水功能的地下連續 牆體，並可兼作主體地下結構或其一部分。由於這種施工方法可以開挖任意深度 和斷面的深槽，所以能根據設計要求，建造具有不同深度、寬度、形狀、厚度和 強度的地下連續牆體。施工中，無論在成槽時，還是在成槽施工完成後，槽段內 均需充滿觸變泥漿，並保證泥漿的液面高度至少高於地下水位0.5m以上，從而 藉助泥漿的護壁作用，保持槽壁土體的穩定，使牆體在築成之前不會出現槽壁坍 塌的危險。泥漿的護壁作用機理如下泥漿的比重大於地下水的比重，液面又高於地下 水位，使得泥漿的液柱壓力足以平衡地下水土壓力，成為槽壁土體的一種液態壓 力支撐。同時，泥漿壓力使得泥槳能夠滲入槽壁土體的孔隙內，填充其間，在槽 壁表面形成一層組織緻密、透水性低的泥皮，促使槽壁面土體由原來分散度較高 的介質，膠結形成具有薄膜特性的整體，進一步維護了槽壁的穩定。此外，泥漿 還具有攜碴、冷卻與潤滑的作用，可作為成槽施工中運土的介質，提高施工工效 和延長施工機械的使用壽命。因此，在地下連續牆施工過程中，為保證連續牆的成槽質量和槽壁穩定，對 現場泥漿的性能技術指標提出了一系列要求，並應在泥漿配製和成槽施工中進行檢驗和控制。泥漿主要性能指標包括比重、粘度、含砂率和ra值等。其中泥漿比重能夠間接反映泥漿對槽壁土體作用壓力的大小，因而工程界通常採用泥漿比重計來測定泥漿比重，進而間接反映泥漿對槽壁的作用壓力。這種間接測定泥 漿壓力方法的缺點在於①因採用常規帶活絡蓋的泥漿桶從槽段中進行泥漿的 取樣並進行泥漿比重的測試，在取樣過程中不可避免地存在漏漿和混漿問題，存 在測試結果變異性大和精度低的問題，從而會影響泥漿壓力的的測試精度；②因 需要在槽段內從不同深度進行泥漿的取樣，取樣工作作量大，有限時間內能獲得 的取樣點數量有限，故測試效率低下，對工程施工進度存在一定的影響。經對現有技術文獻檢索發現，中國專利申請號200410005525.0，發明名稱 一種接收和檢測泥漿壓力脈衝信號的方法及裝置，公開號CN1657740，該專利自述為本發明提供一種接收和檢測泥漿壓力脈衝信號的方法及裝置，其接收從 信道中傳來的含有泥漿壓力脈衝編碼信息的信號；對接收到的信號進行低通濾 波；對低通濾波後的信號進行直流分量的去除；對接收到的信號中的噪聲建立噪 聲估計；對去除了直流分量的信號進行系統同步字檢測相關運算；對去除了直流 分量的信號進行自適應濾波；採用碼位相關運算判斷碼位，並根據編碼協議從接 收到的信號中解調出數據。即使在噪聲環境惡劣的情況下，也能將有用信號從接 收到的被噪聲嚴重汙染的信息中提取出來；同時通過所述的裝置實現所述的方 法，併兼容數種井下隨鑽測量儀器。該發明是鑽井工程中的隨鑽測試方法與儀器， 可應用於地質勘探與開發中鑽井液壓力測試信號處理，其測試對象是用於隨鑽測 量的泥漿壓力脈衝，而非泥漿壓力本身。該方法不能應用於地下連續牆成槽的護 壁泥漿壓力測試，兩者的工程領域和測試對象完全不同，不能通用。 發明內容本發明針對上述現有技術中存在的不足，提出了一種地下連續牆成槽施工中 護壁泥漿壓力的測試方法及裝置，克服了以往常規採用泥漿比重計方法存在的測 試結果精度差、獲得的取樣點數量有限的缺點，具有監測精度高、可獲得大量監 測數據點等優點，大大提高的了現場測試的數據精度和測試效率，具有較強的實 用性。本發明是通過以下技術方案實現的本發明所涉及的地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試方法，包括以下 步驟第一步，準備一上端開有槽孔的金屬保護套環，在套環的掛鈎上綁紮帶有刻 度的測繩；第二步，將套環外側的螺絲擰松後，在套環內裝入壓力傳感器，擰緊螺絲固 定壓力傳感器；第三步，將壓力傳感器的數據傳遞導線從套環的槽孔中引出，與套環上綁紮 的測繩一道引出，連接到架設於地面的升降架上；第四步，通過升降架的軲轆將壓力傳感器自泥漿液面起緩慢滑入槽段內，每 隔設定豎向間距進行壓力傳感器的測讀，直至壓力傳感器滑至槽段底部；第五步，自槽段底部開始，通過升降架的軲轆將壓力傳感器緩慢向上提升， 每隔設定豎向間距重複進行壓力傳感器的測讀，直至壓力傳感器提升至泥漿液面 結束；第六步，將相同深度所測得的泥漿壓力結果進行平均，繪製深度與泥漿壓力 關係的散點數據，將散點數據進行擬合，得槽段內各深度的泥漿壓力分布。本發明所涉及的地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試裝置，包括升降 系統和測試系統，所述升降系統包括保護套環、測繩、升降架。所述測試系統包 括壓力傳感器、數據傳遞導線、數據採集儀。壓力傳感器設置在保護套環內，保 護套環上設有槽孔，壓力傳感器的數據傳遞導線從該槽孔中引出，並連接到數據 採集儀，保護套環外側有鬆緊螺絲，用於固定壓力傳感器。保護套環上部連有掛 鉤，升降架架於連續牆槽段上，升降架上安裝有軲轆，測繩下端與掛鈎綁定，上 端固定並盤繞於升降架的軲轆上。所述的保護套環，其內徑大於壓力傳感器直徑，保證壓力傳感器能順利卡入 保護套環內。所述的保護套環上部的槽孔，其內徑大於壓力傳感器數據導線直徑。 所述的測繩帶有刻度，以保證能夠讀出壓力傳感器在槽段中的深度。 所述的升降架有四個支點，分別架於連續牆槽段兩側，升降架上安裝有軲轆，可控制壓力傳感器的深度、壓力傳感器下滑和提升的速度。 所述的壓力傳感器，為振弦式壓力計。 所述的數據傳遞導線為雙芯測量電纜，可採用數據採集儀進行測讀。數據傳遞導線從壓力傳感器引伸至地面，保證測試人員能夠進行數據測讀。所述的數據採集儀，為振弦式傳感器使用的掌上型袖珍式頻率讀數儀。本發明在槽段內放入壓力傳感器，通過軲轆轉動，自泥漿液面起將壓力傳感 器緩慢向下滑入槽段內的泥漿液面以下，每隔一定豎向間距進行泥漿壓力的測 讀，直至壓力傳感器滑至槽段底部，然後從槽段底部開始，自下而上再緩慢提升 壓力傳感器，每隔一定豎向間距重複進行壓力的測讀，直至壓力傳感器提升至泥 漿液面高度。在壓力傳感器下滑和提升過程中，需保證壓力傳感器的數據傳遞導 線保持鬆弛狀態，防止數據傳遞導線被拉壞，即保護套環和壓力傳感器的重量全 部由測繩承受。將壓力傳感器下滑和和提升過程中相同深度位置測得的壓力值進 行平均，減少一次測讀所引起的讀數誤差。最後繪製深度與泥漿壓力間的散點數 據圖，將測得的散點數據進行曲線擬合，可獲得槽段內不同深度的泥漿壓力。本發明簡單、安裝方便、操作簡單，測試效率高，在上海地區大深度地下連 續牆成槽施工中泥漿壓力測試中得以應用，經工程實踐驗證，取得了顯著的效果。


圖l為本發明實施例中採用的測試裝置結構示意圖；圖2為本發明的實施例D15槽段測試得到的深度與泥漿壓力關係曲線圖；圖3為本發明的實施例D31槽段測試得到的深度與泥漿壓力關係曲線圖；圖4為本發明的實施例DQC2b槽段測試得到的深度與泥漿壓力關係曲線圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 範圍不限於下述的實施例。實施例工程實例為上海市某地區綜合改造(一期)工程。該工程的施工場地東側為黃 浦江防汛牆，防汛牆為20世紀70年代建設，並於90年代初期經過加高加固。 施工現場周圍交通繁忙，且有地下管線分布，新建臨時防汛牆已將施工區域和管 線、道路有效隔離。本工程陸域範圍建築物的基坑工程分為A、 B、 C和D共4個施工區，圍護結 構採用800咖厚、27m 28m深地下連續牆，坑內採用三道水平鋼筋混凝土支撐，基坑開挖方式為常規順作施工，基坑開挖深度13.5m，基坑總延長1 200m，屬一 級基坑，基坑變形控制標準嚴格。為檢查地下連續牆的成槽施工質量，本工程在成槽施工中採用如圖1所示的 護壁泥漿壓力測試裝置，包括保護套環l、鬆緊螺絲2、掛鈎3、壓力傳感器4、 數據傳遞導線5、測繩6、升降架7和數據採集儀8。壓力傳感器4設置在保護 套環1內，保護套環1上設有槽孔，壓力傳感器1的數據傳遞導線5從該槽孔中 引出，並連接到數據採集儀8，保護套環l上部連有掛鈎，升降架7架於連續牆 槽段上，升降架7上安裝有軲轆，測繩6下端與掛鈎3綁定，上端固定並盤繞於 升降架7的軲轆上。本實施例具體測試方法步驟如下-第一步，在連續牆成槽施工前準備好保護套環l，套環外側安裝有3個鬆緊 螺絲2，套環上端開有槽孔，並連有掛鈎3。第二步，將鬆緊螺絲2擰松後，在套環1內裝入壓力傳感器4，擰緊螺絲2 固定壓力傳感器4。第三步，將壓力傳感器4的數據傳遞導線5從套環1的槽孔中引出，與掛鈎 3上綁紮的測繩6 —起引出，並連接到金屬升降架7上。第四步，在成槽機挖土施工完成後，通過升降架7的軲轆將壓力傳感器4從 泥漿液面起緩慢滑入槽段內，在地面採用數據採集儀8每豎向間隔l.Om進行壓 力的測讀，直至壓力傳感器滑至槽段底部。第五步，自槽段底部開始，將壓力傳感器4緩慢向上提升，同樣每豎向間隔 1. 0m重複進行壓力的測讀，直至壓力傳感器4提升至泥漿液面結束。第六步，將相同深度向下滑入和向上提升所測得的泥漿壓力結果進行平均， 繪製深度與泥漿壓力間的散點數據，將散點數據進行擬合，可得槽段內不同深度 的泥漿壓力。第一步中，保護套環1內徑為12. 3cm，厚度為2. 5cm，直徑為8mm的內徑大 於壓力傳感器4直徑，保證壓力傳感器4能順利卡入套環內。直徑為8mm的外側 有3個直徑為4mm的鬆緊螺絲2，可以固定壓力傳感器4。直徑為8mm的上部開 有直徑為8mm的槽孔，槽孔內徑大於壓力傳感器數據傳遞導線5直徑。第二步中，壓力傳感器直徑為12 cm，厚度為2.5cm，量程為預估最大泥漿 壓力的1.5倍。壓力傳感器連有可採用數據採集儀進行測讀的數據傳遞導線，導 線為直徑6mm的雙芯測量電纜。導線從套環的槽孔中引出至地面，保證測試人員 在地面能夠進行數據的測讀。第三步中，測繩上帶有刻度，保證能夠讀出壓力傳感器在槽段中深度。測繩 下端與套環的掛鈎綁定，防止套環和壓力傳感器滑脫。第四步和第五步中，升降架有四個支點，分別架於連續牆槽段兩側。升降架 上軲轆可控制壓力傳感器的深度、壓力傳感器下滑和提升的速度。第四步和第五步中，壓力傳感器在下滑和提升的數據測讀中，需保證下滑測 讀和提升測讀時壓力傳感器的深度位置相同，以便進行測讀數據的對比。第六步中，將相同深度所測得的泥漿壓力結果進行平均，減小一次測讀引起 的讀數誤差。該基坑工程用以上方法共進行了 3個地下連續槽段(D15、 D31和DQC2b)的泥 漿壓力測試，3個槽段所測得的泥漿壓力曲線如圖2、圖3和圖4所示。測試結 果很好地反映了泥槳壓力隨深度增加的遞增關係。為便於進行測試結果的對比和 驗證，3個槽段同時採用了常規泥漿比重計方法在不同深度進行取樣並測定泥漿 比重，再換算成泥漿壓力，換算後的泥漿壓力也分別繪於圖2、圖3和圖4中。 換算後的泥漿壓力小於本發明測試獲得的泥漿壓力，但相對誤差均在0. 83%以內， 表明本發明實施例的測試精度滿足工程要求。比重計法在泥漿取樣過程中由於泥 漿桶的密封性問題，存在漏漿和混漿現象，導致該方法測得的泥漿壓力小於本發 明所測得的泥漿壓力。實際測試過程中，每進行一次泥漿壓力測試(向下滑入和向上提升)僅需10 分鐘，對連續牆後續澆注混凝土施工進度的影響很小。而常規比重計法每進行一 個深度點的取樣和測試需5分鐘，在實施例中每一槽段內分別進行了深度-5m、 -10m、 -15111和-20111共4個深度位置的取樣測試，總時間需25分鐘，為本發明方 法所需時間的2. 5倍。但常規比重計方法在2. 5倍時間內所能獲得的數據點數僅 為本發明方法的1/6左右，說明本發明方法的測試效率明顯優於常規比重計方 法。
權利要求
1、一種地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試方法，其特徵在於，包括以下步驟第一步，準備一上端開有槽孔的金屬保護套環，在套環的掛鈎上綁紮帶有刻度的測繩；第二步，將套環外側的螺絲擰松，在套環內裝入壓力傳感器，擰緊螺絲固定壓力傳感器；第三步，將壓力傳感器的數據傳遞導線從套環的槽孔中引出，與套環上綁紮的測繩一道引出，連接到架設於地面的升降架上；第四步，通過升降架將壓力傳感器自泥漿液面起滑入槽段內，每隔設定豎向間距進行壓力傳感器的測讀，直至壓力傳感器滑至槽段底部；第五步，自槽段底部開始，將壓力傳感器向上提升，每隔設定豎向間距重複進行壓力傳感器的測讀，直至壓力傳感器提升至泥漿液面結束；第六步，將相同深度所測得的泥漿壓力結果進行平均，繪製深度與泥漿壓力關係的散點數據，將散點數據進行擬合，得槽段內各深度的泥漿壓力分布。
2、 根據權利要求1所述的地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試方法， 其特徵是，第四步和第五步中，壓力傳感器在下滑和提升的數據測讀中，下滑測 讀和提升測讀時壓力傳感器的深度位置相同。
3、 一種地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試裝置，其特徵在於，包 括升降系統和測試系統，所述升降系統包括保護套環、測繩、升降架，所述測試 系統包括壓力傳感器、數據傳遞導線、數據採集儀，其中壓力傳感器設置在保 護套環內，保護套環上設有槽孔，壓力傳感器的數據傳遞導線從該槽孔中引出， 並連接到數據採集儀，保護套環外側有鬆緊螺絲，用於固定壓力傳感器，保護套 環上部連有掛鈎，升降架架於連續牆槽段上，升降架上安裝有軲轆，測繩下端與 掛鈎綁定，上端固定並盤繞於升降架的軲轆上。
4、 根據權利要求3所述的地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試裝置， 其特徵是，所述的保護套環，其內徑大於壓力傳感器直徑。
5、 根據權利要求3所述的地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試裝置，其特徵是，所述的保護套環上部的槽 L，其內徑大於壓力傳感器數據傳遞導線直 徑。
6、 根據權利要求3或5所述的地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試裝置，其特徵是，所述的數據傳遞導線為雙芯測量電纜，數據傳遞導線從壓力傳 感器引伸至地面。
7、 根據權利要求3所述的地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試裝置， 其特徵是，所述的測繩帶有刻度。
8、 根據權利要求3所述的地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試裝置， 其特徵是，所述的升降架有四個支點，分別架於連續牆槽段兩側。
9、 根據權利要求3所述的地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試裝置， 其特徵是，所述的壓力傳感器為振弦式壓力計。
10、 根據權利要求3或9所述的地下連續牆成槽施工中護壁泥槳壓力的測試 裝置，其特徵是，所述的壓力傳感器，其量程為預估最大泥漿壓力的1.5倍。
全文摘要
一種建築工程技術領域的地下連續牆成槽施工中護壁泥漿壓力的測試方法及裝置。本發明在套環的掛鈎上綁紮帶有刻度的測繩；在套環內裝入壓力傳感器；將壓力傳感器的數據傳遞導線從套環的槽孔中引出，與套環上綁紮的測繩一道引出，連接到升降架上；通過升降架將壓力傳感器滑入槽段內，進行壓力傳感器的測讀；將壓力傳感器向上提升，重複進行壓力傳感器的測讀；將相同深度所測得的泥漿壓力結果進行平均，繪製深度與泥漿壓力關係的散點數據，將散點數據進行擬合，得槽段內不同深度的泥漿壓力分布。本發明可以較準確地測量地下連續牆成槽施工過程中護壁泥漿的壓力，測試結果準確可靠。
文檔編號G01L9/00GK101324062SQ20081004091
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月24日 優先權日2008年7月24日
發明者丁勇春, 王建華, 陳錦劍 申請人:上海交通大學