CN108442423A - 一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了土木工程中有关基桩工程领域的一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置。包括测试锤，所述测试锤体为圆截面橡胶锤，测试锤可为测试杆提供不同的激振力大小和加载形式，所述测试杆为直圆杆，测试杆顶部粘贴速度计，所述速度计监测实时数据并通过传输线缆传输到信号接收处理装置中，所述信号接收处理装置采用低应变动测仪，其可以清楚准确地接收并经处理后显示得到的速度时程曲线，根据测得曲线经计算得到所测沉渣厚度。此方法操作简单且所需装置费用较低，测试结果准确可靠，对我们以后在基桩沉渣检测中提供更加便利经济且准确的结果，为基桩施工带来可靠保证，为建筑物安全使用提供了保证。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置，尤其针对钻孔灌注桩干作业法中的桩孔底沉渣的测量。
背景技术
桩基础是一种历史悠久且应用广泛的深基础型式。随着工业技术和工程建设的发展，目前，桩的类型和成桩工艺、桩的设计理论和方法、桩的承载力检测和完整性检测等各方面技术得到迅猛发展。桩基础是地基浅层土质不良时常用的基础型式，能够有效地满足建筑物对地基强度、变形和稳定性各方面的要求。
钻孔灌注桩是桩基工程中常用的一种基桩形式，它能在各种土质条件下施工，具有无振动、对土体无挤压等优点。常用的施工方法根据地质条件的不同可分为干作业成孔灌注桩和泥浆护壁成孔灌注桩。钻孔桩的施工顺序为成孔、第一次清渣、下钢筋笼、第二次清渣、灌注混凝土成桩。但由于钻孔灌注桩施工工艺的特殊性，其承载力受施工中的不利因素影响较大，特别是桩孔底的沉渣，直接影响基桩的承载力和沉降量。因此，施工过程中有必要对桩孔底沉渣进行测量，以判断是否满足规范要求。
钻孔灌注桩孔底沉渣产生的可能原因包括桩孔周围土体不稳导致的局部塌孔、二次清孔不彻底、提升钻机时触碰孔壁及下放钢筋笼时触碰孔壁等。
常见的桩孔底沉渣测量技术大致可以分为两类：一是，重锤法，即在浇筑混凝土前，手持绳缆并系吊约2-3kg带锥尖的重锤，放入孔底，凭手感测量沉渣厚度；二是，钻孔取芯法，即在浇筑混凝土成桩后并达到初始龄期后，在桩的中心轴线钻孔并取芯超过桩尖深度，凭取芯观察有无沉渣泥层存在并判断其厚度。重锤法检测桩孔底沉渣厚度工具简单，但因其凭手感经验检测，检测结构无客观依据；钻孔取芯法，虽检测结果直观可靠，但其所需检测设备复杂，并属于有损检测，破坏基桩的完整性。
发明内容
为了克服现有技术中桩底沉渣厚度测量过程中测量结果依靠经验和测量工具复杂等不足。本发明提供一种采用低应变反射波法技术的钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置，在浇筑混凝土前，将测试杆竖直放入桩孔内待测沉渣中，并下插至桩设计标高，通过测试锤对测试杆施加激振力，使得测试杆内产生应力波进而带动杆内质点运动，在测试杆顶端安装速度计，经采集仪收集并处理数据，得到速度时程曲线，在沉渣与测试杆交接面处速度时程曲线会发生突变，并通过此突变处峰值速度所对应的时间可计算得出沉渣顶部与测试杆顶部之间的距离，进而通过测试杆长和沉渣顶部与测试杆顶部之间的长度计算得出沉渣厚度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置，包括测试锤、测试杆、速度计、传输线缆和数据接收处理装置，测试杆顶端安装有速度计，速度计通过传输线缆与速度接收处理装置相连，测试杆插入桩孔沉渣内并到达设计桩孔深度。
上述桩孔底部沉渣厚度测试装置，测试锤材质为低应变检测法中常用手锤的材质，采用橡胶锤，测试锤与测试杆接触处采用圆形截面，直径大小为测试杆的直径的二分之一。测试杆为桩孔直径二十分之一到十五分之一大小的均质圆杆，速度计粘贴于测试杆顶部，数据接收处理装置可接收并记录测试杆顶部测试处速度时程曲线。
上述数据接收处理装置可利用现有的低应变基桩动测仪，利用的现有的仪器保证了测试的准确性和使用的便捷性。
测试时，用测试锤敲击测试杆顶部，向测试杆顶部施加一瞬态激振力，锤击载荷引起的能量使得测试杆内各质点运动从而形成应力波（弹性波）在测试杆内传播。由一维波动理论可知，当一应力波（弹性波）在一维杆件内沿轴向进行传播遇阻抗变化时将发生反射，导致此处波形发生变化，此变化可以通过一维杆件顶端任一位置处的速度时程曲线中幅值突变表现出来。因此，当测试杆深入沉渣内部时，杆件在与沉渣接触的平面阻抗将会发生变化，此变化将导致测试杆顶部测试点处速度时程曲线发生突变，根据公式可计算出波速大小，波速在同一介质内传播速度不变，可计算出阻抗变化处距离杆件顶部的距离，由于杆长已知，则由杆长与沉渣顶部距离杆顶的长度的差值便可计算出孔底沉渣厚度。
本发明的有益效果是，一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置，在基桩浇筑混凝土前，应用一维弹性波理论，采用低应变反射波法通过一均质细杆进行测量，并且利用现有的装置加以优化改进，有效地改进了传统沉渣厚度检测中对测试者技术经验要求高、测试装置复杂和测试为有损检测的不足。通过简单的装置和便捷的操作方法，准确、高效且经济地测得桩孔底沉渣的厚度。特别针对钻孔灌注桩干作业法中桩孔底虚土的测试带来了便捷，保证了基桩的工作性能，进而确保建筑物的安全使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明示意图；
图2为本发明测量得到的速度时程曲线；
图1中1.土体，2.测试锤，3.测试杆，4.速度计，5.传输线缆，6.数据接收处理装置，7.桩孔底沉渣。
具体实施方式
实施例1：
一种基桩孔底沉渣厚度测量的装置，参照图1，包括测试锤（2）、测试杆（3）、速度计（4）、传输线缆（5）和数据接受处理装置（6）。所述测试锤（2）锤体采用橡胶材质，截面为圆形，截面直径为测试杆直径的二分之一；所述测试杆（3）为截面为圆形的杆，截面直径为桩孔直径的十五分之一到十分之一；所述速度计（4）为低应变速度计；所述数据接收处理装置（6）采用低应变动测仪，该仪器对数据接收储存和处理应用较为广泛且准确；所述传输线缆（5）将速度计与数据接收装置连接在一起，进行数据传输。
参照图1，进行桩孔底沉渣厚度检测时，在清空完成后，将测试杆（3）竖直插入孔内，并深入桩孔底沉渣（7）内，使测试杆（3）达到桩孔设计标高，在测试杆（3）顶部截面距离顶部截面圆心三分之二测试杆截面半径处使用粘合剂粘贴速度计（4），并通过传输线缆（5）与数据接收处理装置（6）相连接。使用测试锤（2）敲击测试杆（3）顶部截面圆心处，使得杆顶产生一瞬态激振力，进而在杆内形成应力波，观察数据接收处理装置（6），在所测数据中选择第一个完整波形，通过公式（c为测试杆（3）内波速，E为测试杆（3）弹性模量，ρ为测试杆（3）密度，Ld为桩孔底沉渣（7）与测试杆（3）接触面距测试杆顶面的距离，为波形突变处波分对应的时刻与锤击开始时刻的时间差）计算波形幅值正向突变处距离桩顶的长度，通过公式（为桩孔底沉渣厚度（7），L为测试杆（3）长度）计算出沉渣厚度。
Claims (7)
1.一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置，其特征在于：包括测试锤（2）、测试杆（3）、速度计（4）、传输线缆（5）和数据接收处理装置（6）。
2.如权利要求1所述的一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置，其特征在于，采用低应变反射波法通过简易装置测试锤（2）、测试杆（3）、速度计（4）、传输线缆（5）和现今已有仪器数据接收处理装置（6），对桩孔底沉渣厚度进行检测，使检测过程简便易行且经济高效，使得检测结果更具客观性。
3.如权利要求1所述的一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置，其特征在于：所述检测锤（2）锤体材质为橡胶，截面为圆形，直径为测试杆的二分之一。
4.如权利要求1所述的一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置，其特征在于：所述检测杆（3）杆体截面为圆形，直径为桩直径二十分之一到十五分之一。
5.如权利要求1所述的一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置，其特征在于：所述速度计（4）为低应变专用速度计。
6.如权利要求1所述的一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置，其特征在于：所述数据接收处理装置（6）为低应变动测仪。
7.一种钻孔灌注桩孔底沉渣厚度测量的装置的应用方法，其特征在于：通过一维弹性波应用，采用低应变反射波测试方法，根据测试所得速度时程曲线并通过公式计算得出桩孔底沉渣厚度。
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