CN105332395A - 一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法，包括下述步骤：①在大直径桩孔底部沿圆周方向均匀放置数个双检检波器；②使用电火花震源在桩孔底部中心部位人工激发弹性波；③利用浅层地震仪记录桩孔底双检检波器接收到的反射波；④分析研究这些波形记录进而判断桩孔底一定范围内是否存在溶洞、溶槽或破碎带等不良地质条件。本发明的方法不必在桩孔底部再施工进行地质勘察钻孔，使持力层检测成本大幅降低、检测速度快。

Description

一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法
技术领域
本发明涉及工程建筑技术领域，是一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法。
背景技术
大直径钻孔砼灌注桩具有单桩承载力高、抗震性能好、施工无噪音、无振动等优点，已被大型桥梁和高层建筑广泛应用。由于大直径桩的受力较大，对建筑物的安全至关重要，现行《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）规定：单柱单桩的大直径嵌岩桩，应视岩石的性质，检验桩底下3倍直径或5m深度范围内有无空洞破碎带，软弱夹层等不良地质条件。现有技术是在每个桩位都布置一个工程地质勘察钻孔，以探查桩底有无不良地质条件。但是，在岩溶发育的灰岩区或地质条件复杂地区，仅靠一个钻孔往往还不能确定整个桩底下3倍直径或5米深度范围内有无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质条件。为了解决上述问题，在人工能够到达的人工挖孔桩孔底，已经开发了地质雷达与少量钻孔取芯相结合的方法再进行持力层检测的新技术，而对于人工无法到达孔底验孔的机械成孔桩孔，仍然需要采用多个勘察钻孔的方法进一步勘察，这种方法的不足是勘察成本极高，勘察时间长。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法，解决现有技术存在的不足。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法，包括下述步骤：
①在大直径桩孔底部沿圆周方向均匀放置数个双检检波器；
②使用电火花震源在桩孔底部中心部位人工激发弹性波；
③利用浅层地震仪记录桩孔底双检检波器接收到的反射波；
④分析研究这些波形记录进而判断桩孔底一定范围内是否存在溶洞、溶槽或破碎带等不良地质条件。
本发明所述的一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法步骤如下：
①钻桩孔；
②从桩孔孔口边缘向桩孔底部放置双检检波器，使双检检波器沿桩孔底部的地面圆周均匀对称分布；
③向桩孔底部中心吊放电火花震源的换能器，换能器开口向下，换能器保持在距离桩孔地面的悬空位置；
④将电火花震源的主机、电火花震源的触发器、浅层地震仪放置在桩孔孔口上端外部，使电火花震源的触发器与浅层地震仪的触发端连接，电火花震源主机与换能器连接；
⑤将双检检波器输出端与浅层地震仪输入端连接；
⑥浅层地震仪开机，准备接收记录桩底弹性波曲线；
⑦触发电火花震源主机，通过电火花震源的换能器在桩底中心激发弹性波，浅层地震仪自动接收并记录双检检波器收到的弹性波曲线；
⑧检查确认浅层地震仪接收到的波形记录完整后，将双检检波器及电火花震源的换能器收回地面。所述双检检波器内包含防水型磁电检波器和水下压电检波器，各双检检波器与桩孔中心的距离相等。电火花震源的换能器开口与桩孔底部的地面间的距离H是5～20厘米。所述的一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法步骤如下：
①钻桩孔，桩孔清孔后，在桩孔的上端口边缘处向桩孔底部的地面吊放4个双检检波器，双检检波器分别放置在东西南北四个方位，双检检波器包含防水型磁电检波器和水下压电检波器，4个双检检波器沿桩孔底部的地面圆周均匀分布，并使双检检波器与桩孔地面残留的岩屑沉渣紧密接触，各双检检波器与桩孔中心的距离相等；
②桩孔孔口端固定支撑架，支撑架的中心部位对准桩孔中心部位，沿支撑架的中心向桩孔底部中心吊放电火花震源的换能器，换能器开口向下，换能器开口端与桩孔地面的距离H为5～20厘米，换能器用吊绳固定在支撑架上；
③将电火花震源主机及浅层地震仪放置在桩孔孔口附近，电火花震源的触发器与浅层地震仪的触发端连接，双检检波器的输出端依次与浅层地震仪的输入端口相连接，电火花震源主机与换能器连接；
④浅层地震仪开机，准备接收记录双检检波器的弹性波曲线；
⑤触发电火花震源主机，换能器在桩孔底部中心产生弹性波，弹性波通过双检检波器接收并传送至浅层地震仪，浅层地震仪记录出双检检波器收到的弹性波曲线；
⑥确认浅层地震仪接收弹性波波形完整后，将双检检波器及电火花震源的换能器收回地面。步骤②中换能器开口端与桩孔地面的距离H为12厘米。
本发明所述方法的优点在于：能够在泥浆充盈、人工无法到达桩孔底部验孔的机械成孔桩孔中无损探查孔底有无溶洞、溶槽、破碎带等不良地质条件，大幅降低了需要多个勘察孔的勘察成本；由于弹性波的传播和反射是全方位的，检波器接收到的反射波探查覆盖面广，能够接收到检波器下方和旁侧的反射波，可探测到桩孔底部较大范围内的不良地质条件。本发明的方法不必在桩孔底部再施工进行地质勘察钻孔，使持力层检测成本大幅降低、检测速度快。
附图说明
附图1是本发明方法中使用的各设备的位置结构示意图；附图2是附图1中A-A剖视结构示意图；附图3是检测到的桩孔底部持力层完整的正常弹性波形图；附图4是检测到的桩孔底部持力层下面存在溶洞的异常弹性波形图，附图4中1号、2号和4号为双检检波器接收到的正常波形图，3号为双检检波器接收到的异常波形图，说明3号方位的桩孔底存在不良地质情况。
图1是本发明结构示意图；图2是图1的A向放大图。
具体实施方式
本发明的一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法，包括下述步骤：
①在大直径桩孔底部沿圆周方向均匀放置数个双检检波器；
②使用电火花震源在桩孔底部中心部位人工激发弹性波；
③利用浅层地震仪记录桩孔底双检检波器接收到的反射波；
④分析研究这些波形记录进而判断桩孔底一定范围内是否存在溶洞、溶槽或破碎带等不良地质条件。
本发明提供的进一步方案是：步骤如下：
①钻桩孔；
②从桩孔孔口边缘向桩孔底部放置双检检波器，使双检检波器沿桩孔底部的地面圆周均匀对称分布；
③向桩孔底部中心吊放电火花震源的换能器，换能器开口向下，换能器保持在距离桩孔地面的悬空位置；
④将电火花震源的主机、电火花震源的触发器、浅层地震仪放置在桩孔孔口上端外部，使电火花震源的触发器与浅层地震仪的触发端连接，电火花震源主机与换能器连接；
⑤将双检检波器输出端与浅层地震仪输入端连接；
⑥浅层地震仪开机，准备接收记录桩底弹性波曲线；
⑦触发电火花震源主机，通过电火花震源的换能器在桩底中心激发弹性波，浅层地震仪自动接收并记录双检检波器收到的弹性波曲线；
⑧检查确认浅层地震仪接收到的波形记录完整后，将双检检波器及电火花震源的换能器收回地面。本发明所述各双检检波器均匀分布在桩孔底圆周位置，与桩孔中心的距离相等，换能器位于桩孔中心部位，人工激震电火花震源主机，从激震点发出的弹性波向外传播，遇到不同密度的岩土介质分界面时，会发生波反射现象，一部分会被反射回桩孔底部被双检检波器所接收，通过分析浅层地震仪记录的弹性波形的正常或异常，判断出桩孔底部一定范围内是否存在溶洞、溶槽破碎带等不良地质条件。本发明方法中获得的典型波形曲线如图3、图4所示。图3是使用4个双检检波器检测到的桩底完整持力层的正常波形图，图4是4个双检检波器检测到桩底持力层局部发现溶洞的异常波形图，其中3号检波器波形异常，1号、2号和4号检波器波形正常，说明3号检波器位置附近下面有不良地质情况，1号、2号和4号检波器处的地质情况正常。如果增加双检检波器的数量，能够进一步提高探查分辨率。实施例只使用了4个双检检波器。双检检波器也可使用6个、8个或10个不等，根据桩孔的直径大小等情况增减双检检波器的数量。本发明使用的双检检波器得到的波形曲线采用等偏移距排列反射波浅层地震勘探技术进行分析。图1中9是泥浆，泥浆9覆盖换能器及双检检波器。
本发明的方法采用在桩孔地面圆周方向均布双检检波器及与各设备组合，能将桩孔底下5～6米深度范围及桩孔周边外沿5～6米范围的不良地质情况勘查清楚，为建筑施工等需要提供可靠数据。
本发明优选的方案是：所述双检检波器包含防水型磁电检波器和水下压电检波器，各双检检波器与桩孔中心的距离相等。各双检检波器的间距为0.2～0.8米为优选方案。至少使用4个双检检波器在东西南北四个方位布置，可全面检测桩孔地下及周围的地质情况。
本发明进一步的方案是：电火花震源的换能器开口与桩孔底部的地面间的距离H是5～20厘米。可使换能器的激发能量既充分对桩孔底激震，又避免激震后换能器反弹回落碰触桩孔底产生干扰波。
本发明优选的实施例是：一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法的步骤如下：
①钻桩孔1，桩孔1清孔后，在桩孔1的上端口边缘处向桩孔底部的地面吊放4个双检检波器5，双检检波器5分别放置在东西南北四个方位，双检检波器5包含防水型磁电检波器和水下压电检波器，4个双检检波器5沿桩孔底部的地面圆周均匀分布，并使双检检波器5与桩孔地面残留的岩屑沉渣6紧密接触，各双检检波器与桩孔中心的距离相等；
②桩孔孔口端固定支撑架4，支撑架4的中心部位对准桩孔中心部位，沿支撑架4的中心向桩孔底部中心吊放电火花震源的换能器7，换能器7开口向下，换能器7开口端与桩孔地面的距离H为5～20厘米，换能器7用吊绳8固定在支撑架4上；
③将电火花震源主机3及浅层地震仪2放置在桩孔孔口附近，电火花震源的触发器与浅层地震仪的触发端连接，双检检波器5的输出端依次与浅层地震仪2的输入端口相连接，电火花震源主机3与换能器7连接；
④浅层地震仪2开机，准备接收记录双检检波器5的弹性波曲线；
⑤触发电火花震源主机，换能器7在桩孔底部中心产生弹性波，弹性波通过双检检波器接收并传送至浅层地震仪，浅层地震仪记录出双检检波器收到的弹性波曲线；
⑥确认浅层地震仪接收弹性波波形完整后，将双检检波器及电火花震源的换能器收回地面。将得到的弹性波曲线使用等偏移距反射波浅层地震勘探技术进行分析，进而确定桩孔底范围内有无不良地质情况。优选的方案是：步骤②中换能器7开口端与桩孔底部的距离H为12厘米。

Claims (6)

1.一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法，其特征在于：包括下述步骤：
①在大直径桩孔底部沿圆周方向均匀放置数个双检检波器；
②使用电火花震源在桩孔底部中心部位人工激发弹性波；
③利用浅层地震仪记录桩孔底双检检波器接收到的反射波；
④分析研究这些波形记录进而判断桩孔底一定范围内是否存在溶洞、溶槽或破碎带等不良地质条件。
2.根据权利要求1所述的一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法，其特征在于：步骤如下：
①钻桩孔；
②从桩孔孔口边缘向桩孔底部放置双检检波器，使双检检波器沿桩孔底部的地面圆周均匀对称分布；
③向桩孔底部中心吊放电火花震源的换能器，换能器开口向下，换能器保持在距离桩孔地面的悬空位置；
④将电火花震源的主机、电火花震源的触发器、浅层地震仪放置在桩孔孔口上端外部，使电火花震源的触发器与浅层地震仪的触发端连接，电火花震源主机与换能器连接；
⑤将双检检波器输出端与浅层地震仪输入端连接；
⑥浅层地震仪开机，准备接收记录桩底弹性波曲线；
⑦触发电火花震源主机，通过电火花震源的换能器在桩底中心激发弹性波，浅层地震仪自动接收并记录双检检波器收到的弹性波曲线；
⑧检查确认浅层地震仪接收到的波形记录完整后，将双检检波器及电火花震源的换能器收回地面。
3.根据权利要求1或2所述的一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法，其特征在于：所述双检检波器内包含防水型磁电检波器和水下压电检波器，各双检检波器与桩孔中心的距离相等。
4.根据权利要求2所述的一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法，其特征在于：电火花震源的换能器开口与桩孔底部的地面间的距离H是5～20厘米。
5.根据权利要求1所述的一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法，其特征在于：步骤如下：
①钻桩孔(1)，桩孔(1)清孔后，在桩孔(1)的上端口边缘处向桩孔底部的地面吊放4个双检检波器（5），双检检波器（5）分别放置在东西南北四个方位，双检检波器（5）包含防水型磁电检波器和水下压电检波器，4个双检检波器（5）沿桩孔底部的地面圆周均匀分布，并使双检检波器（5）与桩孔地面残留的岩屑沉渣(6)紧密接触，各双检检波器与桩孔中心的距离相等；
②桩孔孔口端固定支撑架（4），支撑架（4）的中心部位对准桩孔中心部位，沿支撑架（4）的中心向桩孔底部中心吊放电火花震源的换能器（7），换能器（7）开口向下，换能器（7）开口端与桩孔地面的距离H为5～20厘米，换能器（7）用吊绳(8)固定在支撑架（4）上；
③将电火花震源主机（3）及浅层地震仪（2）放置在桩孔孔口附近，电火花震源的触发器与浅层地震仪的触发端连接，双检检波器（5）的输出端依次与浅层地震仪（2）的输入端口相连接，电火花震源主机（3）与换能器（7）连接；
④浅层地震仪（2）开机，准备接收记录双检检波器（5）的弹性波曲线；
⑤触发电火花震源主机，换能器（7）在桩孔底部中心产生弹性波，弹性波通过双检检波器接收并传送至浅层地震仪，浅层地震仪记录出双检检波器收到的弹性波曲线；
⑥确认浅层地震仪接收弹性波波形完整后，将双检检波器及电火花震源的换能器收回地面。
6.根据权利要求5所述的一种机械成孔混凝土灌注桩桩底持力层检测方法，其特征在于：步骤②中换能器（7）开口端与桩孔地面的距离H为12厘米。
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