CN105089082B - 一种单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法，包括以下步骤：在距离被检服役桥梁桩基一定距离处钻设与其平行的钻孔；设置可伸入钻孔的探管，其与钻孔的土层紧密贴合；钻孔入口处设深度计数器，深度计数器具有一滑轮；将一连接雷达天线于雷达主机的导线从滑轮上绕过；雷达主机通过连接线与计算机连接；使雷达天线进入探管内部，雷达主机通过雷达天线向周围连续发射电磁波信号并接收电磁波反射信号；使雷达天线沿探管匀速运动，深度计数器将雷达天线的深度传至雷达主机；计算机将雷达主机记录的电磁波反射信号处理形成纵向雷达剖面图像；获取服役桥梁桩基的电磁波反射信号在纵向雷达剖面图像中异常图像的位置，判断为服役桥梁桩基病害位置。
Description
技术领域
本发明涉及桩基质量检测领域，具体而言，涉及一种单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法。
背景技术
桥梁是公路交通路网中的咽喉工程，而作为桥梁重要组成部分的基础，对桥梁的安全起着至关重要的作用，它的安全性直接关系到桥梁结构能否正常、安全运营。而桩基础是我国公路桥梁中应用最广泛的基础形式，我国已运营的70万余座公路桥梁中，多数桥梁采用桩基础。
桩基础为隐蔽工程，深埋在岩土中，尤其对于公路桥梁桩基础，桩径大、入土深，对其质量进行评定要依靠有效的检测技术。对桩顶裸露其上无结构影响时的桩基质量检测技术已发展成熟，常用检测方法有低应变反射波法、声波透射法(桩身内需预埋声测管)、钻芯法、高应变法和单桩静载荷试验法。但对于服役桥梁桩基，桩顶嵌固在承台或桩帽中，由于桩顶以上各种不同结构物的影响，以上介绍的常用检测方法无法直接适用，鉴于服役桥梁桩基检测问题的复杂性和缺乏有效地检测手段，对服役桥梁桩基这一隐蔽工程的技术状况进行检测评价已成为服役桥梁技术状况评定的重要技术难题之一。
本发明适用于服役桥梁桩基质量检测，准确快速评定服役桥梁桩基技术状况，对完善服役桥梁技术状况评定指标、确保服役桥梁的安全运营提供技术保障。
发明内容
本发明提供一种单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法，用以通过一个距离服役桩基一定距离的单一钻孔，对服役桥梁桩基质量进行检测。
为达到上述目的，本发明提供了一种单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法，包括以下步骤：
在距离被检测服役桥梁桩基一定距离处钻设与其平行的钻孔；其中，所述钻孔的深度大于所述被检测服役桥梁桩基的深度；
设置可伸入所述钻孔的探管，所述探管与所述钻孔的土层紧密贴合；
所述钻孔入口处设置一深度计数器，所述深度计数器具有一滑轮；
将一导线的一端与可放入所述探管的雷达天线连接，所述导线另一端从所述滑轮上绕过后与一雷达主机连接；其中，所述雷达主机通过连接线与一计算机连接；
使所述雷达天线进入所述探管内部，所述雷达主机通过所述雷达天线向周围连续发射电磁波信号并接收电磁波反射信号；
使所述雷达天线沿所述探管自上而下或自下而上匀速运动；同时，所述深度计数器将所述雷达天线以所述钻孔口为参考点的深度传递至所述雷达主机；
所述雷达主机记录电磁波反射信号的到达时间、相位、振幅及波长信息，并将其上传至所述计算机；同时
所述计算机根据所述雷达主机上传的电磁波反射信号的到达时间、相位、振幅及波长信息，处理形成纵向雷达剖面图像；该雷达剖面图像以地面为原点，以深度为纵轴，显示所述电磁波反射信号；其中所述被检测服役桥梁桩基的电磁波反射信号在所述雷达剖面图像上显示整体趋势为竖直线型，所述雷达剖面图像底端杂乱无序的所述电磁波反射信号判断为经土层的电磁波反射信号；
获取所述被检测服役桥梁桩基的电磁波反射信号在所述纵向雷达剖面图像中异常图像的位置，判断为所述被检测服役桥梁桩基病害位置；其中：
所述异常图像即所述被检测服役桥梁桩基的电磁波反射信号有同相轴错位、同相轴局部缺失、波形畸变或振幅大幅变化其中之一的图像部分。
其中，所述钻孔与所述被检测服役桥梁桩基的最短距离不大于1米。
其中，所述钻孔与所述被检测服役桥梁桩基的深度差大于所述被检测服役桥梁桩基的桩径的3倍。
其中，所述探管为PVC管，所述PVC管底端为封闭式，顶端为开放式。
其中，所述雷达天线向周围连续发射的电磁波信号为频率范围为106Hz～109Hz的宽频带窄脉冲电磁波。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法，基于雷达电磁波在桩与土、桩与病害介电性质的差异形成反射和能量衰减等，确定桩基长度及其相关病害的位置与范围，原理可靠；现场检测只需在被检桩基旁钻孔埋设探管，不受桩顶以上结构物的影响，不损伤被检桩基，现场检测连续采样，操作简单，检测速度快；现场检测直接形成雷达剖面图像，不需要复杂的数据处理，可以直观、有效地判断病害位置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法应用于检测现场的示意图；
图2为本发明一实施例的单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法的纵向雷达剖面图像示意图；
图3为本发明另一实施例的单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法的纵向雷达剖面图像示意图；
其中，图2与图3为计算机屏幕截图。
附图标记说明：1-计算机；2-连接线；3-雷达主机；4-导线；5-深度计数器；6-三脚架；7-探管；8-雷达天线；9-桩基；10-系梁或承台；11-桩顶以上结构物；12-桩周土。
具体实施方式
请参阅图1。图1为本发明一个实施例的单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法应用于检测现场的示意图，如图1所示，本发明的单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法，包括以下步骤：
S1：在桩周土12上距离被检测服役桥梁桩基9一定距离处钻设与其平行的钻孔；其中，所述钻孔与被检测服役桥梁桩基9的最短距离不大于1米，且所述钻孔的深度大于被检测服役桥梁桩基9的深度；所述服役桥梁桩基1的深度根据被检测服役桥梁桩基9的设计图纸和施工记录确定；在本发明的一个实施例中，所述钻孔的深度与被检测服役桥梁桩基9的深度差大于被检测服役桥梁桩基9的桩径的3倍；
S2：设置可伸入所述钻孔的探管7，探管7与所述钻孔的土层紧密贴合；在本发明的一个实施例中，探管7为PVC管，该PVC管底端为封闭式，顶端为开放式，即探管7底端口被封起来，以防漏水，而顶端为开口；
S3：所述钻孔入口处设置一深度计数器5，其中，深度计数器5具有一滑轮；
S4：将一导线4的一端与可放入探管7的雷达天线8连接，4导线另一端从所述滑轮上绕过后与一雷达主机3连接；其中，雷达主机3通过连接线2与一计算机1连接；
S5：使雷达天线8进入探管7内部，雷达主机3通过雷达天线8向周围连续发射电磁波信号并接收电磁波反射信号；在本发明的一个实施例中，雷达天线8向周围连续发射的电磁波信号为频率范围为106Hz～109Hz的宽频带窄脉冲电磁波；
S6：使雷达天线8沿探管7自上而下或自下而上匀速运动；同时，深度计数器5将雷达天线8以所述钻孔口为参考点的深度传递至雷达主机3；
S7：雷达主机3记录电磁波反射信号的到达时间、相位、振幅及波长信息，并将其上传至计算机1；同时
计算机1根据雷达主机3上传的电磁波反射信号的到达时间、相位、振幅及波长信息，形成纵向雷达剖面图像；该雷达剖面图像以地面为原点，以深度为纵轴，显示所述电磁波反射信号；其中被检测服役桥梁桩基9的电磁波反射信号在所述雷达剖面图像上显示整体趋势为竖直线型，所述雷达剖面图像底端杂乱无序的所述电磁波反射信号判断为经土层的电磁波反射信号；
S8：获取被检测服役桥梁桩基9的电磁波反射信号在所述纵向雷达剖面图像中异常图像的位置，判断为被检测服役桥梁桩基9病害位置；其中：
所述异常图像即被检测服役桥梁桩基9的电磁波反射信号有同相轴错位、同相轴局部缺失、波形畸变或振幅大幅变化其中之一的图像部分。在本发明的一个实施例中，波形畸变率大于5％时认为发生波形畸变，振幅变化超过10％时认为是振幅大幅变化。
在以上检测步骤中，检测不受系梁或承台10及桩顶以上结构物11的影响，检测过程也不会影响系梁或承台10及桩顶以上结构物11。
在步骤S8中，具体判断被检测服役桥梁桩基9的病害位置时，如图2、图3所示。图2和图3为本发明两个不同的实施例得到的雷达剖面图像，且两个实施例中所述钻孔与被检测服役桥梁桩基9的最短距离都为1米，探孔深度都超过根据被检测服役桥梁桩基9的施工及维护资料预估的桩基底3米。
在图2中，深度0m～3.3m所述雷达剖面图像上显示整体趋势为竖直线型，为被检测服役桥梁桩基9的电磁波反射信号，深度3.3m以下波形杂乱，没有竖直线型趋势出现，判断为桩周土12的电磁波反射信号，深度3.3m处为被检测服役桥梁桩基9的底端；在深度0m～3.3m段，0.75m～1.9m范围内，波形畸变率远超过5％，振幅变化也远超过10％，反射波同相轴错位明显，因此判断本实施例中被检测服役桥梁桩基9地下深度0.75m～1.9m范围为病害位置。
在图3中，深度0m～3.2m所述雷达剖面图像上显示整体趋势为竖直线型，为被检测服役桥梁桩基9的电磁波反射信号，深度3.2m以下波形杂乱，没有竖直线型趋势出现，判断为桩周土12的电磁波反射信号，深度3.2m处为被检测服役桥梁桩基9的底端；在深度0m～3.2m段，1.2m～1.6m范围内，反射波同相轴错位明显，振幅变化远超过10％，因此判断本实施例中被检测服役桥梁桩基9地下深度1.2m～1.6m范围为病害位置。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在距离被检测服役桥梁桩基一定距离处钻设与其平行的钻孔；其中，所述钻孔的深度大于所述被检测服役桥梁桩基的深度；
设置可伸入所述钻孔的探管，所述探管与所述钻孔的土层紧密贴合；
所述钻孔入口处设置一深度计数器，所述深度计数器具有一滑轮，所述钻孔与所述被检测服役桥梁桩基的最短距离不大于1米；
将一导线的一端与可放入所述探管的雷达天线连接，所述导线另一端从所述滑轮上绕过后与一雷达主机连接；其中，所述雷达主机通过连接线与一计算机连接；
使所述雷达天线进入所述探管内部，所述雷达主机通过所述雷达天线向周围连续发射电磁波信号并接收电磁波反射信号；
使所述雷达天线沿所述探管自上而下或自下而上匀速运动；同时，所述深度计数器将所述雷达天线以所述钻孔口为参考点的深度传递至所述雷达主机；
所述雷达主机记录电磁波反射信号的到达时间、相位、振幅及波长信息，并将其上传至所述计算机；同时
所述计算机根据所述雷达主机上传的电磁波反射信号的到达时间、相位、振幅及波长信息，形成纵向雷达剖面图像；该雷达剖面图像以深度为纵轴，显示所述电磁波反射信号；其中所述被检测服役桥梁桩基的电磁波反射信号在所述雷达剖面图像上显示整体趋势为竖直线型，所述雷达剖面图像底端杂乱无序的所述电磁波反射信号判断为经土层的电磁波反射信号；
获取所述被检测服役桥梁桩基的电磁波反射信号在所述纵向雷达剖面图像中异常图像的位置，判断为所述被检测服役桥梁桩基病害位置；其中：
所述异常图像即所述被检测服役桥梁桩基的电磁波反射信号有同相轴错位、同相轴局部缺失、波形畸变或振幅大幅变化其中之一的图像部分。
2.根据权利要求1所述的单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法，其特征在于，所述钻孔与所述被检测服役桥梁桩基的深度差大于所述被检测服役桥梁桩基的桩径的3倍。
3.根据权利要求1所述的单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法，其特征在于，所述探管为PVC管，所述PVC管底端为封闭式，顶端为开放式。
4.根据权利要求1所述的单孔雷达检测服役桥梁桩基质量的方法，其特征在于，所述雷达天线向周围连续发射的电磁波信号为频率范围为106Hz～109Hz的宽频带窄脉冲电磁波。
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