基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置及方法，包括带固定装置的加速度传感器、预埋管、脉冲锤、带刻度的引线以及数据采集处理装置。本装置所采用的传感器由加速度传感器和固定装置组成，当加速度传感器到达指定位置后，利用固定装置固定其在管中的位置。在灌注混凝土桩时，需在钢筋笼内预埋管件以吊放传感器。进行检测时，将两个传感器分别吊放到预埋管中指定深度，利用脉冲锤敲击桩顶，根据两个测点的结果进行分析，达到测量混凝土波速、检测桩长及桩身缺陷定量化分析的目的。本发明专利技术结合了传统基桩低应变检测法与声波透射法的优点，具有快速、经济、无损等特点。

Low Strain Integrity Testing Device and Method for Pile Hole with Double Measuring Points

【技术实现步骤摘要】
基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置及方法
本专利技术属于测试设备领域，具体涉及一种基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置及方法。
技术介绍
桩基作为最重要的一种基础形式，其质量检测一直受到工程界的关注。在国内的桩基动力检测中，比较常见且具有代表性的是低应变反射波检测法及声波透射法。传统的低应变检测法将传感器放置于桩顶，在检测桩长时，一方面可能出现桩底过深以至于传感器无法接收到桩底反射波，另一方面计算时采用的混凝土波速通常根据经验设置，具有较大误差，导致计算结果与实际情况存在较大差别。声波透射法则在预埋声测管中放置发射端和接收端，通过实测声波在混凝土中传播的声时、波速等对桩身完整性进行检测。该方法存在以下缺点：第一，当声测管外侧出现缺陷甚至主筋外露时，该方法无法检测。第二，当声测管局部包泥、混凝土离析等，会导致局部测点的失效。本专利技术结合了传统低应变检测法和声波透射法的优点，在低应变检测方法的基础上，利用预埋管将传感器置于桩体内部，根据传感器引线的下放长度确定传感器放置深度，通过改变两个传感器的位置和距离达到更准确的检测待测基桩的混凝土弹性纵波波速、桩长或桩身完整性的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提出了一种基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置及方法。本专利技术在传统低应变检测方法的基础上，利用预埋管将传感器置于桩体内部，根据传感器引线的下放长度确定传感器放置深度，通过改变两个传感器的位置和距离达到更准确的检测待测基桩的混凝土弹性纵波波速、桩长或桩身完整性的目的。本专利技术采取以下技术方案：一种基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其包括第一加速度传感器、第二加速度传感器、预埋管、脉冲锤、引线以及数据采集处理装置；所述脉冲锤用于敲击混凝土灌注桩的桩顶；至少一条所述的预埋管垂直埋设于混凝土灌注桩的钢筋笼内；所述的第一加速度传感器和第二加速度传感器均吊挂于预埋管中并保持间距；两个传感器上均设有用于将传感器临时固定在预埋管管壁上的固定装置；第一加速度传感器和第二加速度传感器均通过引线与外部的数据采集处理装置相连。作为优选，所述的固定装置为气囊固定装置，所述的气囊固定装置为一个具有充气口的密闭气囊，气囊环绕包裹于传感器外部，其充气口密闭连接充气管的一端，充气管的另一端连接至基桩外部。进一步的，所述的预埋管内径需大于传感器的最大外径，但小于传感器和泄气状态下气囊固定装置的最大外径之和。作为优选，所述的固定装置为弹簧固定装置，每个传感器上的弹簧固定装置均包括导管和若干弹簧；若干条弹簧围绕传感器的周侧表面固定，所述的导管内径大于传感器；当传感器位于导管内时，传感器周向的弹簧的自由端以压缩状态支顶于导管内壁上，对传感器进行临时固定；每个传感器的引线包裹有硬质的引线管，引线管一端固定于传感器上，另一端穿过预埋管并伸出混凝土灌注桩的桩顶；且弹簧末端与导管内壁之间在引线管的推力作用下能够滑动；所述弹簧的长度应满足：传感器滑出导管后，弹簧能够支顶于预埋管内壁上对传感器进行临时固定。进一步的，所述的引线管为钢管或硬质塑料管，且均为笔直的中空圆管。作为优选，所述的预埋管有多条，分布于混凝土灌注桩横截面的不同位置。作为优选，所述的引线上设有刻度。作为优选，所述的数据采集处理装置为动测仪器。作为优选，所述的充气管连接置于基桩外部的充气装置，且充气管上设有止气阀。本专利技术中，后续为了便于描述，定义缩颈缺陷为桩体中某一位置出现相对于其他位置横截面积缩小的缺陷。从基桩顶部向底部的方向看，缩颈缺陷顶部位置的横截面积从上到下突然缩小，因此此位置称为缩颈处；同理，颈缺陷底部位置的横截面积从上到下突然扩大，因此此位置称为扩颈处。本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述任一方案所述检测装置的基桩的孔中双测点低应变完整性检测方法，用于检测基桩的混凝土波速、桩长及桩身完整性，其步骤如下：1)利用引线将第一加速度传感器和第二加速度传感器吊放到预埋管中，并分别通过固定装置将其与预埋管的内管壁固定，保持第一加速度传感器的位置在混凝土灌注桩上部无缺陷的高度处；记录第一加速度传感器和第二加速度传感器之间的间距为L0，位于下方的第二加速度传感器距离桩顶的深度为z；2)利用脉冲锤对混凝土灌注桩的桩顶进行敲击，通过数据采集处理装置采集第一加速度传感器和第二加速度传感器的响应数据；3)计算第一加速度传感器和第二加速度传感器对本次敲击的振动响应时间差Δt0，得到该混凝土灌注桩中混凝土波速为4)计算第二加速度传感器在本次敲击后接收到的入射波及桩底反射波的时间差Δt1，得到桩的总长为5)根据本次敲击采集的第一加速度传感器和第二加速度传感器反射波特征判断桩身的完整性：若第一加速度传感器和第二加速度传感器均只接收到桩底反射波时，判断当前基桩中不存在缺陷，桩身完整；若第一加速度传感器或第二加速度传感器除接收到桩底反射波外，还接收到桩身缺陷的特征反射波时，判断当前基桩中存在缺陷，桩身不完整；6)对于存在缩颈缺陷的混凝土灌注桩，根据第一加速度传感器和第二加速度传感器的反射波特征，进一步判断缩颈缺陷所处的位置：若第二加速度传感器只接收到扩颈处的特征反射波而没有接收到缩颈处的特征反射波，则判断当前第二加速度传感器所处位置即为缺陷所处的位置；若第二加速度传感器能够接收到缩颈处和扩颈处的特征反射波，则判断缺陷所处的位置位于第二加速度传感器下方；若第二加速度传感器既没有接收到缩颈处的特征反射波也没有接收到扩颈处的特征反射波，则判断缺陷所处的位置位于第二加速度传感器上方；7)根据步骤6)的判断结果，若第二加速度传感器不在缩颈缺陷所处的位置，则通过调节固定装置，将第二加速度传感器朝缩颈缺陷所处的位置移动，然后再次重复步骤2)～6)，直至第二加速度传感器位于缩颈缺陷所处的位置；8)在第一加速度传感器位于缩颈缺陷位置上方，而第二加速度传感器位于缩颈缺陷所处的位置的情况下，获取脉冲锤进行桩顶敲击后的两个传感器的波响应数据；并记录所述波响应数据对应的第一加速度传感器与桩顶的高度差为z1，第二加速度传感器与桩顶的高度差为z2；然后计算缩颈缺陷的顶部位置与桩顶的高度差为h1：式中：Δt2为所述波响应数据中第一加速度传感器接收到的入射波和缩颈处特征反射波的时间差；计算缩颈缺陷的底部位置与桩顶的高度差为h2：式中：Δt3为所述波响应数据中第二加速度传感器接收到的入射波和扩颈处特征反射波的时间差；根据公式(a)和(b)分别计算缩颈缺陷所在位置的等效横截面积S2：式中：A1为所述波响应数据中第一加速度传感器接收到的入射波的振幅；A2为所述波响应数据中第一加速度传感器接收到的缩颈处特征反射波的振幅；A3为所述波响应数据中第二加速度传感器接收到的入射波的振幅；S1为混凝土灌注桩中不存在缺陷的正常桩身段横截面面积。相对于现有技术而言，本专利技术具有以下优点：1.本专利技术结合了传统基桩低应变检测法与声波透射法的优点，在低应变检测方法的基础上，利用预埋管将传感器置于桩体内部，根据传感器引线的下放长度确定传感器放置深度，通过改变两个传感器的位置和距离达到更准确的检测待测基桩的混凝土弹性纵波波速、桩长或桩身完整性的目的。本专利技术具有快速、经济、无损等特点。2.本专利技术相比于传统的低应变检测法，能够较精确地检测桩身混凝土波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：包括第一加速度传感器(1)、第二加速度传感器(2)、预埋管(3)、脉冲锤(5)、引线(6)以及数据采集处理装置(7)；所述脉冲锤(5)用于敲击混凝土灌注桩(4)的桩顶；至少一条所述的预埋管(3)垂直埋设于混凝土灌注桩(4)的钢筋笼内；所述的第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)均吊挂于预埋管(3)中并保持间距；两个传感器上均设有用于将传感器临时固定在预埋管(3)管壁上的固定装置；第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)均通过引线(6)与外部的数据采集处理装置(7)相连。

【技术特征摘要】
1.一种基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：包括第一加速度传感器(1)、第二加速度传感器(2)、预埋管(3)、脉冲锤(5)、引线(6)以及数据采集处理装置(7)；所述脉冲锤(5)用于敲击混凝土灌注桩(4)的桩顶；至少一条所述的预埋管(3)垂直埋设于混凝土灌注桩(4)的钢筋笼内；所述的第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)均吊挂于预埋管(3)中并保持间距；两个传感器上均设有用于将传感器临时固定在预埋管(3)管壁上的固定装置；第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)均通过引线(6)与外部的数据采集处理装置(7)相连。2.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的固定装置为气囊固定装置，所述的气囊固定装置为一个具有充气口的密闭气囊(8)，气囊(8)环绕包裹于传感器外部，其充气口密闭连接充气管(9)的一端，充气管(9)的另一端连接至基桩外部。3.如权利要求2所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的预埋管(3)内径需大于传感器的最大外径，但小于传感器和泄气状态下气囊固定装置的最大外径之和。4.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的固定装置为弹簧固定装置，每个传感器上的弹簧固定装置均包括导管(11)和若干弹簧(10)；若干条弹簧(10)围绕传感器的周侧表面固定，所述的导管(11)内径大于传感器；当传感器位于导管(11)内时，传感器周向的弹簧(10)的自由端以压缩状态支顶于导管(11)内壁上，对传感器进行临时固定；每个传感器的引线(6)包裹有硬质的引线管(12)，引线管(12)一端固定于传感器上，另一端穿过预埋管(3)并伸出混凝土灌注桩(4)的桩顶；且弹簧(10)末端与导管(11)内壁之间在引线管(12)的推力作用下能够滑动；所述弹簧(10)的长度应满足：传感器滑出导管(11)后，弹簧(10)能够支顶于预埋管(3)内壁上对传感器进行临时固定。5.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的预埋管(3)有多条，分布于混凝土灌注桩(4)横截面的不同位置。6.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的引线(6)上设有刻度。7.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的数据采集处理装置(7)为动测仪器。8.如权利要求4所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的引线管(12)为钢管或硬质塑料管，且均为笔直的中空圆管。9.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的充气管连接置于基桩外部的充气装置，且充气管上设有止气阀。10.一种利用如权利要求1～9任一所述检测装置的基桩的孔中双测点低应变完整性检测方法，用于检测基桩的混凝土波速、桩长及桩身完整性，其特征在于，步骤如下：1)利用引线(6)将第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)吊放到预埋管(3)中，并分别通过固定装置将其与预埋...

【专利技术属性】
技术研发人员：王奎华，谭婕，郑茗旺，刘鑫，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33