一种预制管桩桩长及完整性检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种预制管桩桩长及完整性检测系统及方法，该系统包括：激振工具、激振点、信号拾取装置和检测主机，激振点和信号拾取装置均设置有若干个，且若干个激振点和若干个信号拾取装置设置在预制管桩的桩顶上，并位于管桩直径方向与管桩壁厚中环线相交处，若干个激振点和若干个信号拾取装置分别沿管桩直径对称设置；信号拾取装置通过信号线缆与检测主机连接，激振工具用于向激振点施加激振信号。本发明专利技术充分结合管桩的结构特点，降低了管桩连接部位对测试信号影响，实现对管桩桩身缺陷及底部反射信号的有效提取，突破低应变检测技术不适合检测空心薄壁结构的技术瓶颈，实现对预应力管桩桩身桩长及完整性的检测。对预应力管桩桩身桩长及完整性的检测。对预应力管桩桩身桩长及完整性的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种预制管桩桩长及完整性检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及预制管桩检测
，特别是涉及一种预制管桩桩长及完整性检测系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，根据规范《公路工程基桩检测技术规程》(JTG/T3512
‑
2020)中，对管桩的桩身完整性检测，可采用低应变法检测，在实际的工程应用中，桩顶激励信号受管桩内壁、管桩接头处的焊接质量及外壁约束作用，造成对信号干扰，难以识别桩身健全性及桩底位置，因此检测精度也就难以保证。另外，预制管桩施工时，一般为1节～4节预制桩焊接或拼接而成，低应变法检测时，信号受焊缝或接缝处的缝隙影响，在桩顶激振后的信号能量大部分在缝隙部位产生反射，只有很少部分向下传播，经过多个界面的反射后，安装在桩顶的传感器则无法采集到有效的桩底反射信号，也就无法分析确定桩长及桩身的缺陷。
[0003]经过低应变法的现场实际应用，对预应力管桩的检测效果并不理想，主要体现在：1)预应力管桩为空心结构，桩顶激振产生的震荡信号影响桩底/桩身回波信号的拾取；2)各预制节段桩间连接部位阻抗差异界面的反射信号对桩底/桩身反射信号的干扰。因此利用低应变法难以对预制管桩的质量进行准确检测。
[0004]对于桩长检测，行业内研究者进行了大量的研究，并有少量实际应用的报道。主要的检测方法为声波透射法、磁测法、旁孔透射法等方法。声波透射法的测试原理与超声法检测钻孔灌注桩桩身完整性的原理一致，需要在管桩内外钻孔，如图1a和图1b所示，最大孔深需要大于管桩预估长度3～5m，并放入声测管。检测时，超声波穿过桩底泥层介质时，预应力管桩桩身与桩周岩土的声学性能差异很大，声波的声学参数特征值因衰弱会出现声时增加、波速变低的变化，同时波列图也会有明显的变化。声波透射法就是根据声学参数及波列图变化的位置，判定桩底的位置，为判定桩长提供可靠的理论支持。磁测法：管桩没有其他铁磁性物体的影响，通过对管桩底部地球磁场的变化位置进行测量，进而推定管桩的长度。旁孔透射法：旁孔透射法是在桩顶面上用手锤(或力棒)垂直方向敲击产生应力波，并沿着桩身向下传播，如图2所示，遇到周围土层进行透射，在桩旁边事先钻好的孔内放置传感器来接收透射波信号，由此读取不同深度的波时并绘制时间
‑
深度关系图。当传感器低于桩底时，则声速将会改变，会在时间
‑
深度图上显示一个拐点，由图中直线斜率发生变化的位置来推断桩的长度。
[0005]对以上现有管桩长度的检测方法均需要提前在管桩附近钻孔，并在孔内放置探头，在条件具备的情况下，检测精度比较高，但检测准备工作费事，但对于软土地基，钻孔后，成孔难度大，而管桩主要应用于软土地基，因此，以上方法很少用于实际的工程检测。基于现有管桩长度及完整性检测方法的诸多弊端，加上行业内管桩检测的大量需求，加强预制管桩长度及完整性的检测系统及方法的研究具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种预制管桩桩长及完整性检测系统及方法，充分结合管桩的结构特点，降低了管桩接头部位信号影响，实现对管桩桩身缺陷及底部反射信号的有效提取，突破低应变检测技术不适合检测空心薄壁结构的技术瓶颈，实现对预应力管桩桩身桩长及完整性的检测。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种预制管桩桩长及完整性检测系统，包括激振工具、激振点、信号拾取装置和检测主机，所述激振点和信号拾取装置均设置有若干个，若干个激振点和若干个信号拾取装置设置在预制管桩的桩顶上，并位于管桩直径方向与管桩壁厚中环线相交处，若干个激振点和若干个信号拾取装置分别沿管桩直径对称设置；所述信号拾取装置通过信号线缆与所述检测主机连接，所述激振工具用于向所述激振点施加激振信号。
[0009]进一步的，所述信号拾取装置为阻尼传感器。
[0010]进一步的，所述信号拾取装置耦合在预制管桩的桩顶上，采用的耦合剂包括但不限于黄油、牙膏或凡士林。
[0011]进一步的，所述激振工具为激振锤，所述检测主机为具有计算分析功能的机器。
[0012]进一步的，所述激振点和信号拾取装置均设置有2个，2个信号拾取装置位于管桩直径与管桩壁厚中环线相交的两个点上，2个激振点位于与两个信号拾取装置之间连线垂直的管桩直径，与管桩壁厚中环线相交的两个点上。
[0013]本专利技术还提供了一种预制管桩桩长及完整性检测方法，应用于上述的预制管桩桩长及完整性检测系统，包括以下步骤：
[0014]S1，在经过打磨处理后的预制管桩的桩顶涂抹适量耦合剂；
[0015]S2，采用两个信号拾取装置耦合安装在预制管桩的桩顶上，位于管桩直径与管桩壁厚中环线相交的两个点上，与两个信号拾取装置之间连线垂直的管桩直径与管桩壁厚中环线相交处形成两个激振点；
[0016]S3，激振工具向所述激振点施加激振信号，两个信号拾取装置采集反射信号，通过信号线缆传输至检测主机；
[0017]S4，检测主机对反射信号进行带通滤波、积分处理、信号区域增强处理；当反射信号与起振信号相位相同、反射幅值是前一波形幅值的2倍时则判定为桩底反射信号，采用波形识别法确定桩长及缺陷反射位置；
[0018]S5，对分析结果进行统计处理，并保存结果。
[0019]进一步的，所述步骤S4中，采用波形识别法确定桩长及缺陷反射位置，具体包括：
[0020]桩长按下式求得：
[0021]L＝V
×
(T/2)
[0022]其中，V为弹性波信号在管桩中的传播速度，T为桩底反射时间；
[0023]缺陷反射位置按下式求得：
[0024]L1＝V
×
(T2‑
T1)/2
[0025]其中，L1表示从缺陷位置到桩顶的距离；T1表示激振的起振时刻，T2表示表示包含起振时刻的缺陷反射时间。
[0026]进一步的，所述步骤S4还包括：
[0027]在桩底反射信号确定后，分析桩顶与桩底反射信号之间的相位情况，当信号相位与前一波形相比，反射信号波峰幅值为前一波形1.5倍以上时但低于桩底反射信号幅值，且相位与桩顶起振相位相同，则反射点为桩身的缺陷位置。
[0028]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的预制管桩桩长及完整性检测系统及方法，所述系统采用专用激振锤在距离两个阻尼传感器相同距离的管桩壁厚中线的激振点进行激振，激振产生的弹性波信号沿着管桩轴向传递到管桩底部并反射，阻尼传感器感知桩底方向传播来的反射信号并转换为电荷信号，电荷信号由信号线缆传递给检测主机，检测主机识别并转换为能够识别并记录的信号，并在检测主机显示及分析；所述方法对测试信号进行处理后，当反射信号与起振信号相位相同、反射幅值明显增强时则判定为桩底反射信号，则根据该反射点确定反射位置及桩长，在桩底反射信号确定后，分析桩顶与桩底反射信号之间的相位情况，当信号相位与前一波形相比，有明显增强但低于桩底反射信号幅值，且相位与桩顶首波信号相位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预制管桩桩长及完整性检测系统，其特征在于，包括：激振工具、激振点、信号拾取装置和检测主机，所述激振点和信号拾取装置均设置有若干个，若干个激振点和若干个信号拾取装置设置在预制管桩的桩顶上，并位于管桩直径方向与管桩壁厚中环线相交处，若干个激振点和若干个信号拾取装置分别沿管桩直径对称设置；所述信号拾取装置通过信号线缆与所述检测主机连接，所述激振工具用于向所述激振点施加弹性波激振信号。2.根据权利要求1所述的预制管桩桩长及完整性检测系统，其特征在于，所述信号拾取装置为阻尼传感器。3.根据权利要求1所述的预制管桩桩长及完整性检测系统，其特征在于，所述信号拾取装置耦合在预制管桩的桩顶上，采用耦合剂耦合，耦合材料包括但不限于黄油、牙膏或凡士林。4.根据权利要求1所述的预制管桩桩长及完整性检测系统，其特征在于，所述激振工具为激振锤，所述检测主机为具有计算分析功能的机器。5.根据权利要求1所述的预制管桩桩长及完整性检测系统，其特征在于，所述激振点和信号拾取装置均设置有2个，2个信号拾取装置位于管桩直径与管桩壁厚中环线相交的两个点上，2个激振点位于与两个信号拾取装置之间连线垂直的管桩直径，与管桩壁厚中环线相交的两个点上。6.一种预制管桩桩长及完整性检测方法，应用于权利要求1
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5任一所述的预制管桩桩长及完整性检测系统，其特征在于，包括以下步骤：S1，在经过打磨处理后的预制管桩的桩顶涂抹适量耦合剂；S2，采用两个信号拾取装...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佳晔，黄伯太，关钰，吴佳尔，张远军，贾其松，刘秀娟，王伟，
申请(专利权)人：四川升拓检测技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：