CN106498986B - 一种应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，包括：(1)、根据旋喷桩地质条件，在不同地层中各选取一个检测区域；(2)、在旋喷桩外边缘处布设若干个声测管且各声测管间保持平行；(3)、在其中一个声测管内置入发射换能器并在其它声测管内置入接收换能器；(4)、从各声测管的底部以一定方式提升发射换能器和接收换能器，并实时记录声时、振幅和频率；(5)、根据实时记录数据反演重建旋喷桩的超声波速分布图像，依据其得出旋喷桩的桩径；(6)、将得到的桩径与设计要求的桩径进行比对，若不一致，则调整施工参数。该方法实现了旋喷桩桩径的快速无损检测，节约了资金和成本，并能及时纠正偏差，保证工程质量。

Description

一种应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法

技术领域

本发明属于检测、测量技术领域，特别涉及一种应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法。

背景技术

随着国家基础建设的增多，特别是在大量建设高速公路、高层建筑、特大桥时都涉及若干桩基工程，而高压旋喷桩在基础工程、隧道工程等工程中应用十分广泛，其质量检测至关重要。旋喷桩桩径对桩的承载力影响巨大，决定着工程的质量。而与其他桩相比，旋喷桩桩径不易控制，也不易检测。目前工程中采用高低应变法、声波透射法、钻孔取芯法等对混凝土桩完整性和强度检测较多，但还没有利用层析成像技术对旋喷桩进行检测的方法，旋喷桩桩径的检测和控制方法也非常少。

此外，从安全角度出发，最好每一根桩都能检测到。但实际上，都是按某种比例抽检。因此如果能整体检测一个区域的桩就能更好地控制桩的质量。另外，由于工期普遍缩短，而桩是各种建筑物的基础，任何后续工作必须在桩基检测合格后才能进行，所以某些时候需要快速准确的检测桩基。由于现有的桩基检测方法会破坏桩体，降低桩的强度，难以满足要求。

鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的检测旋喷桩并控制其桩径的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，该方法采用层析成像技术检测旋喷桩并对其桩径进行控制，不仅能使检测结果更为精确可靠，还能在施工过程中及时改变施工参数使得旋喷桩桩径上下一致或者达到设计要求。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、根据旋喷桩所处地质条件，在不同地层中各选取一个检测区域；

(2)、在旋喷桩外边缘处对应布设若干个声测管且各声测管间保持平行；

(3)、在其中一个声测管内置入一个发射换能器并在其它声测管内分别置入一个接收换能器；

(4)、分别从各声测管的底部以一定方式提升所述发射换能器和接收换能器，并实时记录各检测区域的声时、振幅和频率；

(5)、根据步骤(4)中实时记录的各检测区域的声时、振幅和频率反演重建出旋喷桩的超声波速分布图像，依据所述超声波速分布图像得出旋喷桩的桩径；

(6)、将步骤(5)得到的旋喷桩的桩径与设计要求的桩径进行比对，若大于或小于设计要求的桩径，则调整施工参数。

进一步地，其中，所述声测管为钢管，采用螺纹连接或者套筒连接，保证水密性，直径大于所述发射换能器和接收换能器的直径。

更进一步地，其中，所述步骤(4)中以一定方式提升所述发射换能器和接收换能器具体为：所述发射换能器和接收换能器的提升速度均不大于50mm/s，且在一个检测区域内进行检测时，所述发射换能器固定，所述接收换能器提升，检测完一个检测区域之后，移动所述发射换能器到下一个检测区域，继续提升所述接收换能器，如此重复，使得所述发射换能器和接收换能器将需要的检测区域检测完。

再进一步地，其中，所述步骤(6)中的施工参数包括喷嘴旋转速度、喷嘴提升速度、重复喷射次数和喷射压力。

此外，所述声测管的布设个数根据待测旋喷桩的桩经D确定：当D≤800mm时，声测管为两个；800mm＜D≤2000mm时，声测管为三个；D＞2000mm时，声测管为四个。

进一步地，其中，各声测管中填充有耦合剂。

更进一步地，其中，所述耦合剂为水。

再进一步地，其中，所述耦合剂的最高界面高于待测旋喷桩的桩顶。

另外，所述步骤(5)中，采用RSM-SY8基桩超声波CT成像测试仪反演重建出旋喷桩的超声波速分布图像。

进一步地，其中，所述超声波速分布图像包括超声波速二维分布图和超声波速三维分布图。

与现有技术相比，本发明的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法具有以下积极效果：其利用超声波层析成像检测技术无损检测，因此，轻便容易携带、操作简单省时、检测结果清楚直观。可用于快速检测和评价旋喷桩质量，控制旋喷桩桩径，与现有技术相比，节约了资金和成本投入。同时，还能根据检测结果及时纠正施工偏差，从而保证工程质量。并且具有检测精度高，检测步骤简单，灵活、快捷、投入低且无损的特点，适于推广应用。此外，通过将层析成像技术引入旋喷桩的检测，对旋喷桩的科学研究提供一种快速实验手段，意义巨大。

附图说明

图1是本发明的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法的流程图。

图2是声测管的布置示意图。

图3是旋喷桩检测示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。

本发明应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径，其检测原理为：当水泥浆通过高压喷射和切割土体，与不同性质的土体混合成水泥土时，其强度是不同的，与周围土体存在明显的界面。超声波检测可探测厚度较大的材料，且具有检测速度快，费用低并能对缺陷进行定位和定量，对人体无害以及对危害性较大的面积型缺陷的检测灵敏度较高等优点，故选择超声波层析成像技术进行旋喷桩质量检测。声时即超声波脉冲穿过旋喷桩所需要的时间。通过对声时，振幅，频率的检测并通过超声波层析成像技术即可反演重建出旋喷桩的质量分布图。同时，通过对检测结果进行处理，即可得到旋喷桩桩径，若桩径不符合设计要求，通过反馈程序调整旋喷桩施工参数，使得旋喷桩桩径符合设计要求。

图1示出了本发明的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法的流程图。如图1所示，本发明的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法包括以下步骤：

首先，根据旋喷桩1所处地质条件，在不同地层A中各选取一个检测区域。例如，如果一个旋喷桩1穿过三个地层A，那么在三个地层A中分别选取一个检测区域，共三个检测区域。由于各个地层A的地质条件类似，所以，在一个地层A中选取一个检测区域进行检测，即可获得比较满意的检测结果。

其次，在旋喷桩1外边缘处对应布设若干个声测管2且各声测管2间保持平行。在本发明中，可以在旋喷桩1施工前，按照安装声测管2所需要求钻孔，在待测旋喷桩1的外边缘处对应布设若干个声测管2。

此外，在本发明中，所述声测管2的布设个数根据待测旋喷桩1的桩经D确定。如图2所示，当D≤800mm时，声测管2为两个，布置方式为旋喷桩1的直径放心。当800mm＜D≤2000mm时，声测管2为三个，并按等边三角形布置。当D＞2000mm时，声测管2为四个并按正方形布置。

再次，如图3所示，在其中一个声测管2内置入一个发射换能器3并在其它声测管2内分别置入一个接收换能器4。在本发明中，所述声测管2底部密封且各声测管2中填充有耦合剂。优选地，所述耦合剂为水。更优选地，所述耦合剂的最高界面高于待测旋喷桩1的桩顶。通过填充耦合剂，有助于超声波的检测。

此外，在本发明中，所述声测管2优选为钢管。并且，当一个钢管的长度不能满足要求时，采用螺纹连接或者套筒连接，保证水密性。同时，其直径略微大于所述发射换能器3和接收换能器4的直径，以便于在其内提升所述发射换能器3和接收换能器4。

接着，分别从各声测管2的底部以一定方式提升所述发射换能器3和接收换能器4，并实时记录各检测区域的声时、振幅和频率。其中，所述发射换能器3发出超声波并被所述接收换能器4接收，这样，就可以得到各个检测区域的声时、振幅和频率。

在本发明中，以一定方式提升所述发射换能器3和接收换能器4具体为：所述发射换能器3和接收换能器4的提升速度均不大于50mm/s，且在一个检测区域内进行检测时，所述发射换能器3固定，所述接收换能器4提升。检测完一个检测区域之后，移动所述发射换能器3到下一个检测区域，继续提升所述接收换能器4，如此重复，使得所述发射换能器4和接收换能器4将需要的检测区域检测完。

此外，在此过程中，若出现可疑剖面，可以交换各声测管中换能器后重新检测。也就是，将发射换能器从一个声测管中取出放入到另一个声测管中，并将所述另一个声测管中的接收换能器取出放入到所述一个声测管中，之后重新进行检测。通过这种方式，可以减少检测误差。

然后，根据上述步骤中实时记录的各检测区域的声时、振幅和频率反演重建出旋喷桩1的超声波速分布图像，依据所述超声波速分布图像得出旋喷桩1的桩径。

在本发明中，可以采用RSM-SY8基桩超声波CT成像测试仪反演重建出旋喷桩1的超声波速分布图像。具体地，将实时记录的各检测区域的声时、振幅和频率输入到RSM-SY8基桩超声波CT成像测试仪的分析软件中，分析软件会自动反演重建出旋喷桩1的超声波速分布图像。当然，在本发明中，也可以使用其他CT成像测试仪或者层析成像程序实现旋喷桩1的超声波速分布图像的反演重建。

此外，在本发明中，所述超声波速分布图像包括超声波速二维分布图和超声波速三维分布图。根据所述超声波速二维分布图和超声波速三维分布图即可对旋喷桩的桩径进行判断，也就是，当旋喷桩检测区域的超声波速分布图一致时，就表示旋喷桩直径符合要求，当旋喷桩检测区域超声波速分布图不一致时，特别是旋喷桩边缘部分变化较大时，就表示桩径不符合设计要求。

最后，将上述步骤中得到的旋喷桩1的桩径与设计要求的桩径进行比对，若相差过大以至于影响旋喷桩质量，则调整旋喷桩施工参数，使得旋喷桩桩径符合设计要求；若旋喷桩桩径过小需要调整施工参数后重新旋喷。

在本发明中，所述施工参数包括喷嘴旋转速度、喷嘴提升速度、重复喷射次数和喷射压力。调整施工参数即当旋喷桩直径小于设计直径时，降低喷嘴提升速度和喷嘴旋转速度，重复喷射，加大喷射压力；反之，加大喷嘴提升速度和喷嘴旋转速度，降低喷射压力。

本发明的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法采用层析成像技术检测旋喷桩并对其桩径进行控制，不仅能使检测结果更为精确可靠，还能在施工过程中及时改变施工参数使得旋喷桩桩径上下一致或者达到设计要求。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、根据所述旋喷桩(1)所处地质条件，在不同地层(A)中各选取一个检测区域；

(2)、在旋喷桩(1)外边缘处对应布设若干个声测管(2)且各声测管(2)间保持平行；

(3)、在其中一个声测管(2)内置入一个发射换能器(3)并在其它声测管(2)内分别置入一个接收换能器(4)；

(4)、分别从各声测管(2)的底部以一定方式提升所述发射换能器(3)和接收换能器(4)，并实时记录各检测区域的声时、振幅和频率；

所述发射换能器(3)和接收换能器(4)的提升速度均不大于50mm/s，且在一个检测区域内进行检测时，所述发射换能器(3)固定，所述接收换能器(4)提升，检测完一个检测区域之后，移动所述发射换能器(3)到下一个检测区域，继续提升所述接收换能器(4)，如此重复，使得所述发射换能器(3)和接收换能器(4)将需要的检测区域检测完；

(5)、根据步骤(4)中实时记录的各检测区域的声时、振幅和频率反演重建出旋喷桩(1)的超声波速分布图像，依据所述超声波速分布图像得出旋喷桩(1)的桩径；

(6)、将步骤(5)得到的旋喷桩(1)的桩径与设计要求的桩径进行比对，若大于或小于设计要求的桩径，则调整施工参数；

所述调整施工参数是指：当旋喷桩直径小于设计直径时，降低喷嘴提升速度和喷嘴旋转速度，重复喷射，加大喷射压力；反之，加大喷嘴提升速度和喷嘴旋转速度，降低喷射压力。

2.根据权利要求1所述的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，其特征是，所述声测管(2)为钢管，采用螺纹连接或者套筒连接，保证水密性，直径大于所述发射换能器(3)和接收换能器(4)的直径。

3.根据权利要求1或2所述的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，其特征是，所述声测管(2)的布设个数根据待测旋喷桩(1)的桩经D确定：当D≤800mm时，声测管(2)为两个；800mm＜D≤2000mm时，声测管(2)为三个；D＞2000mm时，声测管(2)为四个。

4.根据权利要求3所述的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，其特征是，各声测管(2)中填充有耦合剂。

5.根据权利要求4所述的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，其特征是，所述耦合剂为水。

6.根据权利要求5所述的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，其特征是，所述耦合剂的最高界面高于待测旋喷桩(1)的桩顶。

7.根据权利要求1所述的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，其特征是，所述步骤(5)中，采用RSM-SY8基桩超声波CT成像测试仪反演重建出旋喷桩(1)的超声波速分布图像。

8.根据权利要求7所述的应用层析成像技术检测旋喷桩并控制其桩径的方法，其特征是，所述超声波速分布图像包括超声波速二维分布图和超声波速三维分布图。