CN105275025A - 应用声波测井系统检测桩基后压浆质量的方法 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
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Abstract
本发明公开了一种应用声波测井系统检测桩基后压浆质量的方法，包括如下步骤：(1)、浆液配置、确定注浆压力、注浆速度以及注浆量；(2)、注浆前对桩端、桩侧和桩底土体的检测：将声波测井探头放置在灌注桩桩基中预留的检测管中，待声波测井探头与检测管的底部接触后开始检测，声波测井探头按照预设间隔距离逐渐向上提升，完成对桩端、桩侧和桩底土体的检测；所述的声波测井探头与地表仪器控制连接；(3)、注浆；(4)、注浆结束经养护加固后进行注浆后检测，注浆后检测的检测方式与上述步骤(3)的检测方式相同；根据注浆前、后检测得到的声学性质参数的对比分析，获得桩端、桩底和桩侧土体的土层信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用声波测井系统检测桩基后压浆质量的方法，属于桥梁桩基检测领域，具体来说是涉及桩基工程在实施桩基后压浆技术后，采用声波测井系统对其压浆效果进行评价的一种方法。
背景技术
桩基后压浆技术是指在灌注桩成桩并达到一定强度后，通过预先埋置在桩周或桩身内的压浆管，使用高压注浆泵将能够起到胶结固化作用的浆液压入桩端土层和桩周土体中，从而桩底沉渣、桩端持力层和桩周泥皮利用浆液的渗透、填充、压密、劈裂和固结等作用，改变原土体的物理性质和力学状态，使桩端土和桩侧土的强度得到提髙，在不同程度上提高桩端阻力和桩侧摩擦力，进而减小桩的沉降量，提高桩的承载力。桩基后压浆技术通过向桩端和桩侧的土体注入能够起到胶结固化作用的浆液，加强、固化桩端和桩侧的土体，可有效减少桩长，提高灌注桩承载力，减少桩身沉降量，缩短工期、降低灌注桩的工程造价等优点，桩基后压浆技术优势明显，应用前景好，近些年在交通、建筑、水利等领域得到了广泛应用。
然而由于桩基属于隐蔽工程，桩基后压浆施工质量好坏难以判断，地质条件多变复杂，注浆过程中预先设定的浆液配方、注浆压力、压浆量在压浆工序实施后，其具体压浆效果的评定难度很大，到目前主要是通过测量单桩极限承载力来评定桩是否满足设计要求，该方法只能随机抽取一部分进行代表性检测，无法适用于大量桩基后压浆质量检测的工程应用，且无法直接对压浆效果进行评价，只能间接的反映压浆效果。在现有检测手段中，针对桩身底部和桩周土体中浆液的加固效果，目前尚未有较好的质量检测方法。
发明内容
为了克服现有桩基后压浆施工质量好坏难以判断、地质条件多变复杂、注浆过程中预先设定的浆液配方、注浆压力、压浆量在压浆工序实施后，其具体压浆效果的评定难度很大等的缺陷，本发明提供一种采用声波测井系统的方法，可以对桩基后压浆技术的压浆效果、浆液在土体中的分布情况进行检测，从而为评价桩基后压浆的效果提供检测数据的应用声波测井系统检测桩基后压浆质量的方法。
本发明采用的技术方案是：
应用声波测井系统检测桩基后压浆质量的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)、浆液配置、确定注浆压力、注浆速度以及注浆量，并且待灌注桩混凝土达到灌浆设计强度；
(2)、注浆前对桩端、桩侧和桩底土体的检测：将声波测井探头放置在灌注桩桩基中预留的检测管中，待声波测井探头与检测管的底部接触后开始检测，声波测井探头按照预设间隔距离逐渐向上提升，利用声源发出声波脉冲引起周围质点振动，在土层中产生折射波和反射波，通过地表仪器将上述折射波和反射波接收并记录下来，再通过数据处理就可以得到检测管周围介质的声学性质曲线，包括声速、声幅，时差等，分析后获得桩端、桩底和桩侧土体的土层信息；
(3)、注浆前检测结束后，进行注浆：在压力作用下注浆泵将浆液通过预埋在桩身和桩周中的注浆管压入桩端土层和桩周土体中；
(4)、注浆结束经养护加固后进行注浆后检测，注浆后检测的检测方式与上述步骤(3)的检测方式相同，可以得到注浆后检测管周围介质的声学性质参数；根据注浆前、后检测得到的声学性质参数的对比分析，获得桩端、桩底和桩侧土体的土层信息。
所述的步骤(4)中注浆结束后，在加固土体与未加固土体之间形成第一和第二界面；其中，第一界面为灌注桩与原状土之间的界面，根据第一界面的高度可以得到浆液沿桩身的上返高度h；第二界面为原状土与原状土泥浆混合物之间的界面，根据第二界面的位置可以得到浆液在桩底扩散深度H以及浆液在桩周原状土中的扩散宽度d；根据注浆前、后检测得到的声学性质参数的对比分析，通过差值变化情况来得到上返高度h、扩散深度H和扩散宽度d，从而可以分析出浆液在沉渣、桩侧和桩端土体中的分布状态，从而可以评价注浆对桩侧摩阻力的改善效果、对桩底沉渣的加固改善效果以及对桩端承载力的改善效果。
所述的声波测井探头上移的预设间隔距离为100～500mm。
由波动理论可知，声波在不同介质中传播时，其速度、幅度衰减以及频率变化等声学特性是不同的。声波测井系统利用声源发出声波脉冲引起周围质点振动，在土层中产生折射波和反射波，通过地表仪器将这些波接受并记录下来，再通过数据处理就可以得到检测管周围介质(加固土体)的声学性质曲线，分析后就可以获得土层信息。桩基后压浆在浆液注入后，桩端和桩周一定范围内的土体强度和密度必然会发生一定变化，因而可以利用声学特性的差异来反映浆液的分布状况。
按照测量参数分类，声波测井系统测量桩基后压浆方法主要包括声速测井、声幅测井、声波全波列测井和多级子阵列声波测井。声速、声幅测井测量参量主要针对声波的传播速度和波形振动幅度，记录声波信号的滑行纵波首波的速度(时差)或幅度信息。全波列测井和多级子阵列声波测井记录时间窗长内所有的声波波列信号，包括纵波、横波和斯通利波等多种波成分的速度、幅度、频率等信息，通过对波列信号的分析和处理，可准确提取纵、横波和斯通利波时差，求取各种物理参数。
针对桩基后压浆加固范围，使用声波测井系统进行压浆效果的检测内容主要包括：桩身周围土体浆液扩散宽度和浆液上返高度检测、桩底沉渣区域加固与桩端原状土层浆液分布检测。
1、在桩基后压浆过程中，桩端以上一定高度内的泥皮土和泥皮土外围的土体在一定宽度范围内得到加固，浆液固结后土体参与桩的承载，改善了桩—土界面条件，提高了桩侧阻力，采用声波测井系统可以检测浆液在桩周的分布范围和上返高度，从而评价注浆对桩侧摩阻力的改善效果。
2、在桩基后压浆过程中，桩基压浆注入的浆液与桩底的沉渣混合固化，凝结成一个强度高、化学性能稳定的结石体，采用声波测井系统可以检测浆液在桩底沉渣的分布情况，从而评价注浆对桩底沉渣的加固改善效果；
3、桩基压浆注入的浆液在桩端持力层中扩散和渗透，使得桩端持力层的强度得到明显提高，从而提高桩端阻力，采用声波测井系统可以检测浆液在桩端持力层的分布范围，从而评价注浆对桩端承载力的改善效果。
本发明的有益效果体现在：采用声波测井系统对桩基后压浆质量进行检测，可以直接对桩身周围土体浆液扩散宽度和浆液上返高度检测、桩底沉渣区域加固与桩端原状土层浆液分布检测。
附图说明
图1为声波测井系统实施示意图一。
图2为声波测井系统实施示意图二。
图3为声波测井系统实施局部俯视图。
具体实施方式
参照图1至图3，应用声波测井系统检测桩基后压浆质量的方法，包括如下步骤：
(1)、浆液配置、确定注浆压力、注浆速度以及注浆量，并且待灌注桩混凝土达到灌浆设计强度；
(2)、注浆前对桩端、桩侧和桩底土体的检测：将声波测井探头11放置在灌注桩3桩基中预留的检测管中，待声波测井探头11与检测管2的底部接触后开始检测，声波测井探头11按照预设间隔距离逐渐向上提升，利用声源发出声波脉冲引起周围质点振动，在土层中产生折射波和反射波，通过地表仪器12将上述折射波和反射波接收并记录下来，再通过数据处理就可以得到检测管周围介质的声学性质曲线，包括声速、声幅，时差等，分析后获得桩端、桩底和桩侧土体的土层信息；
(3)、注浆前检测结束后，进行注浆：在压力作用下注浆泵将浆液通过预埋在桩身和桩周中的注浆管压入桩端土层和桩周土体中；
(4)、注浆结束经养护加固后进行注浆后检测，注浆后检测的检测方式与上述步骤(3)的检测方式相同，可以得到注浆后检测管周围介质的声学性质参数；根据注浆前、后检测得到的声学性质参数的对比分析，获得桩端、桩底和桩侧土体的土层信息。
所述的步骤(4)中注浆结束后，在加固土体与未加固土体之间形成第一和第二界面；其中，第一界面A为灌注桩3与原状土4之间的界面，根据第一界面A的高度可以得到浆液沿桩身的上返高度h；第二界面B为原状土4与原状土泥浆混合物5之间的界面，根据第二界面的位置可以得到浆液在桩底扩散深度H以及浆液在桩周原状土中的扩散宽度d；根据注浆前、后检测得到的声学性质参数的对比分析，通过差值变化情况来得到上返高度h、扩散深度H和扩散宽度d，从而可以分析出浆液在沉渣、桩侧和桩端土体中的分布状态，从而可以评价注浆对桩侧摩阻力的改善效果、对桩底沉渣的加固改善效果以及对桩端承载力的改善效果。
所述的声波测井探头上移的预设间隔距离为100～500mm。
由波动理论可知，声波在不同介质中传播时，其速度、幅度衰减以及频率变化等声学特性是不同的。声波测井系统利用声源发出声波脉冲引起周围质点振动，在土层中产生折射波和反射波，通过地表仪器将这些波接受并记录下来，再通过数据处理就可以得到检测管周围介质(加固土体)的声学性质曲线，分析后就可以获得土层信息。桩基后压浆在浆液注入后，桩端和桩周一定范围内的土体强度和密度必然会发生一定变化，因而可以利用声学特性的差异来反映浆液的分布状况。
图1和图2中，h1和h2分别代表相邻灌注桩上浆液沿桩身上返高度；d1、d2、d3和d4分别代表浆液在桩周原状土中扩散宽度，H1代表浆液在桩底扩散深度。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (3)
1.应用声波测井系统检测桩基后压浆质量的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)、浆液配置、确定注浆压力、注浆速度以及注浆量，并且待灌注桩混凝土达到灌浆设计强度；
(2)、注浆前对桩端、桩侧和桩底土体的检测：将声波测井探头放置在灌注桩桩基中预留的检测管中，待声波测井探头与检测管的底部接触后开始检测，声波测井探头按照预设间隔距离逐渐向上提升，利用声源发出声波脉冲引起周围质点振动，在土层中产生折射波和反射波，通过地表仪器将上述折射波和反射波接收并记录下来，再通过数据处理就可以得到检测管周围介质的声学性质曲线，包括声速、声幅，时差等，分析后获得桩端、桩底和桩侧土体的土层信息；
(3)、注浆前检测结束后，进行注浆：在压力作用下注浆泵将浆液通过预埋在桩身和桩周中的注浆管压入桩端土层和桩周土体中；
(4)、注浆结束经养护加固后进行注浆后检测，注浆后检测的检测方式与上述步骤(3)的检测方式相同，可以得到注浆后检测管周围介质的声学性质参数；根据注浆前、后检测得到的声学性质参数的对比分析，获得桩端、桩底和桩侧土体的土层信息。
2.如权利要求1所述的应用声波测井系统检测桩基后压浆质量的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中注浆结束后，在加固土体与未加固土体之间形成第一和第二界面；其中，第一界面为灌注桩与原状土之间的界面，根据第一界面的高度可以得到浆液沿桩身的上返高度h；第二界面为原状土与原状土泥浆混合物之间的界面，根据第二界面的位置可以得到浆液在桩底扩散深度H以及浆液在桩周原状土中的扩散宽度d；根据注浆前、后检测得到的声学性质参数的对比分析，通过差值变化情况来得到上返高度h、扩散深度H和扩散宽度d，从而可以分析出浆液在沉渣、桩侧和桩端土体中的分布状态，从而可以评价注浆对桩侧摩阻力的改善效果、对桩底沉渣的加固改善效果以及对桩端承载力的改善效果。
3.如权利要求2所述的应用声波测井系统检测桩基后压浆质量的方法，其特征在于：所述的声波测井探头上移的预设间隔距离为100～500mm。
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