地下连续墙成槽施工中护壁泥浆压力的测试方法及装置

摘要

一种建筑工程技术领域的地下连续墙成槽施工中护壁泥浆压力的测试方法及装置。本发明在套环的挂钩上绑扎带有刻度的测绳；在套环内装入压力传感器；将压力传感器的数据传递导线从套环的槽孔中引出，与套环上绑扎的测绳一道引出，连接到升降架上；通过升降架将压力传感器滑入槽段内，进行压力传感器的测读；将压力传感器向上提升，重复进行压力传感器的测读；将相同深度所测得的泥浆压力结果进行平均，绘制深度与泥浆压力关系的散点数据，将散点数据进行拟合，得槽段内不同深度的泥浆压力分布。本发明可以较准确地测量地下连续墙成槽施工过程中护壁泥浆的压力，测试结果准确可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑工程技术领域的测试方法及装置，具体是一种地下连续墙成槽施工中护壁泥浆压力的测试方法及装置。

背景技术

所谓地下连续墙施工方法，就是预先采用专用成槽机械，沿着深基础或地下构筑物周边，采用膨润土触变泥浆进行护壁，开挖出具有一定深度与断面的槽段，然后在槽段内放入预制的钢筋笼，并采用水下浇注混凝土形成墙段，如此连续施工，从而使各墙段间相互连接，构成一道完整的具有挡土和防水功能的地下连续墙体，并可兼作主体地下结构或其一部分。由于这种施工方法可以开挖任意深度和断面的深槽，所以能根据设计要求，建造具有不同深度、宽度、形状、厚度和强度的地下连续墙体。施工中，无论在成槽时，还是在成槽施工完成后，槽段内均需充满触变泥浆，并保证泥浆的液面高度至少高于地下水位0.5m以上，从而借助泥浆的护壁作用，保持槽壁土体的稳定，使墙体在筑成之前不会出现槽壁坍塌的危险。

泥浆的护壁作用机理如下：泥浆的比重大于地下水的比重，液面又高于地下水位，使得泥浆的液柱压力足以平衡地下水土压力，成为槽壁土体的一种液态压力支撑。同时，泥浆压力使得泥浆能够渗入槽壁土体的孔隙内，填充其间，在槽壁表面形成一层组织致密、透水性低的泥皮，促使槽壁面土体由原来分散度较高的介质，胶结形成具有薄膜特性的整体，进一步维护了槽壁的稳定。此外，泥浆还具有携碴、冷却与润滑的作用，可作为成槽施工中运土的介质，提高施工工效和延长施工机械的使用寿命。

因此，在地下连续墙施工过程中，为保证连续墙的成槽质量和槽壁稳定，对现场泥浆的性能技术指标提出了一系列要求，并应在泥浆配制和成槽施工中进行检验和控制。泥浆主要性能指标包括：比重、粘度、含砂率和PH值等。其中泥浆比重能够间接反映泥浆对槽壁土体作用压力的大小，因而工程界通常采用泥浆比重计来测定泥浆比重，进而间接反映泥浆对槽壁的作用压力。这种间接测定泥浆压力方法的缺点在于：①因采用常规带活络盖的泥浆桶从槽段中进行泥浆的取样并进行泥浆比重的测试，在取样过程中不可避免地存在漏浆和混浆问题，存在测试结果变异性大和精度低的问题，从而会影响泥浆压力的的测试精度；②因需要在槽段内从不同深度进行泥浆的取样，取样工作作量大，有限时间内能获得的取样点数量有限，故测试效率低下，对工程施工进度存在一定的影响。

经对现有技术文献检索发现，中国专利申请号200410005525.0，发明名称：一种接收和检测泥浆压力脉冲信号的方法及装置，公开号：CN1657740，该专利自述为：本发明提供一种接收和检测泥浆压力脉冲信号的方法及装置，其接收从信道中传来的含有泥浆压力脉冲编码信息的信号；对接收到的信号进行低通滤波；对低通滤波后的信号进行直流分量的去除；对接收到的信号中的噪声建立噪声估计；对去除了直流分量的信号进行系统同步字检测相关运算；对去除了直流分量的信号进行自适应滤波；采用码位相关运算判断码位，并根据编码协议从接收到的信号中解调出数据。即使在噪声环境恶劣的情况下，也能将有用信号从接收到的被噪声严重污染的信息中提取出来；同时通过所述的装置实现所述的方法，并兼容数种井下随钻测量仪器。该发明是钻井工程中的随钻测试方法与仪器，可应用于地质勘探与开发中钻井液压力测试信号处理，其测试对象是用于随钻测量的泥浆压力脉冲，而非泥浆压力本身。该方法不能应用于地下连续墙成槽的护壁泥浆压力测试，两者的工程领域和测试对象完全不同，不能通用。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足，提出了一种地下连续墙成槽施工中护壁泥浆压力的测试方法及装置，克服了以往常规采用泥浆比重计方法存在的测试结果精度差、获得的取样点数量有限的缺点，具有监测精度高、可获得大量监测数据点等优点，大大提高的了现场测试的数据精度和测试效率，具有较强的实用性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的地下连续墙成槽施工中护壁泥浆压力的测试方法，包括以下步骤：

第一步，准备一上端开有槽孔的金属保护套环，在套环的挂钩上绑扎带有刻度的测绳；

第二步，将套环外侧的螺丝拧松后，在套环内装入压力传感器，拧紧螺丝固定压力传感器；

第三步，将压力传感器的数据传递导线从套环的槽孔中引出，与套环上绑扎的测绳一道引出，连接到架设于地面的升降架上；

第四步，通过升降架的轱辘将压力传感器自泥浆液面起缓慢滑入槽段内，每隔设定竖向间距进行压力传感器的测读，直至压力传感器滑至槽段底部；

第五步，自槽段底部开始，通过升降架的轱辘将压力传感器缓慢向上提升，每隔设定竖向间距重复进行压力传感器的测读，直至压力传感器提升至泥浆液面结束；

第六步，将相同深度所测得的泥浆压力结果进行平均，绘制深度与泥浆压力关系的散点数据，将散点数据进行拟合，得槽段内各深度的泥浆压力分布。

本发明所涉及的地下连续墙成槽施工中护壁泥浆压力的测试装置，包括升降系统和测试系统，所述升降系统包括保护套环、测绳、升降架。所述测试系统包括压力传感器、数据传递导线、数据采集仪。压力传感器设置在保护套环内，保护套环上设有槽孔，压力传感器的数据传递导线从该槽孔中引出，并连接到数据采集仪，保护套环外侧有松紧螺丝，用于固定压力传感器。保护套环上部连有挂钩，升降架架于连续墙槽段上，升降架上安装有轱辘，测绳下端与挂钩绑定，上端固定并盘绕于升降架的轱辘上。

所述的保护套环，其内径大于压力传感器直径，保证压力传感器能顺利卡入保护套环内。

所述的保护套环上部的槽孔，其内径大于压力传感器数据导线直径。

所述的测绳带有刻度，以保证能够读出压力传感器在槽段中的深度。

所述的升降架有四个支点，分别架于连续墙槽段两侧，升降架上安装有轱辘，可控制压力传感器的深度、压力传感器下滑和提升的速度。

所述的压力传感器，为振弦式压力计。

所述的数据传递导线为双芯测量电缆，可采用数据采集仪进行测读。数据传递导线从压力传感器引伸至地面，保证测试人员能够进行数据测读。

所述的数据采集仪，为振弦式传感器使用的掌上型袖珍式频率读数仪。

本发明在槽段内放入压力传感器，通过轱辘转动，自泥浆液面起将压力传感器缓慢向下滑入槽段内的泥浆液面以下，每隔一定竖向间距进行泥浆压力的测读，直至压力传感器滑至槽段底部，然后从槽段底部开始，自下而上再缓慢提升压力传感器，每隔一定竖向间距重复进行压力的测读，直至压力传感器提升至泥浆液面高度。在压力传感器下滑和提升过程中，需保证压力传感器的数据传递导线保持松弛状态，防止数据传递导线被拉坏，即保护套环和压力传感器的重量全部由测绳承受。将压力传感器下滑和和提升过程中相同深度位置测得的压力值进行平均，减少一次测读所引起的读数误差。最后绘制深度与泥浆压力间的散点数据图，将测得的散点数据进行曲线拟合，可获得槽段内不同深度的泥浆压力。

本发明简单、安装方便、操作简单，测试效率高，在上海地区大深度地下连续墙成槽施工中泥浆压力测试中得以应用，经工程实践验证，取得了显著的效果。

附图说明

图1为本发明实施例中采用的测试装置结构示意图；

图2为本发明的实施例D15槽段测试得到的深度与泥浆压力关系曲线图；

图3为本发明的实施例D31槽段测试得到的深度与泥浆压力关系曲线图；

图4为本发明的实施例DQC2b槽段测试得到的深度与泥浆压力关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

工程实例为上海市某地区综合改造(一期)工程。该工程的施工场地东侧为黄浦江防汛墙，防汛墙为20世纪70年代建设，并于90年代初期经过加高加固。施工现场周围交通繁忙，且有地下管线分布，新建临时防汛墙已将施工区域和管线、道路有效隔离。

本工程陆域范围建筑物的基坑工程分为A、B、C和D共4个施工区，围护结构采用800mm厚、27m～28m深地下连续墙，坑内采用三道水平钢筋混凝土支撑，基坑开挖方式为常规顺作施工，基坑开挖深度13.5m，基坑总延长1200m，属一级基坑，基坑变形控制标准严格。

为检查地下连续墙的成槽施工质量，本工程在成槽施工中采用如图1所示的护壁泥浆压力测试装置，包括：保护套环1、松紧螺丝2、挂钩3、压力传感器4、数据传递导线5、测绳6、升降架7和数据采集仪8。压力传感器4设置在保护套环1内，保护套环1上设有槽孔，压力传感器1的数据传递导线5从该槽孔中引出，并连接到数据采集仪8，保护套环1上部连有挂钩，升降架7架于连续墙槽段上，升降架7上安装有轱辘，测绳6下端与挂钩3绑定，上端固定并盘绕于升降架7的轱辘上。

本实施例具体测试方法步骤如下：

第一步，在连续墙成槽施工前准备好保护套环1，套环外侧安装有3个松紧螺丝2，套环上端开有槽孔，并连有挂钩3。

第二步，将松紧螺丝2拧松后，在套环1内装入压力传感器4，拧紧螺丝2固定压力传感器4。

第三步，将压力传感器4的数据传递导线5从套环1的槽孔中引出，与挂钩3上绑扎的测绳6一起引出，并连接到金属升降架7上。

第四步，在成槽机挖土施工完成后，通过升降架7的轱辘将压力传感器4从泥浆液面起缓慢滑入槽段内，在地面采用数据采集仪8每竖向间隔1.0m进行压力的测读，直至压力传感器滑至槽段底部。

第五步，自槽段底部开始，将压力传感器4缓慢向上提升，同样每竖向间隔1.0m重复进行压力的测读，直至压力传感器4提升至泥浆液面结束。

第六步，将相同深度向下滑入和向上提升所测得的泥浆压力结果进行平均，绘制深度与泥浆压力间的散点数据，将散点数据进行拟合，可得槽段内不同深度的泥浆压力。

第一步中，保护套环1内径为12.3cm，厚度为2.5cm，直径为8mm的内径大于压力传感器4直径，保证压力传感器4能顺利卡入套环内。直径为8mm的外侧有3个直径为4mm的松紧螺丝2，可以固定压力传感器4。直径为8mm的上部开有直径为8mm的槽孔，槽孔内径大于压力传感器数据传递导线5直径。

第二步中，压力传感器直径为12cm，厚度为2.5cm，量程为预估最大泥浆压力的1.5倍。压力传感器连有可采用数据采集仪进行测读的数据传递导线，导线为直径6mm的双芯测量电缆。导线从套环的槽孔中引出至地面，保证测试人员在地面能够进行数据的测读。

第三步中，测绳上带有刻度，保证能够读出压力传感器在槽段中深度。测绳下端与套环的挂钩绑定，防止套环和压力传感器滑脱。

第四步和第五步中，升降架有四个支点，分别架于连续墙槽段两侧。升降架上轱辘可控制压力传感器的深度、压力传感器下滑和提升的速度。

第四步和第五步中，压力传感器在下滑和提升的数据测读中，需保证下滑测读和提升测读时压力传感器的深度位置相同，以便进行测读数据的对比。

第六步中，将相同深度所测得的泥浆压力结果进行平均，减小一次测读引起的读数误差。

该基坑工程用以上方法共进行了3个地下连续槽段(D15、D31和DQC2b)的泥浆压力测试，3个槽段所测得的泥浆压力曲线如图2、图3和图4所示。测试结果很好地反映了泥浆压力随深度增加的递增关系。为便于进行测试结果的对比和验证，3个槽段同时采用了常规泥浆比重计方法在不同深度进行取样并测定泥浆比重，再换算成泥浆压力，换算后的泥浆压力也分别绘于图2、图3和图4中。换算后的泥浆压力小于本发明测试获得的泥浆压力，但相对误差均在0.83％以内，表明本发明实施例的测试精度满足工程要求。比重计法在泥浆取样过程中由于泥浆桶的密封性问题，存在漏浆和混浆现象，导致该方法测得的泥浆压力小于本发明所测得的泥浆压力。

实际测试过程中，每进行一次泥浆压力测试(向下滑入和向上提升)仅需10分钟，对连续墙后续浇注混凝土施工进度的影响很小。而常规比重计法每进行一个深度点的取样和测试需5分钟，在实施例中每一槽段内分别进行了深度-5m、-10m、-15m和-20m共4个深度位置的取样测试，总时间需25分钟，为本发明方法所需时间的2.5倍。但常规比重计方法在2.5倍时间内所能获得的数据点数仅为本发明方法的1/6左右，说明本发明方法的测试效率明显优于常规比重计方法。