本发明专利技术公开了一种基于超声波的支盘桩轮廓检测系统及检测方法，该系统包括支盘桩、测量模块、超声波试验模块、计算模块，支盘桩包括中心的取芯通道及桩外的若干测斜管；测量模块用于测量测斜管的倾斜角及测斜管管口相对于取芯通道通道口的位置；超声波试验模块用于在取芯通道与测斜管之间进行超声波跨孔透射试验，并得到超声波的传输时间；计算模块用于计算得到测斜管在不同深度处与取芯通道的相对位置，以及取芯通道到支盘桩桩体边缘的距离，从而得到支盘桩轮廓。采用超声波检测技术，通过测量声测管及测斜管的位置关系，计算得到支盘桩的轮廓尺寸，直观的得到支盘桩的轮廓形态，通过计算得到的轮廓尺寸误差小，较好的满足实验分析要求。足实验分析要求。足实验分析要求。
【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波的支盘桩轮廓检测系统及检测方法
[0001]本专利技术涉及支盘桩检测，具体是涉及一种基于超声波的支盘桩轮廓检测系统及检测方法。
技术介绍
[0002]挤扩支盘桩是一种新型变截面灌注桩，相较于其他桩型，其单桩抗压和抗拔性能好，桩长相对短，替代超长直杆摩擦桩有优势。支盘桩的承力盘和分支是桩体上重要的受力构件，分担桩体荷载的主要部分，其质量状况直接影响支盘桩的承载性能。支盘桩承力盘和分支的浇筑过程在地下完成，具有一定的不确定性，因此支盘桩成型后承力盘和分支的检测成为必要的质量控制环节。
[0003]针对挤扩支盘桩的检测，时下工程上仅进行常规钻孔灌注桩的检测项目。通过原位静载试验，分析竖向荷载作用下挤扩支盘桩的荷载传递机理和变形特性，由此发现支盘承载力特性。但不能直接判定桩体承力盘和分支的形状轮廓状态，无法反映其空间分布情况。
技术实现思路
[0004]专利技术目的：针对以上缺点，本专利技术提供一种直观、精确得到支盘桩空间分布的基于超声波的支盘桩轮廓检测系统。
[0005]本专利技术还提供一种基于超声波的支盘桩轮廓检测方法。
[0006]技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种基于超声波的支盘桩轮廓检测系统，包括支盘桩、测量模块、超声波试验模块、计算模块，所述支盘桩中心设置取芯通道，取芯通道沿支盘桩中心轴自支盘桩上表面向下延伸，支盘桩外设置若干测斜管；所述测量模块用于测量每个测斜管的倾斜角及测斜管管口相对于取芯通道通道口的位置；所述超声波试验模块用于在取芯通道与每个测斜管之间进行超声波跨孔透射试验，并得到取芯通道在不同深度位置与测斜管之间超声波的传输时间；所述计算模块用于计算得到每个测斜管在不同深度处与取芯通道的相对位置，以及根据超声波在支盘桩内的传播速度、超声波在支盘桩周土中的传播速度、测斜管与取芯通道的相对位置、取芯通道与测斜管之间超声波的传输时间计算得到取芯通道到支盘桩桩体边缘的距离，从而得到支盘桩轮廓。
[0007]进一步的，所述支盘桩内预埋有若干声测管，一个测斜管对应一个声测管，所述测斜管管口中心、声测管管口中心、取芯通道通道口中心位于同一条直线上，且声测管位于测斜管和取芯通道之间，所述测斜管深度与支盘桩桩长相同；所述声测管、测斜管的倾斜度均小于1％。
[0008]进一步的，所述取芯通道内、声测管管内、测斜管管内均注满清水，声测管、测斜管管底均采用地漏封底。
[0009]本专利技术还采用一种基于超声波的支盘桩轮廓检测方法，包括以下步骤：
[0010](1)将待检测的支盘桩中心进行钻孔取芯得到取芯通道，在待检测的支盘桩周围
布设若干测斜管；
[0011](2)测量每个测斜管的倾斜角及测斜管管口相对于取芯通道通道口的位置，计算得到每个测斜管在不同深度处与取芯通道的相对位置；
[0012](3)在取芯通道与每个测斜管之间进行超声波跨孔透射试验，得到取芯通道在不同深度位置与测斜管之间超声波的传输时间；
[0013](4)根据超声波在支盘桩内的传播速度、超声波在支盘桩周土中的传播速度、步骤(2)得到的相对位置以及步骤(3)得到的传输时间，计算得到取芯通道到支盘桩桩体边缘的距离，从而得到支盘桩轮廓。
[0014]进一步的，还包括步骤(5)对步骤(4)得到的支盘桩轮廓进行修正；所述步骤(3)中超声波在支盘桩支盘斜面处的传播路径为折线，根据超声波折射原理修正得到支盘斜面处取芯通道到支盘桩桩体边缘的实际距离。
[0015]进一步的，所述步骤(2)具体步骤为：
[0016](21)以支盘桩取芯通道中心为原点、正北方向为Y轴正方向，正东方向为X轴正方向，建立总体坐标系；
[0017](22)所述测斜管设置有两个相互垂直的导向槽，分别为第一导向槽和第二导向槽，第一导向槽所在平面与第二导向槽所在平面相交于测斜管中心轴，分别测量每个测斜管管口第一导向槽所在直线与Y轴的夹角为α；
[0018](23)测量每个测斜管管口中心在总体坐标系中的坐标；
[0019](24)测量每个测斜管的倾斜角，得到每个测斜管在不同深度位置的管心与测斜管管口中心在X轴方向和Y轴方向的位移变化量；
[0020](25)计算得到每个测斜管在不同深度位置的管心在总体坐标系中的坐标。
[0021]进一步的，所述步骤(3)具体步骤为：
[0022](31)根据实验要求预先设置检测点距、采样间隔；
[0023](32)将发射换能器放入取芯通道孔底，同时将接收换能器放入一个测斜管管底，发射换能器与接收换能器位于同一水平高度；
[0024](33)发射换能器与接收换能器水平同步上升，根据预先设置的检测点距、采样间隔记录测试点的超声波传输时间；
[0025](34)更换测斜管放入接收换能器，重新进行步骤(32)和步骤(33)，直到所有测斜管都进行了试验。
[0026]进一步的，所述步骤(4)中超声波在支盘桩内传播速度的测算方法为：将发射换能器与接收换能器分别放入两个声测管，测量超声波的传输时间，并测量两个声测管测试点之间的距离，计算得出超声波在支盘桩桩身内的传播速度。
[0027]进一步的，所述步骤(4)中超声波在支盘桩周土中传播速度的测算方法为：将发射换能器与接收换能器分别放入两个测斜管，测量超声波的传输时间，并根据步骤(2)中得到的测斜管与取芯通道的相对位置，计算得到两个测斜管测试点之间的距离，计算得出超声波在支盘桩周土中的传播速度。
[0028]进一步的，所述步骤(4)中取芯通道到支盘桩桩体边缘的距离的具体计算公式为：
[0029][0030]其中，i表示测斜管试验时的第i个测点，b
i
表示取芯通道孔壁到支盘桩桩体边缘的距离，v
c
表示超声波在支盘桩桩身内的传播速度，v
s
表示超声波在支盘桩周土中的传播速度，v
w
表示超声波在水中的传播速度，t
i
表示取芯通道与测斜管之间超声波的传输时间，L表示取芯通道与测斜管之间的水平直线距离，d表示声测管外径。
[0031]有益效果：本专利技术相对于现有技术，其显著优点是采用超声波检测技术，通过测量声测管及测斜管的位置关系，计算得到支盘桩的轮廓尺寸，直观的得到支盘桩的轮廓形态，通过计算得到的轮廓尺寸误差小，较好的满足实验分析要求。
附图说明
[0032]图1所示为本专利技术中支盘桩轮廓检测系统原理示意图；
[0033]图2所示为本专利技术中总体坐标系示意图；
[0034]图3所示为本专利技术中测斜管的横截面示意图；
[0035]图4所示为本专利技术中测量超声波在支盘桩内传播速度时的原理示意图；
[0036]图5所示为本专利技术中测量超声波在支盘桩周土中传播速度时的原理示意图；
[0037]图6所示为本专利技术中超声波在支盘桩支盘斜面处传播路径示意图。
具体实施方式
[0038]实施例1
[0039]本实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于超声波的支盘桩轮廓检测系统，其特征在于，包括支盘桩、测量模块、超声波试验模块、计算模块，所述支盘桩中心设置取芯通道，取芯通道沿支盘桩中心轴自支盘桩上表面向下延伸，支盘桩外设置若干测斜管；所述测量模块用于测量每个测斜管的倾斜角及测斜管管口相对于取芯通道通道口的位置；所述超声波试验模块用于在取芯通道与每个测斜管之间进行超声波跨孔透射试验，并得到取芯通道在不同深度位置与测斜管之间超声波的传输时间；所述计算模块用于计算得到每个测斜管在不同深度处与取芯通道的相对位置，以及根据超声波在支盘桩内的传播速度、超声波在支盘桩周土中的传播速度、测斜管与取芯通道的相对位置、取芯通道与测斜管之间超声波的传输时间计算得到取芯通道到支盘桩桩体边缘的距离，从而得到支盘桩轮廓。2.根据权利要求1所述的支盘桩轮廓检测系统，其特征在于，所述支盘桩内预埋有若干声测管，一个测斜管对应一个声测管，所述测斜管管口中心、声测管管口中心、取芯通道通道口中心位于同一条直线上，且声测管位于测斜管和取芯通道之间，所述测斜管深度与支盘桩桩长相同；所述声测管、测斜管的倾斜度均小于1％。3.根据权利要求2所述的支盘桩轮廓检测系统，其特征在于，所述取芯通道内、声测管管内、测斜管管内均注满清水，声测管、测斜管管底均采用地漏封底。4.一种根据权利要求3所述的基于超声波的支盘桩轮廓检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将待检测的支盘桩中心进行钻孔取芯得到取芯通道，在待检测的支盘桩周围布设若干测斜管；(2)测量每个测斜管的倾斜角及测斜管管口相对于取芯通道通道口的位置，计算得到每个测斜管在不同深度处与取芯通道的相对位置；(3)在取芯通道与每个测斜管之间进行超声波跨孔透射试验，得到取芯通道在不同深度位置与测斜管之间超声波的传输时间；(4)根据超声波在支盘桩内的传播速度、超声波在支盘桩周土中的传播速度、步骤(2)得到的相对位置以及步骤(3)得到的传输时间，计算得到取芯通道到支盘桩桩体边缘的距离，从而得到支盘桩轮廓。5.根据权利要求4所述的支盘桩轮廓检测方法，其特征在于，还包括步骤(5)对步骤(4)得到的支盘桩轮廓进行修正；所述步骤(3)中超声波在支盘桩支盘斜面处的传播路径为折线，根据超声波折射原理修正得到支盘斜面处取芯通道到支盘桩桩体边缘的实际距离。6.根据权利要求4所述的支盘桩轮廓检测方法，其特征在于，所述步骤(2)具体步骤为：(21)以支盘桩取芯通道中心为原点、正北方向为Y轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国维，李勇，吴建涛，刘广宇，杨永清，贵宁，赵星宇，
申请(专利权)人：广东省路桥建设发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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