CN108487337B - 岩土工程桩基质量检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种岩土工程桩基质量检测系统，包括：加速度传感器，其设置于待检测的桩基顶端部的侧壁；激振波管，其设置于桩基侧面的钻孔中，并且与所述桩基平行；激振源，其通过线缆能够在激振波管内上下移动；数据分析仪，用于分析处理确定桩基的质量状况；差分测量柱，其与激振波管的距离和桩基与激振波管的距离相等，长度也与桩基的长度相等；差分测量柱上与加速度传感器相同水平高度设置差分加速度传感器；数据分析仪接收其接收加速度传感器的检测信号、激振源的位置信息以及差分加速度传感器的检测信号，确定桩基的质量状况。

Description

岩土工程桩基质量检测系统
技术领域
本发明涉及岩土工程的桩基检测技术领域，尤其是涉及一种桩基质量激振检测系统。
背景技术
桩基础作为一种深基础结构形式，在土木工程领域已得到了广泛应用。桩基础能够将上部结构的自重和承受的荷载传递到与桩基础所接触的稳定土层中去，因此很大程度的减小了基础的沉降及建筑物的不均匀沉降。桩基础具有承载力高、沉降量小、抗震能力强等优点，在一些地质条件复杂、土质松软、多地震的地区被大量应用，并已获得可观的效果。
桩基础按制作工艺可分为灌注桩和预制桩，其中灌注桩的使用是较为广泛的，如：桥梁、公路、铁路、高层建筑等工程。但是桩基在施工制作过程中，因施工技术、人员操作、外界条件及材料质量等因素的影响，极易出现断桩、扩颈、缩径、离析、夹泥、沉渣、空洞等缺陷，这些缺陷就是建筑物的潜在隐患，极大地影响了建筑物的质量，一旦缺陷处负荷不了上部结构的质量，就会造成建筑物坍塌，损失极为严重。因此，桩基检测就显得尤为重要，只有及时的检测出缺陷桩，采取有效防治措施，才能极大的提高建筑物质量。
目前，在我国桩基检测方法有多种，包括钻孔取芯法、声波透射法、高应变法和低应变法等。其中低应变发中的反射波法由于其基本原理简单、快速无损、资料判读直观、准确度较高成为检测桩基质量的主流方法。低应变反射波法检测的基本原理：在桩顶施加瞬态激振力，将传感器粘在桩顶来接收桩身信号(如加速度信号、速度信号)。通过分析桩的速度响应曲线及振动响应来判定桩身的缺陷。然而，常规的低应变反射波法通过桩顶产生激振，当基桩长径比过大时会降低桩底反射信号强度，另外桩顶结构也会对激振信号产生干扰。
现有技术中，交通运输部公路科学研究所在CN201510072408.4的发明专利中提出一种桩侧探孔内激振的桩基质量检测装置，其在桩基旁侧的桩周土中设置激振源，通过设置在桩基顶部侧壁的传感器检测透射的应力波信号，根据时间-深度波形图中的首波斜率拐点的位置，确定桩基中的桩身缺陷的位置。
通过CN201510072408.4发明专利的方法，能够避免反射波信号太弱的问题，同时不受桩顶结构的限制，对于施工中的桩基或者在役桩基都能进行检测。然而，该方法中应力波是通过桩周土层传送到桩基后，通过桩基传送到传感器，其存在桩周土层中的传播路径。当桩周土层中的存在阻抗差别较大的不均匀分层时，例如存在软粘土层和坚硬岩层时，由于应力波的传播速度不同，在不同土层以及土层交界处，如图1所示，应力波在土层中的最短传播路径和时间是不同的，导致传感器检测到的首波时间与均匀土层中的首波时间不同，从而可能出现首波斜率拐点判断错误的情况，从而导致给出错误的桩身缺陷的信号。
发明内容
本发明作为CN201510072408.4发明专利的改进，提出一种岩土工程桩基质量检测系统，能够在桩周土层中存在不均匀土层时，也能够准确的检测出桩身缺陷。
作为本发明的一个方面，提供岩土工程桩基质量检测系统，包括：加速度传感器，其设置于待检测的桩基顶端部的侧壁；激振波管，其设置于桩基侧面的钻孔中，并且与所述桩基平行；激振源，其通过线缆能够在激振波管内上下移动；数据分析仪，用于分析处理确定桩基的质量状况；还包括差分测量柱，所述差分测量柱与所述激振波管的距离和待检测的桩基与所述激振波管的距离相等，其长度也与所述带检测的桩基的长度相等；在所述差分测量柱上与所述加速度传感器相同水平高度设置差分加速度传感器；所述数据分析仪接收其接收所述加速度传感器的检测信号、激振源的位置信息以及所述差分加速度传感器的检测信号，确定所述桩基的质量状况。
优选的，所述激振波管为PVC管。
优选的，所述激振波管底端在地下土层的深度比所述待检测的桩基的深度长2~3m。
优选的，所述激振波管下端封闭，上端开口。
优选的，所述激振波在所述差分测量柱的传播速度大于在所述桩基中的传播速度。
优选的，所述差分测量柱为整根钢筋。
优选的，所述桩基所在地面土层具有软粘土层和坚硬岩层。
优选的，所述数据分析仪根据所述差分加速度传感器的检测信号，确定激振波初始到达所述差分加速度传感器的时间t1；将接收到的加速度传感器的检测时间t2，减去所述激振波初始到达所述差分加速度传感器的时间t1，得到差分时间t；根据激振源30深度，差分时间t，以及对应差分时间t的检测时间t2时加速度传感器的检测信号幅度，生成差分时间-深度波形图，根据差分时间-深度波形图中首波斜率拐点，确定桩基的质量状况。
附图说明
图1是现有技术存在不同土层时应力波的最短传播路径。
图2是本发明实施例岩土工程桩基质量检测系统的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。
参见图1，现有技术中应力波到达传感器的传播路径包括，激振源首波到达桩基的路径L1以及在桩基中的传播路径L2。当桩周土层中的存在阻抗差别较大的不均匀分层1和分层2时，当应力波的径路仅包括分层1或者分层2时，其传播距离L3和L4相同，但是其速度不同；当应力波传感路径同时包括分层1或者分层2时，其传输距离L5以及传输时间与仅有单层土层的L3和L4都不同；此时，导致传感器检测到的首波时间与均匀土层中的首波时间不同，从而可能出现首波斜率拐点判断错误的情况，从而导致给出错误的桩身缺陷的信号。
本发明实施例的岩土工程桩基质量检测系统，参见图2，包括：加速度传感器10，激振波管20，激振源30，差分测量柱40，差分加速度传感器50以及数据分析仪60。
加速度传感器10其设置于待检测的桩基100顶端部的侧壁，用于检测激振源30产生的应力波信号。激振波管20设置于桩基100侧面的钻孔中，并且与桩基100平行。激振波管20可以使用PVC管，其上端开口，下端封闭。激振波管20与桩基100的水平距离为1~2m，其底部深度比桩基100的底部深度长3~4m。
激振源30，其通过线缆能够在激振波管内上下移动，从而在激振波管20的不同深度进行激振，优选的，可以例如间隔0.5m深度产生激振信号，可以通过深度计数器对激振源30位置信息的采集，深度计数器将采集到的激振源位置信息输出至数据分析仪60。
差分测量柱40，其与激振波管20的距离和待检测的桩基100与激振波管20的距离相等，长度也与待检测的桩基100的长度相等，从而使应力波通过土层到达桩基100以及到达差分测量柱40的传播路径L1和L1’相等，其传播时间Ta和Ta’也相同。可以使用例如整根钢筋作为差分测量柱40的材料，使激振源30产生的应力波在差分测量柱40的传播速度大于在桩基100中的传播速度。
差分加速度传感器50，其设置于差分测量柱40的上端侧面，用于测量通过差分测量柱40传播的应力波。差分加速度传感器50的水平高度与加速度传感器10的水平高度相同，从而使应力波在桩基100的传播距离L2和在差分测量柱40的传播路径L2’相同。
数据分析仪60，用于分析处理确定桩基的质量状况，判断桩基中的桩身缺陷的位置。具体的，数据分析仪60根据差分加速度传感器50的检测信号，确定应力波初始到达差分加速度传感器50的时间t1；将接收到的加速度传感器10的检测时间t2，减去所述应力波初始到达差分加速度传感器50的时间t1，得到差分时间t；数据分析仪60根据激振源30深度，差分时间t，以及对应差分时间t的检测时间t2时加速度传感器的检测信号幅度，生成差分时间-深度波形图，根据差分时间-深度波形图中首波斜率拐点，确定桩基的质量状况。
通过本发明的上述实施例，对于加速度传感器的时间信号中，消除了应力波在地面土层中传播路径的影响，从而即使地面土层在存在阻抗差别较大的不均匀分层时，也能够准确的检测出桩身缺陷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本发明中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种岩土工程桩基质量检测系统，包括：加速度传感器，其设置于待检测的桩基顶端部的侧壁；激振波管，其设置于桩基侧面的钻孔中，并且与所述桩基平行；激振源，其通过线缆能够在激振波管内上下移动；数据分析仪，用于分析处理确定桩基的质量状况；其特征在于：还包括差分测量柱，所述差分测量柱与所述激振波管的距离和待检测的桩基与所述激振波管的距离相等，其长度也与所述待检测的桩基的长度相等；在所述差分测量柱上与所述加速度传感器相同水平高度设置差分加速度传感器；所述数据分析仪接收其接收所述加速度传感器的检测信号、激振源的位置信息以及所述差分传感器的检测信号，确定所述桩基的质量状况。
2.根据权利要求1所述的岩土工程桩基质量检测系统，其特征在于：所述激振波管底端在地下土层的深度比所述待检测的桩基的深度长3~4m。
3.根据权利要求2所述的岩土工程桩基质量检测系统，其特征在于：所述激振管下端封闭，上端开口。
4.根据权利要求3所述的岩土工程桩基质量检测系统，其特征在于：所述激振波管为PVC管。
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