一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置及方法，其中装置用于设置在钻机上，钻机包括钻喷杆、设置在钻喷杆上的喷嘴和驱动钻喷杆进行旋转的驱动机构，高压旋喷桩成桩直径实时监测装置包括第一保护盒、超声波探头和处理器，第一保护盒设置在钻喷杆上且位于喷嘴的下方，超声波探头设置在第一保护盒内，超声波探头连接有无线信号发射装置，处理器连接有无线信号接收装置，无线信号发射装置与无线信号接收装置连接。本发明专利技术可在高压旋喷桩成桩施工过程中对成桩直径进行实时监控，既能避免高压旋喷桩桩径不足导致的潜在安全隐患，又能避免高压旋喷桩桩径过大而造成的材料浪费。能避免高压旋喷桩桩径过大而造成的材料浪费。能避免高压旋喷桩桩径过大而造成的材料浪费。

A real time monitoring device and method for pile diameter of high pressure jet grouting pile

【技术实现步骤摘要】
一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置及方法


[0001]本专利技术属于建筑工程
，尤其涉及一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置及方法。

技术介绍

[0002]高压旋喷桩技术在工程上主要用于地基加固和形成止水帷幕，其拥有施工占地少、振动小、噪音较、成本相对较低等特点，因此应用较为广泛。高压旋喷桩的原理是利用钻机把带有特制喷嘴的钻喷杆钻到设计深度的土层,并以20～40MPa的压力把浆液从喷嘴中喷射出来,形成喷射流冲击破坏原状土层，被破坏的土颗粒与浆液搅拌混合形成重新排列的混合流体,凝固后便在土中形成一个固结体。施工工艺包括单管法(仅喷射水泥浆)、双管法(喷射水泥浆+空气)、三管法(喷射水泥浆+空气+水)，三种工艺选择根据旋喷转成桩直径及地层条件综合选择。
[0003]成桩直径是高压旋喷桩施工的重要控制指标之一，但高压流体切削土体作用机理复杂，加之土体性质多变，以致机理研究较困难，因此目前尚未有成熟的理论说明其成桩直径的控制机理，施工中仅依靠施工经验进行施工参数控制，不确定性加大，常导致断桩、缩颈等现象，所以高压旋喷桩的成桩质量控制一直都是施工难点，目前施工过程参数采集缺少成桩直径参数有效监测办法，导致止水帷幕不能完全咬合或加固桩承载力达不到要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置，可在高压旋喷桩成桩施工过程中对成桩直径进行实时监控，既能避免高压旋喷桩桩径不足导致的潜在安全隐患，又能避免高压旋喷桩桩径过大而造成的材料浪费。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置，用于设置在钻机上，钻机包括钻喷杆、设置在钻喷杆上的喷嘴和驱动钻喷杆进行旋转的驱动机构，高压旋喷桩成桩直径实时监测装置包括第一保护盒、超声波探头和处理器，第一保护盒设置在钻喷杆上且位于喷嘴的下方，超声波探头设置在第一保护盒内，超声波探头连接有无线信号发射装置，处理器连接有无线信号接收装置，无线信号发射装置与无线信号接收装置连接。
[0007]进一步地，钻喷杆包括依次连接的上部管段、第一连接管段、中部管段、第二连接管段和下部管段，第一连接管段和第二连接管段均为中空设置，无线信号接收装置设置在第一连接管段内，第二连接管段的外壁开设有第一连接孔，无线信号发射装置设置在第二连接管段内，第一保护盒设置在第二连接管段上，且其靠近第二连接管段的一侧开设有与第一连接孔对应的第二连接孔，超声波探头通过导线依次穿过第二连接孔和第一连接孔与无线信号发射装置电连接。
[0008]进一步地，无线信号发射装置包括第二保护盒、电磁信号发射线圈和电路放大模块，第二保护盒设在第二连接管段内部的顶端，电磁信号发射线圈竖直设置在第二保护盒
内，电路放大模块设置在第二保护盒内，且其分别通过导线与电磁信号发射线圈和超声波探头电连接；
[0009]无线接收装置包括第三保护盒、电磁信号接收线圈和输出信号接口，第三保护盒设置在第一连接管段内，电磁信号接收线圈竖直设置在第三保护盒内，输出信号接口设置在第一连接管段外侧，且通过导线与电磁信号接收线圈电连接，处理器与输出信号接口电连接。
[0010]进一步地，第三保护盒通过若干钢丝与第一连接管连接。
[0011]进一步地，电磁信号发射线圈通过若干第一连接杆与第二保护盒连接，电磁信号接收线圈通过若干第二连接杆与第三保护盒连接。
[0012]进一步地，输出信号接口和电磁信号接收线圈之间连接的导线外侧套设有钢套管，钢套管的一端与第三保护盒连接，另一端与第一连接管段连接。
[0013]进一步地，超声波探头的两端设有第三连接杆，第三连接杆通过若干弹性件与第一保护盒连接。
[0014]进一步地，第一保护盒靠近钻喷杆的一侧为橡胶圈。
[0015]进一步地，处理器包括处理芯片和与处理芯片连接的显示器。
[0016]本专利技术还提供了一种高压旋喷桩成桩直径实时监测方法，包括以下步骤：
[0017]对目标场地进行钻孔取样，将取样得到的不同地层的土样粉碎后倒入圆筒，并按照预设设计比例在圆筒中加入浆液，搅拌后形成第一混合流体，圆筒的直径与高压旋喷桩的设计直径相同；
[0018]将超声波探头伸入第一混合流体中测量，检测超声波探头是否能接收到反射波；
[0019]若是，则将当前超声波探头的发射频率确定为工作发射频率；
[0020]将取样得到的不同地层的土样分别粉碎后，连同预设设计规定的浆液分别加入到不同的圆筒中，搅拌后形成每个地层对应的第二混合流体；
[0021]对于每个地层对应的第二混合流体，将超声波探头伸入第二混合流体中，控制超声波探头以工作发射频率发射工作超声波，得到工作超声波在每个第二混合流体中的传播速度；
[0022]在钻喷杆下钻成孔的过程中，控制超声波探头以工作发射频率发射工作超声波，通过实时获取超声波探头发出工作超声波和接收到反射波的时间差，以及根据超声波探头当前所在目标土层，获取工作超声波在目标土层对应的第二混合流体中的传播速度，实时计算得到高压旋喷桩的成桩直径。
[0023]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：超声波探头能检测出流固分界面位置，并将其实时测得的信号输通过无线信号发射装置和无线信号接收装置输出给处理器，处理器根据接收到的信号计算得到高压旋喷桩的成桩直径，从而实时监控高压旋喷桩的成桩直径，既能避免高压旋喷桩桩径不足导致的潜在安全隐患，又能避免高压旋喷桩桩径过大而造成的材料浪费；本专利技术适用性广，能适用于单管法、双管法和三管法，保证高压旋喷桩的成桩直径符合设计要求，可有效提高高压旋喷桩的施工质量。
附图说明
[0024]图1为本专利技术高压旋喷桩成桩直径实时监测装置的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术高压旋喷桩成桩直径实时监测装置的局部示意图；
[0026]图3为本专利技术高压旋喷桩成桩直径实时监测装置的另一局部示意图。
[0027]图中，1
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钻机，11
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钻喷杆，111
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上部管段，112
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第一连接管段，113
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中部管段，114
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第二连接管段，115
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下部管段，12
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喷嘴，2第一保护盒，21
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橡胶圈，3
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超声波探头，4
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无线信号发射装置，41
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第二保护盒，42
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电磁信号发射线圈，43
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电路放大模块，44
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第一连接杆，5
‑
无线信号接收装置，51
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第三保护盒，52
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电磁信号接收线圈，53
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输出信号接口，54
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钢丝，55
‑
第二连接杆，56
‑
钢套管，6
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置，用于设置在钻机上，所述钻机包括钻喷杆、设置在钻喷杆上的喷嘴和驱动钻喷杆进行旋转的驱动机构，其特征在于，所述装置包括第一保护盒、超声波探头和处理器，所述第一保护盒设置在钻喷杆上且位于喷嘴的下方，所述超声波探头设置在第一保护盒内，所述超声波探头连接有无线信号发射装置，所述处理器连接有无线信号接收装置，所述无线信号发射装置与无线信号接收装置连接。2.根据权利要求1所述的高压旋喷桩成桩直径实时监测装置，其特征在于，所述钻喷杆包括依次连接的上部管段、第一连接管段、中部管段、第二连接管段和下部管段，所述第一连接管段和第二连接管段均为中空设置，所述无线信号接收装置设置在第一连接管段内，所述第二连接管段的外壁开设有第一连接孔，所述无线信号发射装置设置在第二连接管段内，所述第一保护盒设置在第二连接管段上，且其靠近第二连接管段的一侧开设有与第一连接孔对应的第二连接孔，所述超声波探头通过导线依次穿过第二连接孔和第一连接孔与无线信号发射装置电连接。3.根据权利要求2所述的高压旋喷桩成桩直径实时监测装置，其特征在于，所述无线信号发射装置包括第二保护盒、电磁信号发射线圈和电路放大模块，所述第二保护盒设在第二连接管段内部的顶端，所述电磁信号发射线圈竖直设置在第二保护盒内，所述电路放大模块设置在第二保护盒内，且其分别通过导线与电磁信号发射线圈和超声波探头电连接；所述无线接收装置包括第三保护盒、电磁信号接收线圈和输出信号接口，所述第三保护盒设置在第一连接管段内，所述电磁信号接收线圈竖直设置在第三保护盒内，所述输出信号接口设置在第一连接管段外侧，且通过导线与电磁信号接收线圈电连接，所述处理器与输出信号接口电连接。4.根据权利要求3所述的高压旋喷桩成桩直径实时监测装置，其特征在于，所述第三保护盒通过若干钢丝与第一连接管连接。5.根据权利要求3所述的高压旋喷桩成桩直径实时监测装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令华，牛文宣，胡军然，于洋，楚袁庆，
申请(专利权)人：中交四航局第七工程有限公司，
类型：发明
国别省市：