一种基于贯入阻力法的成孔底部沉渣厚度的检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于贯入阻力法的成孔底部沉渣厚度的检测装置，涉及建筑工程检测技术。本装置是：在成孔的下部，向上依次设置有圆形底盘和密封圈，机械探针的上端依次穿过圆形底盘和密封圈后，机械探针、阻力传感器、直流伺服电机、内部导线、倾斜角传感器、电路板、电缆插座、连接电缆、绞车和检测仪器依次连接。本方法是：利用沉渣层和原土层在介质强度上存在的较大差异性，实质有效地实现了成孔底部沉渣厚度的检测。本实用新型专利技术思路新颖、科学、实质有效，提高了成孔底部的沉渣层厚度检测的有效性和准确性；设计灵活、适用，简单直观、易于理解；广泛适用于建筑工程中的钻孔灌注桩的成孔底部沉渣层厚度的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于贯入阻力法的成孔底部沉渣厚度的检测装置
本技术涉及建筑工程检测技术，尤其涉及一种基于贯入阻力法的成孔底部沉渣厚度的检测装置。
技术介绍
1、检测必要性目前在国内建筑、桥梁、铁路、水利等工程建设中，钻孔灌注桩是常见的基础形式；它的作用是将上部结构的荷载传递到深层土层中或岩石层上。钻孔灌注桩的施工分为“成孔”和向成孔内“灌注混凝土”两个作业阶段。由于成孔作业在地下并且配合注水进行，容易在成孔底部形成沉渣；沉渣主要是施工机械在作业过程中产生的残渣、成孔内壁的局部坍塌，或成孔内部泥浆水的沉淀等。如果成孔底部沉渣过厚，会使基桩桩长减小；尤其是对以底部端承力为主的基桩，其承载能力将受到直接的影响，有可能导致基桩之间产生不均匀沉降，进而带来上部建筑结构的安全隐患。我国已相继出台了多部国家、行业、地方的施工质量验收规范、检测技术规程等，强制性要求检测钻孔灌注桩的成孔底部沉渣的厚度检测；例如“建筑地基基础工程施工质量验收规范”GB50202-2018中规定：成孔的施工完成后，在灌注混凝土以前应对成孔底部沉渣的厚度进行检测，其结果应符合以下要求，否则应进行清孔处理。①对端承型桩，不应大于50mm；②对磨擦型桩，不应大于150mm。2、现有技术局限如图1所示，钻孔灌注桩的成孔6底部模型可简化为泥浆层3、沉渣层2和原土层1。如果确定了沉渣层2的上、下表面的深度位置，就确定了沉渣层2的厚度。目前应用的成孔底部沉渣厚度的检测方法主要有落锤法、电参数法、声波法和倾斜角法。3.1、落锤法如图2所示，检测工具为一个锥形落锤8，其顶端连接测量绳7。由人工将落锤8放入成孔6内；如果感觉有明显阻力时，可判断落锤8已到达沉渣2的上表面位置，此时读出测量绳7的深度刻度，即为图2所示的深度值h。然后，依靠落锤8的自重使其到达成孔6的底部，即沉渣层2的下表面的深度位置，以确定图2中的成孔深度值H；两个深度位置之差值(H-h)代表沉渣层2的厚度值。该方法简单易行，成本低廉；但是,沉渣层2的上表面位置的确定全凭主观感觉，下表面位置的确定依赖落锤8的自重，因此该方法的检测误差较大。3.2、电参数法该方法是利用介质的电性能参数来检测成孔底部的沉渣厚度，例如泥浆和沉渣两种介质存在不同的电阻率。具体方法是：在井下探头的底部安装测量电极，以检测测量电极周围介质的电阻率。将该井下探头由成孔顶部以一定的速度下放至成孔底部，同时监测电阻率随深度的变化，检测结果被传输到地面5上的仪器中。在井下探头的测量电极到达图2所示的沉渣层2的上表面时，所检测的电阻率值发生急剧变化(如图3所示)，此时对应于深度位置h。井下探头的测量电极继续向下运动，在穿过沉渣层到达沉渣层2的底部，即成孔底部时，井下探头停止运动，深度计数器也随即停止，此时对应的深度位置为H，即沉渣层2的下表面或成孔底部位置。同样，两个深度位置之差值(H-h)代表沉渣层2的厚度值。成孔内充满了水，而一个介质如果含水率较高，其电阻率主要会受到水的影响，因此成孔内各介质在电阻率上的差异性并不大；这导致在沉渣层2的上表面位置处，电阻率值呈现急剧变化的现象并不易出现。此外，当井下探头的测量电极位于某一深度位置时，测量电极周围的介质都将影响到电阻率的测量结果，理论上如果介质离测量电极越近则对结果的影响越大，越远则影响越小；因此所得到的电阻率值应是测量电极周围所有介质的加权平均后的综合结果。这种平均效应进一步弱化了沉渣层2上表面位置处的电阻率的变化，从而增加了确定沉渣层2上表面位置的困难。此外，沉渣层2下表面位置的确定也存在很大误差。3.3、声波法在成孔顶部安装一对声波发射和接收传感器，发射的声波在成孔内自上而下传播，在遇到不同介质形成的界面时将产生反射；而反射波在成孔内自下而上传播，到达成孔顶部时被声波接收传感器拾取，并传输至地面5上的仪器进行分析处理。反射信号强度取决于界面两端介质的波阻抗差异，这种差异愈大则反射愈强，愈小则愈弱。图1所示的沉渣层2的上、下表面形成声波反射界面，并将产生反射信号；如果能被声波接收传感器拾取，只需要计算这两次反射信号的时间差t，并且，在已知沉渣层中的声波波速为v的前提下，则波速和时间差的乘积(v*t)为沉渣层厚度值。此方法的应用有较大的局限性。成孔一般较深，声波距离转播很远，且成孔内充满泥浆水，有大量的悬浮颗粒，声波传播时易发生散射、绕射、反射等现象，造成声波能量衰减严重；另外，沉渣层上方的泥浆比重较高，造成沉渣层上表面的波阻抗界面模糊，而且在成孔底部，沉渣和原土介质的波阻抗差异也并不大。因此反射信号很微弱，不宜识别。此外，沉渣中的声波传播速度不确定，这也会带来较大的检测误差。3.4、倾斜角法如图4所示，在地面5上放置有检测仪器11，其通过连接电缆9-9连接井下探头9；井下探头9内安装有倾斜角传感器9-8，其可以检测井下探头9和地球重力线的夹角。首先，井下探头9被放入成孔6内，并依靠圆形底盘9-1坐立在沉渣层2的上表面上。检测仪器11控制机械探针9-0向下伸出，并同时记录倾斜角对应于机械探针9-0的伸出长度的变化曲线。机械探针9-0所能提供的最大前进力等于井下探头9的自重；当机械探针9-0穿过沉渣层2到达其下表面(成孔底部)时，最大前进力不足以克服原土1的阻力，导致井下探头9发生突然倾斜；这样，在倾斜角和伸出长度的曲线上，倾斜角发生急剧变化时所对应的伸出长度就是沉渣层2的厚度值。应用该方法时，井下探头9的自重的选取尤为重要，原则上应保证机械探针9-0能顺利穿过沉渣层2，而又不能进入到成孔底部的原土层1以下。
技术实现思路
本技术的目的就在于突破现有技术的局限性，提供一种基于贯入阻力法的成孔底部沉渣厚度的检测装置，其基本原理是采用贯入阻力法检测钻孔灌注桩的成孔底部沉渣厚度。本技术的目的是这样实现的：一、基于贯入阻力法的成孔底部沉渣厚度的检测装置(简称装置)在成孔内设置有井下探头，在地面上设置有绞车和检测仪器；井下探头由长形圆筒及其内置的机械探针、圆形底盘、阻力传感器、直流伺服电机、内部导线、电路板、电缆插座、密封圈、倾斜角传感器和连接电缆9-9成；其连接关系是：在成孔的下部，向上依次设置有圆形底盘和密封圈，机械探针的上端依次穿过圆形底盘和密封圈后，机械探针、阻力传感器、直流伺服电机、内部导线、倾斜角传感器、电路板、电缆插座、连接电缆、绞车和检测仪器依次连接。二、基于贯入阻力法的成孔底部沉渣厚度的检测方法(简称方法)本方法的工作过程是通过控制直流伺服电机使得机械探针匀速运动，并缓慢进入沉渣层中，此时阻力传感器所检测到的就是贯入阻力；在机械探针贯入过程中，沉渣层或原土层中的介质的物理力学性能不同，因此贯入阻力也不同，如果介质软，则贯入阻力就小；如果介质硬，则贯入阻力就大；因此在某种程度上，贯入阻力与介质强度直接相关；这样贯入阻力法利用了沉渣层和原土层在介质强度上存在的较大差异性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于贯入阻力法的成孔底部沉渣厚度的检测装置，其特征在于：/n在成孔(6)内设置有井下探头(9)，在地面(5)上设置有绞车(10)和检测仪器(11)；/n井下探头(9)由长形圆筒及其内置的机械探针(9-0)、圆形底盘(9-1)、阻力传感器(9-2)、直流伺服电机(9-3)、内部导线(9-4)、电路板(9-5)、电缆插座(9-6)、密封圈(9-7)、倾斜角传感器(9-8)和连接电缆(9-9)组成；/n其连接关系是：/n在成孔(6)的下部，向上依次设置有圆形底盘(9-1)和密封圈(9-7)，机械探针(9-0)的上端依次穿过圆形底盘(9-1)和密封圈(9-7)后，机械探针(9-0)、阻力传感器(9-2)、直流伺服电机(9-3)、内部导线(9-4)、倾斜角传感器(9-8)、电路板(9-5)、电缆插座(9-6)、连接电缆(9-9)、绞车(10)和检测仪器(11)依次连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于贯入阻力法的成孔底部沉渣厚度的检测装置，其特征在于：
在成孔(6)内设置有井下探头(9)，在地面(5)上设置有绞车(10)和检测仪器(11)；
井下探头(9)由长形圆筒及其内置的机械探针(9-0)、圆形底盘(9-1)、阻力传感器(9-2)、直流伺服电机(9-3)、内部导线(9-4)、电路板(9-5)、电缆插座(9-6)、密封圈(9-7)、倾斜角传感器(9-8)和连接电缆(9-9)组成；
其连接关系是：
在成孔(6)的下部，向上依次设置有圆形底盘(9-1)和密封圈(9-7)，机械探针(9-0)的上端依次穿过圆形底盘(9-1)和密封圈(9-7)后，机械探针(9-0)、阻力传感器(9-2)、直流伺服电机(9-3)、内部导线(9-4)、倾斜角传感器(9-8)、电路板(9-5)、电缆插座(9-6)、连接电缆(9-9)、绞车(10)和检测仪器(11)依次连接。


2.按权利要求1所述的成孔底部沉渣厚度的检测装置，其特征在于：
所述的机械探针(9-0)由不锈钢材料制成的圆形长杆(9-0-1)和其底端的圆锥形端头(9-0-2)组成。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨燕军，
申请(专利权)人：杨燕军，
类型：新型
国别省市：湖北;42