一种大型堆载厂房边桩侧压力主动卸载装置及方法

1.本发明涉及地基基础工程加固技术领域，特别是涉及一种大型堆载厂房边桩侧压力主动卸载装置及方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.钢结构厂房因其施工简便，造价较低而得到了广泛应用，是大型工业企业及火力发电厂最常用的存放材料的一种结构，对于暂存材料多的防护具有重要作用。在钢结构厂房主体结构施工前，通常会在场区周围地层中施作诸如条形基础或桩基础的柱下基础结构，以承载上部厂房结构的荷载。
4.发明人发现，在钢结构厂房完工后，厂房内部空场地会直接用于堆载设备、钢材、煤炭等重型物体，会直接导致厂房覆盖范围内地层在较长的一段时间内发生固结沉降。厂房内部地层土体产生固结沉降的同时会引起较为明显的侧向位移，对边界基础结构的承载稳定性会造成不利影响，甚至引起厂房的整体倒塌。为消除厂区堆载对主体结构基础的影响，通常需要在堆载厂区进行地基处理，直接造成建设成本的增加。在我国南方软土地区及世界范围内的软土地区，每年因堆载厂区地基处理而产生的施工成本不可估量。
5.而现有的防挤土装置虽然能够消除挤土桩的影响，但并不能消除堆载地层侧向变形对边桩的影响，不仅操作繁琐，还无法重复使用，需要重新开槽，对于使用面积有限的堆载厂房表现出明显的不适用性，且具有压力水囊结构的防挤土装置缺乏相应的水压力监测及调节装置，随着降水施工的进行，地层固结沉降会引起压力水囊的压力变化，导致被保护侧的受力发生变化。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种大型堆载厂房边桩侧压力主动卸载装置及方法，稳压体置于开挖地槽内且顶部覆盖有盖板梁，稳压体侧壁顶端边线设置有导流管装置，并安装有带数显压力表的磁流阀，磁流阀与中控仪相连接，微型中控仪同时可外接埋设于边桩内侧的土压力计，当稳压体的水压及土压力计监测值上升至临界阈值时，中控仪调节磁流阀打开释放水压力，当水压下降后，中控仪关闭磁流阀，达到随土体侧向变形调整水压的目的，解决了现有防挤土装置无法主动卸载边桩侧压力的问题。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
8.第一方面，本发明提出一种大型堆载厂房边桩侧压力主动卸载装置，包括稳压体，所述稳压体内部具有空腔，空腔内填充液体；所述稳压体侧壁与导流管连接以排出稳压体内液体，导流管设置磁流阀，所述磁流阀与中控仪连接，中控仪还与土压力计连接。
9.作为进一步的技术方案，所述稳压体为密封防水膜袋，其内填充液体为水和工业酒精混合物。
10.作为进一步的技术方案，所述稳压体内部空腔沿竖向设置多个膜袋内肋带。
11.作为进一步的技术方案，所述膜袋内肋带的高度小于稳压体内部空腔的高度，膜袋内肋带两端与稳压体内壁之间具有间隙。
12.作为进一步的技术方案，所述膜袋内肋带为复合纤维材质。
13.作为进一步的技术方案，所述膜袋内肋带设置多个，多个膜袋内肋带间隔且均布设置于稳压体内。
14.作为进一步的技术方案，所述膜袋内肋带为带状，多个膜袋内肋带相互平行设置；稳压体为长方体结构。
15.作为进一步的技术方案，所述磁流阀一端与导流管连接，磁流阀的另一端为自由端以排出稳压体内的液体，磁流阀与数显压力表连接。
16.作为进一步的技术方案，所述稳压体顶部设置梁板，梁板包括预制顶盖板，预制顶盖板为拱形结构，预制顶盖板两端底部均设置预制侧导向梁，稳压体设置在两预制侧导向梁之间。
17.第二方面，本发明提出一种如上所述的大型堆载厂房边桩侧压力主动卸载装置的工作方法，包括以下步骤：
18.在边桩内侧分多个点位向桩侧地层中压入土压力计，土压力计和中控仪连接，预先对侧向压力进行监测；
19.在堆载厂区内部四周靠边桩的位置处进行测量放线，定位稳压体的拟开挖区域，下放稳压体进入地槽内，并及时从导流管中向内充入液体，溢流后关闭磁流阀，维持恒压；
20.在堆载地层朝向周边地槽区域进行侧向挤出时，侧向挤出土体直接作用于稳压体，稳压体内液体压力上升至设定值后并将压力继续传递至埋设有土压力计所在的边桩区域，引起边桩侧压力上升；
21.在桩侧土压力及稳压体内压力达到阈值后，磁流阀打开，从导流管中排出液体直至稳压体内压力下降至设定值，关闭磁流阀，实现边桩侧压力主动卸载。
22.上述本发明的有益效果如下：
23.(1)本发明稳压体和土压力计分别与中控仪连接，通过中控仪自动监测土压力计的压力值以及稳压体内的液体压力，并控制稳压体内液体的排放，从而准确的控制边桩侧向压力，实现边桩过高侧压力的主动卸载。
24.(2)本发明将稳压体置于边桩保护区处所开挖的地槽内，并利用土压力计对土压力进行监测，能够准确的对边桩侧向压力进行控制，消除土压力对边桩的影响。
25.(3)本发明盖板梁在工厂中预制，结构简单，安装施工的过程与一般地连墙的工艺相似，安装方便，且能够保证稳压体不受上部堆载物的影响而损坏，在更换时仅需更换盖板梁即可，稳压体可重复使用，避免了浪费。
26.(4)本发明稳压体设置多个，能够切断堆载地层土体与边桩区域土体侧向变形的连续性，考虑到厂区堆载地层非均质性，可能会出现侧向变形不一致的情况，在开挖地槽中分段分块放置稳压体，并分别与微型中控仪连接，可实现一个微型中控仪同时调节多个不同稳压体的压力，达到边桩侧压力分段分区控制的目的。
附图说明
27.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示
意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
28.图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种大型堆载厂房边桩侧压力主动卸载装置的整体结构示意图；
29.图2是本发明根据一个或多个实施方式的盖板梁结构示意图；
30.图3是本发明根据一个或多个实施方式的稳压体结构示意图；
31.图4是本发明根据一个或多个实施方式的微型中控仪的结构示意图；
32.图5是本发明根据一个或多个实施方式的稳压体内部结构示意图；
33.图6是本发明根据一个或多个实施方式的盖板梁和稳压体的安装结构示意图；
34.图7是本发明根据一个或多个实施方式的微型中控仪、土压力计和磁流阀的连接关系示意图；
35.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
36.其中，1、盖板梁；1-1、预制顶盖板；1-2、预制侧导向梁；2、稳压体；2-1、膜袋内肋带；3、微型中控仪；3-1、液晶显示屏；3-2、调节复位键；3-3、土压力计信号线接口；3-4、电源开关；3-5、固定环；3-6、磁流阀信号线接口；4、屏蔽信号线；5、土压力计；6、数显压力表；7、磁流阀；8、导流管。
具体实施方式
37.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
38.正如背景技术所介绍的，现有的防挤土装置虽然能够消除挤土桩的影响，但并不能消除堆载地层侧向变形对边桩的影响，不仅操作繁琐，还无法重复使用，需要重新开槽，对于使用面积有限的堆载厂房表现出明显的不适用性，且具有压力水囊结构的防挤土装置缺乏相应的水压力监测及调节装置，随着降水施工的进行，地层固结沉降会引起压力水囊的压力变化，导致被保护侧的受力发生变化的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种大型堆载厂房边桩侧压力主动卸载装置及施工方法。
39.实施例1
40.本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图7所示，提出一种大型堆载厂房边桩侧压力主动卸载装置，包括，盖板梁1、稳压体2、微型中控仪3、屏蔽信号线4和土压力计5，盖梁板1设置在稳压体2的顶部，微型中控仪3通过屏蔽信号线4分别与稳压体2和土压力计5连接，并做好连接端口防水处理和微型中控仪3的位置固定。
41.其中，盖梁板1和稳压体2置于边桩保护区处所开挖的地槽内，盖板梁1安装于稳压体2的顶部并与稳压体2顶部贴合，这样的设置使得盖梁板1不仅能够保护稳压体2的顶部，避免稳压体2顶部不受外界的破坏，还能对稳压体2起到约束作用，当发生固结沉降的堆载地层朝向周边地槽区域进行侧向挤出时，侧向挤出土体会直接作用于稳压体2上，由于盖梁板1的约束作用，稳压体2内压力上升至一定值后会趋于稳定，便于后续土压力的检测。
42.具体的，盖梁板1由预制顶盖板1-1和预制侧导向梁1-2构成，预制顶盖板和预制侧导向梁1-2均为预制混凝土结构，标号可根据现场实际需求从c30～c50中任意选择，尺寸综合堆载条件和地槽尺寸进行设计，进而在预制混凝土工厂中加工生产。
43.如图2所示，预制顶盖板1-1为拱形结构，拱形结构的设置不仅可以节省预制顶盖板1-1混凝土的使用，还提高了预制顶盖板1-1的承压能力，当预制顶盖板1-1承受压力时，压力会由顶点扩散到两端；同时，在预制顶盖板1-1的两端底部分别设置了一个预制侧导向梁1-2，在分担压力的同时，还能起到导向、约束稳压体2的作用，且能够避免地槽侧壁的坍塌。
44.稳压体2设置在两个预制侧导向梁1-2之间，具体的，稳压体2为密封防水膜袋结构，根据厂区堆载规模及实际使用需求进行定制，在开挖地槽中需要分段分块的放置，主要是考虑到厂区堆载地层非均质性，可能会出现侧向变形不一致的情况，可实现边桩侧压力分段分区控制的目的。
45.如图3所示，稳压体2的侧壁顶端设置有导流管8，导流管8为刚性承压管，由于稳压体2为密封防水膜结构，仅需在稳压体2与导流管8连接的端部进行热贴合处理即可实现安装与密封，操作方便。
46.可以理解的是，在其他实施例中也可以采用防水接头进行稳压体2与导流管8的连接，当采用防水接头时，防水接头需要预先安装在稳压体2上，并通过螺纹与导流管8连接，只要能够实现密封安装即可，这里不做过多限制。
47.导流管8远离稳压体2的一端设有磁流阀7，磁流阀7一端与导流管8通过螺纹连接，磁流阀7的另一端为自由端，并甩出至空闲场地内，用于排出稳压体2内的液体，磁流阀7的上部安装有数显压力表6，用于监测稳压体内的液体压力。
48.稳压体2内的液体为水和工业酒精混合物，可防止出现结冰等现象，避免冬天温度过低导致稳压体2内的液体结冰，保证稳压体2冬天的工作效果。
49.当然可以理解的是，在其他实施例中也可以单独设置加热机构以及温度传感器，当稳压体2内的液体温度低于设定值时，加热机构自动加热，无论采取什么措施，只要能够避免稳压体2内部液体结冰即可，这里不做过多限制。
50.如图5所示，稳压体2的内部等距设置有若干非通长膜袋内肋带2-1，稳压体2为长方体结构，其内部具有空腔，在其内部空腔处沿竖向设置膜袋内肋带，膜袋内肋带的高度小于稳压体内部空腔的高度，膜袋内肋带顶部与稳压体内顶壁之间具有间隙，膜袋内肋带底部与稳压体内底壁之间也具有间隙。
51.膜袋内肋带2-1为复合纤维材质，可在液体充满稳压体2后约束稳压体2中间位置的变形，防止对边桩造成过大的挤压，便于约束膜袋的形状，防止充满液体后中部应力集中过大，对地层稳定性产生影响。
52.膜袋内肋带2-1设置多个，多个膜袋内肋带2-1间隔且均布设置于稳压体内。膜袋内肋带2-1为带状，多个膜袋内肋带2-1相互平行设置。
53.如图4所示，微型中控仪3为核心控制部件，主要由可充电锂电池、伺服单片机、液晶显示屏3-1及诸多控制电路组成，外部设有防水保护壳，防水保护壳侧边设置有固定环3-5，可以将微型中控仪3固定于厂房主体结构侧壁一定高度处，便于操控。
54.微型中控仪3防水保护壳侧壁上还设置有若干个磁流阀信号线接口3-6和若干个土压力计信号线接口3-3，可分别通过屏蔽信号线4与磁流阀7和土压力计5相连，实现一台微型中控仪3同时对多个稳压体2和土压力计5的压力信号进行监控调整，达到边桩侧压力分段分区控制的目的。
55.微型中控仪3的防水保护壳上设置有电源开关3-4及调节复位键3-2，当微型中控仪3出现故障时，能够人为进行控制并调整，以提高微型中控仪3中控电子电路系统对复杂环境的适用性。
56.土压力计5为振弦式土压力计，监测精度较高，信号传输稳定，且量程可根据实际需求进行加工定制。
57.在进行连接时，选用四芯屏蔽信号线作为屏蔽导线，本实施例中选用φ8mm的绝缘带金属箔内层的铜导线作为屏蔽信号线4，为了防止厂区可能出现的复杂电磁环境干扰压力信号，可实现监测信号的稳定传输，基本消除数值误差造成的微型中控仪3误判现象。
58.土压力计5设有若干个，土压力计5通过机械设备压入厂区地层中并尽可能靠近边桩，压入深度根据实际需求进行调整，且若干土压力计5分布在边桩内侧多个点位，以实现对边桩不同区域内土压力的监测。
59.该装置结构型式简单，安装施工的过程与一般地连墙的工艺相似，能够为现场施工人员所接受和正确的使用；且能够较为准确的控制边桩侧向压力，实现边桩过高侧压力的主动卸载；能够多次重复利用稳压体，避免了一次性的浪费；能够切断堆载地层土体与边桩区域土体侧向变形的连续性；可明显降低堆载地层的地基处理费用，投入较少人力成本即可实现对边桩侧压力主动卸载过程的监管。
60.实施例2
61.本技术的另一典型实施例中，提供如实施例1中大型堆载厂房边桩侧压力主动卸载装置的工作方法，具体如下：
62.根据堆载厂区规模确定边桩保护区和地槽开挖尺寸，综合堆载条件和地槽尺寸设计稳压体2的具体尺寸并加工生产，进一步设计盖板梁1中预制顶盖板1-1及预制侧导向梁1-2的分块尺寸，在预制混凝土工厂中加工生产盖板梁1；
63.采用重型施工机械如挖掘机等，在边桩内侧分多个点位向桩侧地层中压入土压力计5，并将屏蔽信号线4甩出至地表；
64.将微型中控仪3安装固定于厂房侧壁上，将土压力计5的屏蔽信号线4接入微型中控仪3外壳侧壁上的土压力计信号线接口3-3，打开微型中控仪进行调试，预先对侧向压力进行监测，确保土压力计监测信号传输稳定，保证监测数据的稳定可靠；
65.在下放稳压体2之前，首先将稳压体2与导流管8连接，将导流管引出至一侧，并在导流管8上安装磁流阀7，将数显压力表6安装在磁流阀7上，并将磁流阀7与屏蔽信号线4连接，把磁流阀连接的屏蔽信号线4甩出至微型中控仪3位置处并将信号线连接微型中控仪3上的磁流阀信号线接口3-6，确保信号传输稳定；
66.在堆载厂区内部四周靠边桩的位置处进行测量放线，准确定位膜袋具体位置的拟开挖区域，随地槽开挖施工沿开挖边线安放预制侧导向梁1-2，防止侧壁坍塌，随预制侧导向梁1-2安装完毕后下放稳压体2进入地槽内，并及时从导流管8中向内充入水和工业酒精混合液，溢流后关闭磁流阀7，维持恒压；
67.确认稳压体2各部分组件工作正常后，在预制侧导向梁1-2上放置预制顶盖板1-1并搭接，完成边桩侧压力主动卸载装置的铺设工作；
68.在厂区内堆载的过程中，预制顶盖板上可进行堆载，不会对密封防水膜袋造成损害；随厂区堆载时间的延长，地层土体会产生固结沉降，随厂区堆载体量及堆载时间的增
加，发生固结沉降的堆载地层会朝向周边地槽区域进行侧向挤出，侧向挤出土体会直接作用于稳压体2上，且由于预制顶盖板1-1的约束作用，稳压体2内液体压力上升至一定值后会趋于稳定并将压力继续传递至埋设有土压力计5所在的边桩区域，引起边桩侧压力上升，即土压力计5的压力监测读数上升；
69.随着堆载地层固结沉降逐渐增加，土体侧向位移继续增加会造成稳压体2压力或边桩侧向压力超过临界阈值，微型中控仪3在监测到桩侧土压力及稳压体2内压力达到阈值后，控制调节磁流阀7打开，从导流管8中排出混合液体直至稳压体2内压力下降至设定值后，微型中控仪3控制关闭磁流阀7，完成一次主动卸载调节工作；
70.随着稳压体2内混合液的减少，地槽两侧壁会逐渐闭合，盖板梁1会出现破损，将稳压体2从地槽中抽出，采用机械设备按照既定尺寸重新开挖地槽，更换盖板梁1；
71.检查稳压体2的密封性及完整状态，若出现破损则更换稳压体2，若确认稳压体2完好后下放至新扩地槽中，重复前述步骤即可实现长期的堆载厂房边桩侧压力主动卸载。
72.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。