一种水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法技术

一种水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法，包括：S1、组装模拟试验装置；S2、利用模拟试验装置模拟搅拌桩施工：S21、设定多组试验组，采用模拟试验装置分别模拟成桩；S22、切割各搅拌桩，并对切割面进行拍摄，得到多张图片；S3、获取搅拌均匀的每米搅拌切土次数：S31、以预设处理规则处理每张图片，得到第一搅拌均匀度；S32、计算每米搅拌切土次数对应的多张图片的第一搅拌均匀度的平均值，得到第二搅拌均匀度；S33、作图得到每米搅拌切土次数与第二搅拌均匀度的关系曲线，由曲线得到第二搅拌均匀度为100％时对应的每米搅拌切土次数。本发明专利技术通过室内搅拌均匀性试验可确定不同加固土体的适宜每米搅拌切土次数，减小搅拌桩的无效搅拌数，节省工期及成本。节省工期及成本。节省工期及成本。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法


[0001]本专利技术属于搅拌桩施工
，尤其涉及一种水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法。

技术介绍

[0002]由于水泥土搅拌桩搅拌均匀性对成桩质量起关键作用，现场施工时，当加固土体每米搅拌切土次数(BRN)不足时容易造成土层搅拌不均而出现质量问题，当每米搅拌切土次数过多时在土体搅拌均匀后会出现无效搅拌，会增加搅拌设备的损耗、降低施工效率，因此需要找到加固土体喷浆搅拌均匀时适宜的每米搅拌切土次数。现有对于水泥浆与土体搅拌均匀性的现有评价方法都是基于人眼观察的定性描述及评价，无法进行定量化地分析与评价，造成施工现场难以准确地确认加固土层适宜的每米搅拌切土次数。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法，通过室内搅拌均匀性试验可确定不同加固土体的适宜每米搅拌切土次数，减小水泥土搅拌桩的无效搅拌数，节省工期及成本。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法，包括以下步骤：
[0006]S1、组装模拟试验装置：模拟试验装置包括成桩模型箱、成桩系统、注浆系统、数据采集系统和控制系统，成桩系统架立在成桩模型箱的上方，注浆系统通过第一注浆管与成桩系统相连接，用于向成桩系统输送含有微小颗粒的水泥浆，数据采集系统对成桩系统和注浆系统的试验数据进行监测，控制系统分别与成桩模型箱、成桩系统和注浆系统连接；
[0007]S2、利用模拟试验装置模拟搅拌桩施工：
[0008]S21、根据试验要求设定多组试验组，各试验组选取不同的施工参数，施工参数包括每米搅拌切土次数和喷浆流速；然后采用模拟试验装置分别就各试验组作模拟成桩；
[0009]S22、对各试验组的搅拌桩，将搅拌桩沿其长度方向切割成若干份，对搅拌桩的各切割面进行拍摄，得到每个每米搅拌切土次数对应的多张图片；
[0010]S3、获取搅拌均匀的每米搅拌切土次数：
[0011]S31、对于每张图片，根据预设处理规则对图片进行处理，得到图片中微小颗粒的搅拌均匀度，记为第一搅拌均匀度；
[0012]S32、对于每个每米搅拌切土次数，计算每米搅拌切土次数对应的多张图片的第一搅拌均匀度的平均值，以计算的平均值作为每米搅拌切土次数对应的第二搅拌均匀度；
[0013]S33、以多个每米搅拌切土次数为横坐标，对应多个每米搅拌切土次数的第二搅拌均匀度为纵坐标作图，得到每米搅拌切土次数与第二搅拌均匀度的关系曲线，由曲线得到第二搅拌均匀度为100％时对应的每米搅拌切土次数。
[0014]进一步地，根据预设处理规则对图片进行处理，得到图片中微小颗粒的搅拌均匀
度的步骤中，包括：
[0015]S311、将图片中搅拌桩边界所围成图形划分为多个等面积的网格，统计每个网格中的微小颗粒的数量；
[0016]S312、根据预设公式计算图片中微小颗粒的搅拌均匀度。
[0017]进一步地，根据预设公式计算图片中微小颗粒的搅拌均匀度的步骤中，包括：
[0018]预设公式包括：
[0019][0020][0021][0022]U＝(1
‑
δ)
×
100％
ꢀꢀꢀ
(4)
[0023]式中，N为图片中搅拌桩边界所围成图形划分的网格数量，为第i个网格中的微小颗粒的数量，为网格微小颗粒的平均值，σ
f
为网格微小颗粒的标准差，δ为变异系数，U为图片中微小颗粒的搅拌均匀度。
[0024]进一步地，在对于每个每米搅拌切土次数，计算每米搅拌切土次数对应的多张图片的第一搅拌均匀度的平均值，以计算的平均值作为每米搅拌切土次数对应的第二搅拌均匀度的步骤之后，方法还包括：
[0025]S32a、对于每个每米搅拌切土次数，计算每米搅拌切土次数对应的多张图片的第一搅拌均匀度的极差，判断极差是否大于每米搅拌切土次数对应的第二搅拌均匀度的预设百分率；
[0026]S32b、若否，则执行步骤S33；
[0027]S32c、若是，则将选取该每米搅拌切土次数的试验组记为重新试验组，采用模拟试验装置就重新试验组作模拟成桩。
[0028]进一步地，成桩系统包括动力头、钻杆和钻头，动力头与钻杆的顶端连接，用于驱动钻杆旋转，钻头设置在钻杆的底端，钻头上设有多个叶片，钻头上开设有喷浆口；
[0029]根据试验要求设定多组试验组，各试验组选取不同的施工参数，施工参数包括每米搅拌切土次数和喷浆流速；然后采用模拟试验装置分别就各试验组作模拟成桩的步骤中，包括：
[0030]每米搅拌切土次数由以下公式计算：
[0031]BRN＝∑M
·
N
u
/V
u
ꢀꢀꢀ
(5)
[0032]式中，BRN为每米搅拌切土次数，∑M为叶片总数，N
u
为钻头提升转动速度，V
u
为钻头的提升速度；
[0033]在需要改变每米切土次数时，通过改变钻头的提升速度来改变每米切土次数。
[0034]进一步地，注浆系统包括储水容器、储浆容器和水泵，水泵的进水口分别通过第二注浆管与储水容器和储浆容器连接，其出水口与第一注浆管连接，第二注浆管上设有阀门，控制系统与水泵和阀门连接。
[0035]进一步地，模拟试验装置还包括行走系统，行走系统包括两条间隔设置的纵向导轨、两条分别滑动设置在两条纵向导轨上的竖向导轨、两端分别滑动设置在两条竖向导轨上的横向导轨和用于驱动横向导轨沿竖向导轨上下移动的驱动机构，驱动机构与控制系统连接，动力头滑动设置在横向导轨上。
[0036]进一步地，数据采集系统包括流量计、电流表和激光测距仪，流量计设置在水泵上，用于测量喷浆量，电流表与动力头连接，用于测量动力头的电流值，激光测距仪设置在任一竖向导轨的顶端，用于测量其与横向导轨之间的距离。
[0037]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0038](1)模拟试验装置能够模拟现场水泥土搅拌桩的施工搅拌过程，可记录各施工工艺参数，可对影响水泥土搅拌桩成桩质量的喷浆量、每米搅拌切土次数等施工参数进行监测与智能控制，提高了试验效率；
[0039](2)通过模拟试验装置在室内进行模拟成桩，借助模拟成桩，提出了水泥土搅拌桩基于微小颗粒的搅拌均匀性定量评价方法，可评价不同加固土体在不同的每米搅拌切土次数下的搅拌均匀性，从而确定不同加固土体的适宜每米搅拌切土次数，减小水泥土搅拌桩的无效搅拌数，节省工期及项目成本，同时可知道现场不同土层的施工工艺参数优化，提高成桩的搅拌均匀性。
附图说明
[0040]图1为本专利技术水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法的步骤流程图；
[0041]图2为本专利技术水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法中模拟试验装置的结构示意图；
[0042]图3为本专利技术水泥土搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、组装模拟试验装置：所述模拟试验装置包括成桩模型箱、成桩系统、注浆系统、数据采集系统和控制系统，所述成桩系统架立在成桩模型箱的上方，所述注浆系统通过第一注浆管与成桩系统相连接，用于向所述成桩系统输送含有微小颗粒的水泥浆，所述数据采集系统对成桩系统和注浆系统的试验数据进行监测，所述控制系统分别与成桩模型箱、成桩系统和注浆系统连接；S2、利用所述模拟试验装置模拟搅拌桩施工：S21、根据试验要求设定多组试验组，各所述试验组选取不同的施工参数，所述施工参数包括每米搅拌切土次数和喷浆流速；然后采用所述模拟试验装置分别就各试验组作模拟成桩；S22、对各所述试验组的搅拌桩，将所述搅拌桩沿其长度方向切割成若干份，对所述搅拌桩的各切割面进行拍摄，得到每个每米搅拌切土次数对应的多张图片；S3、获取搅拌均匀的每米搅拌切土次数：S31、对于每张所述图片，根据预设处理规则对所述图片进行处理，得到所述图片中微小颗粒的搅拌均匀度，记为第一搅拌均匀度；S32、对于每个每米搅拌切土次数，计算每米搅拌切土次数对应的多张所述图片的第一搅拌均匀度的平均值，以计算的平均值作为每米搅拌切土次数对应的第二搅拌均匀度；S33、以多个每米搅拌切土次数为横坐标，对应多个每米搅拌切土次数的第二搅拌均匀度为纵坐标作图，得到每米搅拌切土次数与第二搅拌均匀度的关系曲线，由曲线得到第二搅拌均匀度为100％时对应的每米搅拌切土次数。2.根据权利要求1所述的水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法，其特征在于，所述根据预设处理规则对所述图片进行处理，得到所述图片中微小颗粒的搅拌均匀度的步骤中，包括：S311、将所述图片中搅拌桩边界所围成图形划分为多个等面积的网格，统计每个所述网格中的微小颗粒的数量；S312、根据预设公式计算所述图片中微小颗粒的搅拌均匀度。3.根据权利要求2所述的水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法，其特征在于，所述根据预设公式计算所述图片中微小颗粒的搅拌均匀度的步骤中，包括：所述预设公式包括：所述预设公式包括：所述预设公式包括：U＝(1
‑
δ)
×
100％
ꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，N为图片中搅拌桩边界所围成图形划分的网格数量，为第i个网格中的微小颗粒的数量，为网格微小颗粒的平均值，σ
f
为网格微小颗粒的标准差，δ为变异系数，U为图片
中微小颗粒的搅拌均匀度。4.根据权利要求1所述的水泥土搅拌桩搅拌均匀性定量评价方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丽平，陈平山，滕超，王雪刚，刘志军，
申请(专利权)人：广州港湾工程质量检测有限公司南方海洋科学与工程广东省实验室珠海，
类型：发明
国别省市：