CN103215975A - 分布式传感光缆在基桩中的埋设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分布式传感光缆在基桩中的埋设方法。本发明的目的是提供一种分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，以达到减少或避免传感光缆在基桩施工过程中被损坏从而提高光纤应变传感器成活率的目的。本发明的技术方案是：对于打入桩，其步骤如下，1.1、在基桩上设置一组预埋钢管；1.2、进行基桩打入施工；1.3、将传感光缆从中部折弯180度，并将该折弯部固定于金属支架上使其平滑过渡；1.4、待打桩休止期过后，将传感光缆及一根注浆软管一同放入预埋钢管内，直到传感光缆的折弯部伸至预埋钢管底部；1.5、通过注浆软管向预埋钢管内注浆，直至管口出浆，待管内浆液凝固后即完成传感光缆的埋设。
Description
技术领域
本发明涉及一种分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，主要适用于钢管桩、钢筋混凝土预制桩及钢筋混凝土钻孔灌注桩等基桩的桩身应变测试/监测。
背景技术
基桩是工程建设中常用的地基处理方法，在建筑、市政、公路、铁路、水利、水电、核电等领域中得到广泛应用，基桩施工质量和使用性能等状况也常通过一定的检测/试验方法和监测方法来实现。在检测/试验和监测时需要埋设应力或应变传感器（如钢筋应力计、混凝土应变计等，根据测得的应变，计算桩身应力、桩侧摩阻力、桩端阻力、桩身压缩或拉伸变形、桩身挠度、桩身弯矩、桩身剪力、土体弹性抗力系数等等），这些传感器在基桩施工过程需要埋设在基桩中，以前使用的传感器均是点式的，一只传感器需要有一根电缆在基桩中引出，多只传感器的多根电缆集中在一起截面积大，不仅埋设困难，而且在施工或打入过程中容易损坏。
随着光纤传感解调技术（布里渊解调技术BOTDA/BODTR）的不断发展，一根传感光缆既能感应应变又能传输信号，形成分布式应变传感器，且传感光缆截面积小，抗干扰能力强，目前已经逐步应用到基桩的测试/监测中。但目前还都是采用预埋式，即：先将分布式应变传感器绑扎在钢筋笼放人钻孔中再进行混凝土浇筑，或是先在预制桩（如钢筋混凝土式或各式型钢制成的桩）的外表面粘贴和浅表埋入，再打入土体中，该方法也存在预制桩打入施工中容易损坏和施工后保护的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，以达到减少或避免传感光缆在基桩施工过程中被损坏从而提高光纤应变传感器成活率的目的。
本发明要解决的另一个问题是：保证埋设传感光缆的顺直及灌浆的均匀饱满，从而达到提高分布式传感光缆测量准确度和精度的目的。
本发明所采用的技术方案是：分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：对于打入桩，其步骤如下，
1.1、在基桩上设置一组与其轴线平行、并以该轴线为中心线对称布置的预埋钢管，各预埋钢管的两端均伸出每节基桩两端；
1.2、进行基桩打入施工，施工过程中，在位于最底端的预埋钢管底部，以及位于最顶端的预埋钢管顶部分别设置底盖和顶盖；
1.3、将传感光缆从中部折弯180度，并将该折弯部固定于金属支架上使其平滑过渡；
1.4、待打桩休止期过后，将传感光缆及一根注浆软管一同放入预埋钢管内，直到传感光缆的折弯部伸至预埋钢管底部；
1.5、通过注浆软管向预埋钢管内注浆，直至管口出浆，待管内浆液凝固后即完成传感光缆的埋设。
基桩打入施工过程中需要接桩时，将两节基桩上的各预埋钢管一一对齐，然后将对应的两根预埋钢管端部密封连接。
所述传感光缆的折弯部呈水滴状。
所述传感光缆上固定有一根钢丝绳，该钢丝绳末端悬挂有一直径小于预埋钢管内径的吊重。
所述传感光缆折弯时、与钢丝绳固定时、放入预埋钢管过程中及注浆前后，均进行传感光缆的通光性检测。
所述基桩为钢管桩，所述预埋钢管通过焊接的方式固定于该钢管桩的外壁或内壁上。
所述基桩为钢筋混凝土预制桩，在制作钢筋混凝土预制桩的钢筋笼时，将预埋钢管绑扎在钢筋笼上，然后进行预制桩的施工，将预埋钢管预先埋设于钢筋混凝土预制桩内。
所述预埋钢管的外径为50-110mm；所述传感光缆为采用单根单模光纤制作的紧固光缆，其长度大于整个基桩桩长的两倍。
分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：对于灌注桩，其步骤如下，
3.1、在制作灌注桩的钢筋笼时，将预埋钢管绑扎在钢筋笼上，各预埋钢管的两端均伸出每节钢筋笼的两端；
3.2、进行灌注桩的混凝土浇筑施工，使得各预埋钢管与该灌注桩轴线平行、并以该轴线为中心线对称布置；施工过程中保证无异物进入预埋钢管内；
3.3、将传感光缆从中部折弯180度，并将该折弯部固定于金属支架上使其平滑过渡；
3.4、待灌注桩养护期过后，将传感光缆及一根注浆软管一同放入预埋钢管内，直到传感光缆的折弯部伸至预埋钢管底部；
3.5、通过注浆软管向预埋钢管内注浆，直至管口出浆，待管内浆液凝固后即完成传感光缆的埋设。
灌注桩施工过程中需要接钢筋笼时，将两节钢筋笼上的各预埋钢管一一对齐，然后将对应的两根预埋钢管端部密封连接，并将两节钢筋笼焊接连成一体，再进行混凝土浇筑。
本发明的有益效果是：1、基桩打入施工完成后再埋设传感光缆，从而降低甚至是避免了传感光缆在基桩施工过程中被损坏的可能性，提高了光纤应变传感器的成活率。2、埋设传感光缆时，利用吊重保证光缆的顺直，注浆时施加一定压力使浆液自底部慢慢往上翻浆，直至管口出浆，以保证注浆的均匀和饱满，从而提高了分布式传感光缆测量的准确度和精度。3、传感光缆以基桩轴线为中心线对称布置，既能量测压缩应变又能量测拉伸应变，从而可利用量测到的应变增量，计算桩身应力、桩侧摩阻力、桩端阻力、桩身压缩或拉伸变形、桩身挠度、桩身弯矩、桩身剪力、土体弹性抗力系数等等。
附图说明
图1是实施例1的结构图。
图2是本发明中传感光缆埋设工艺示意图。
图3是实施例2的结构图。
图4是实施例3的结构图。
图5是实施例4的结构图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，本实施例中的基桩为钢管桩6，即分布式传感光缆在钢管桩中的埋设工艺，其步骤如下：
1.1、在钢管桩6的外壁或内壁上焊接一组与其轴线平行、并以该轴线为中心线对称布置的预埋钢管1，并保证各预埋钢管1的两端均伸出每节钢管桩6两端；本例中预埋钢管1的外径为50-110mm。
1.2、进行钢管桩6打入施工，施工过程中，在位于最底端的预埋钢管1底部设置底盖，以防止施工过程中有泥土进入预埋钢管1内；若施工过程中需要接桩，将两节钢管桩6上的各预埋钢管1一一对齐，然后采用焊接或螺纹连接的方式将对应的两根预埋钢管1端部密封连接，以防止钢管桩6施工过程中有泥土进入预埋钢管1内；在位于最顶端的预埋钢管1顶部设置顶盖，以防止异物进入预埋钢管1内而影响传感光缆的埋设。
1.3、将传感光缆2（采用单根单模光纤制作的紧固光缆，其长度大于整个钢管桩桩长的两倍）从中部折弯180度，并将该折弯部固定于呈水滴形的金属支架上使其平滑过渡，即传感光缆2的折弯部也呈水滴形，如图2所示。
1.4、待打桩休止期过后，将传感光缆2固定于一根钢丝绳4上，为保证传感光缆2顺直和便于下沉，在钢丝绳4末端（对应于传感光缆的折弯部一端）悬挂一个直径小于预埋钢管1内径的圆柱形金属吊重5；下沉时，拿掉顶盖，用手拉住传感光缆2或钢丝绳4，慢慢将传感光缆2放入预埋钢管1内，直到传感光缆2的折弯部伸至预埋钢管1底部，下沉过程中保证传感光缆2的竖直度；同时放入一根注浆软管3。实际操作时，也可直接将固定有金属支架的传感光缆2放入预埋钢管1内，而不采用钢丝绳4，此时吊重5悬挂于金属支架上。
1.5、通过注浆软管3向预埋钢管1内注浆（水泥浆液或化学浆液），为保证预埋钢管1内灌浆均匀和饱满，需施加一定的压力使浆液自底部慢慢往上翻浆，直至管口出浆，待预埋钢管1内浆液凝固后即完成传感光缆2的埋设。
由于各传感光缆2以钢管桩6轴线为中心线对称布置，在竖向荷载作用下，可量测到不同深度和同一深度截面不同部位的压缩或拉伸应变变化，从而分析基桩桩身的质量（如打入桩有无局部损伤、灌注桩有无离析或夹泥等缺陷）；也可利用量测到的应变，计算桩身应力、桩侧阻力、桩端阻力、桩身压缩或拉伸变形等。在水平荷载作用下，对称布置的两根传感光缆2中，其中一根可量测到不同深度的压缩应变，另一根可量测到不同深度的拉伸应变，可利用这些应变值计算桩身挠度、桩身弯矩、桩身剪力、土体弹性抗力系数等。
为确保传感光缆2埋设的有效性，在传感光缆2折弯时、与钢丝绳4固定时、放入预埋钢管1的过程中及预埋钢管1注浆前后，均需要利用ODTR（OpticalTime Domain Reflectometer，光时域反射仪）、BOTDR（布里渊光时域反射计）或BOTDA（布里渊光时域分析）进行传感光缆2的通光性检测。
实施例2：如图3所示，本实施例中的基桩为钢筋混凝土预制桩7（横截面呈圆形，即分布式传感光缆在钢筋混凝土预制桩中的埋设工艺，其步骤如下：
2.1、在制作钢筋混凝土预制桩7的钢筋笼时，将预埋钢管1绑扎在钢筋笼上，然后按照常规方法进行钢筋混凝土预制桩7的施工，从而将预埋钢管1预先埋设于钢筋混凝土预制桩7内；同时，保证各预埋钢管1的两端均伸出每节钢筋混凝土预制桩7的两端，且各预埋钢管1均与钢筋混凝土预制桩7轴线平行，并以该轴线为中心线对称布置。
2.2、进行钢筋混凝土预制桩7的打入施工，施工过程中，在位于最底端的预埋钢管1底部设置底盖，以防止施工过程中有泥土进入预埋钢管1内；若施工过程中需要接桩，将两节钢筋混凝土预制桩7上的各预埋钢管1一一对齐，然后采用焊接、螺纹连接或内套钢管等方式将对应的两根预埋钢管1端部密封连接，以防止钢筋混凝土预制桩7施工过程中有泥土进入预埋钢管1内；在位于最顶端的预埋钢管1顶部设置顶盖，以防止异物进入预埋钢管1内而影响传感光缆的埋设。
余下步骤与实施例1相同。
实施例3：如图4所示，本实施例与实施例2基本相同，区别仅仅在于本实施例钢筋混凝土预制桩7的横截面为方形。
实施例4：如图5所示，本实施例中的基桩为钢筋混凝土钻孔灌注桩8（截面呈圆形），即分布式传感光缆在钢筋混凝土钻孔灌注桩中的埋设工艺，其步骤如下：
3.1、在制作钢筋混凝土钻孔灌注桩8的钢筋笼时，将预埋钢管1绑扎在钢筋笼上，并保证各预埋钢管1的两端均伸出每节钢筋笼的两端。
3.2、按照常规方法进行钢筋混凝土钻孔灌注桩8的混凝土浇筑施工，使得各预埋钢管1与该灌注桩轴线平行、并以该轴线为中心线对称布置；施工过程中采用封盖对预埋钢管1进行保护，以防止异物进入预埋钢管1内而影响传感光缆的埋设；若施工过程中需要接钢筋笼，先将两节钢筋笼上的各预埋钢管1一一对齐，然后采用焊接或螺纹连接的方式将对应的两根预埋钢管1端部密封连接（以防止混凝土浇筑施工时水泥见等进入预埋钢管内），并将两节钢筋笼焊接连成一体，再进行混凝土浇筑。
3.3、将传感光缆2（采用单根单模光纤制作的紧固光缆，其长度大于整个钢筋混凝土钻孔灌注桩桩长的两倍）从中部折弯180度，并将该折弯部固定于呈水滴形的金属支架上使其平滑过渡，即传感光缆2的折弯部也呈水滴形，如图2所示。
3.4、待灌注桩养护期过后，按照实施例1的方式进行传感光缆2的埋设。
3.5、通过注浆软管3向预埋钢管1内注浆（水泥浆液或化学浆液），为保证预埋钢管1内灌浆均匀和饱满，需施加一定的压力使浆液自底部慢慢往上翻浆，直至管口出浆，待预埋钢管1内浆液凝固后即完成传感光缆2的埋设。
Claims (10)
1.一种分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：对于打入桩，其步骤如下，
1.1、在基桩上设置一组与其轴线平行、并以该轴线为中心线对称布置的预埋钢管（1），各预埋钢管（1）的两端均伸出每节基桩两端；
1.2、进行基桩打入施工，施工过程中，在位于最底端的预埋钢管（1）底部，以及位于最顶端的预埋钢管（1）顶部分别设置底盖和顶盖；
1.3、将传感光缆（2）从中部折弯180度，并将该折弯部固定于金属支架上使其平滑过渡；
1.4、待打桩休止期过后，将传感光缆（2）及一根注浆软管（3）一同放入预埋钢管（1）内，直到传感光缆（2）的折弯部伸至预埋钢管（1）底部；
1.5、通过注浆软管（3）向预埋钢管（1）内注浆，直至管口出浆，待管内浆液凝固后即完成传感光缆（2）的埋设。
2.根据权利要求1所述的分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：基桩打入施工过程中需要接桩时，将两节基桩上的各预埋钢管（1）一一对齐，然后将对应的两根预埋钢管（1）端部密封连接。
3.根据权利要求1或2所述的分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：所述传感光缆（2）的折弯部呈水滴状。
4.根据权利要求1或2所述的分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：所述传感光缆（2）上固定有一根钢丝绳（4），该钢丝绳末端悬挂有一直径小于预埋钢管（1）内径的吊重（5）。
5.根据权利要求4所述的分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：所述传感光缆（2）折弯时、与钢丝绳（4）固定时、放入预埋钢管（1）过程中及注浆前后，均进行传感光缆（2）的通光性检测。
6.根据权利要求1或2所述的分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：所述基桩为钢管桩，所述预埋钢管（1）通过焊接的方式固定于该钢管桩的外壁或内壁上。
7.根据权利要求1或2所述的分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：所述基桩为钢筋混凝土预制桩，在制作钢筋混凝土预制桩的钢筋笼时，将预埋钢管（1）绑扎在钢筋笼上，然后进行预制桩的施工，将预埋钢管（1）预先埋设于钢筋混凝土预制桩内。
8.根据权利要求1或2所述的分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：所述预埋钢管（1）的外径为50-110mm；所述传感光缆（2）为采用单根单模光纤制作的紧固光缆，其长度大于整个基桩桩长的两倍。
9.一种分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：对于灌注桩，其步骤如下，
3.1、在制作灌注桩的钢筋笼时，将预埋钢管（1）绑扎在钢筋笼上，各预埋钢管（1）的两端均伸出每节钢筋笼的两端；
3.2、进行灌注桩的混凝土浇筑施工，使得各预埋钢管（1）与该灌注桩轴线平行、并以该轴线为中心线对称布置；施工过程中保证无异物进入预埋钢管（1）内；
3.3、将传感光缆（2）从中部折弯180度，并将该折弯部固定于金属支架上使其平滑过渡；
3.4、待灌注桩养护期过后，将传感光缆（2）及一根注浆软管（3）一同放入预埋钢管（1）内，直到传感光缆（2）的折弯部伸至预埋钢管（1）底部；
3.5、通过注浆软管（3）向预埋钢管（1）内注浆，直至管口出浆，待管内浆液凝固后即完成传感光缆（2）的埋设。
10.根据权利要求9所述的分布式传感光缆在基桩中的埋设方法，其特征在于：灌注桩施工过程中需要接钢筋笼时，将两节钢筋笼上的各预埋钢管（1）一一对齐，然后将对应的两根预埋钢管（1）端部密封连接，并将两节钢筋笼焊接连成一体，再进行混凝土浇筑。
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