CN108825136A - 一种勘测钻头以及桩基检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种勘测钻头以及桩基检测装置，用于采集土层信息以及检测装置质量，其中在钻孔时到达探测位置后，将检波器放置于指定土层深度，直接通过检波器检测桩基产生的激振波信号，生成时间‑深度波形图，确定桩基质量。
Description
技术领域
本发明涉及桩基检测技术，尤其是一种勘测钻头以及桩基检测装置。
背景技术
随着我国工程建设事业的蓬勃发展，在高层建筑、桥梁、道路、港口、码头等工程中大量采用桩基础，桩基已成为我国工程建设中最重要的一种基础型式，桩基工程造价通常占土建工程总造价的1/4以上，桩基础质量对工程建设质量有决定性的作用。
桩基工程施工过程工艺复杂，易受到施工人员、机械设备、地质、环境等多种因素的影响，造成质量问题，会影响桩基的承载能力，影响上层建筑的稳定性。尤其实施在地质条件较为复杂的地区，更容易出现桩基承载力问题，如果不及时进行处理，会埋下极大的安全隐患，甚至在一定程度上还会造成人民群众的生命和财产安全。对桩基的检测工作就是在施工阶段以及后续的使用阶段及时发现问题，并且消除安全隐患，保证桩基础工程的质量，也能更好的保证上层建筑的稳定性。
旁孔透射波法是解决既有建筑工程桩的检测问题而提出。该方法在桩基旁钻孔，在钻孔内设置套管，套管内设置清水，通过套管内的检波器接收通过桩基产生的激振波信号,进行桩身的检测。然而，其需要设置套管，工序复杂，同时传播过程中需要经过多个传播介质，影响透射波的传输，从而影响检测结果的准确性。
为了解决上述问题，交通运输部公路科学研究所在CN201510185806.7的发明专利中提出了一种使用探测钻头进行桩基检测的方法，其将检波器设置于探测钻头的侧面凹槽内，在钻孔时到达探测位置后，直接通过检波器检测桩基产生的激振波信号，从而不再需要设置套管，同时也避免传播过程中介质过多导致的回波信号弱的现象。然而，在其技术方案中，由于将检波器设置于钻头侧部，而钻头在钻孔过程中振动激烈，可能导致检波器在钻孔过程中损坏；同时，钻头每钻到一个测量位置，需要停止钻孔，检波器测量后继续钻孔，探测过程复杂并且探测探头在不同的测量位置可能钻孔角度产生偏差，影响检波器的测量结果。
发明内容
本发明作为现有技术的改进，提出了一种勘测钻头以及桩基检测装置，能够避免检波器在钻孔过程的损坏，同时提高检测效率。
作为本发明的一个方面，提供一种勘探钻头，包括：锥形端部，钻杆，第一钻身以及第二钻身；所述钻杆固定于所述锥形端部中心轴位置；所述第一钻身包括下部以及上部，所述下部为中空的圆柱结构，其直径与所述锥形端部顶面直径相等，固定于所述锥形端部顶面的外圆周；所述上部为底面积小于所述下部的圆柱结构，其固定于所述下部的顶面，从所述下部的顶面延升至所述钻杆的上端；所述下部侧壁设置应变片，用于采集土层信息；所述下部内表面设置内螺纹；所述第二钻身从所述下部延升到所述钻杆的上端，其下端外部设置与所述第一钻身下部内螺纹对应的外螺纹，通过螺纹连接与所述第一钻身下部固定；所述第二钻身内表面与所述第一钻身的上部外表面之间形成贯通钻头顶部的中空空间。
优选的，所述中空空间用于设置检波器。
优选的，在所述勘探钻头到达土层指定深度后，能够将所述第二钻身通过所述螺纹从所述勘探钻头取出，形成所述第一钻身上部与土层之间的空间。
作为本发明的另外一个方面，提供一种桩基检测装置，包括：上述的勘探钻头，激振源，检波器，拉伸牵引装置，数据采集系统以及检波器固定杆；所述激振源设置于桩基顶部或者侧面，用于发出激振波；通过拉伸牵引装置能够将所述检波器放置于所述第一钻身与所述土层之间的空间的特定深度；所述检波器固定杆包括杆体以及杆头，所述杆头固定于所述杆体下方；所述杆头右侧面为与所述第一钻身上部外表面对应的弧形；所述杆头XZ平面的切面为直角三角形，其斜边用于与所述检波器接触，从而将所述检波器固定于土层的特定位置；所述数据采集系统用于采集所述检波器的信号，确定所述桩基缺陷的位置。
优选的，所述检波器侧面设置固定翼，能够将所述检测器固定于所述土层。
作为本发明的另外一个方面，提供一种上述桩基检测装置的桩基检测方法，包括如下步骤：（1）使用所述勘探钻头在桩基一定距离的位置进行钻孔，所述钻孔的深度大于所述桩基的深度；（2）将所述第二钻身从所述勘探钻头取出，形成所述第一钻身上部与土层之间的空间；（3）通过拉伸牵引装置能够将检波器放置于第一钻身与所述土层之间的空间的特定深度；（4）通过检波器固定杆将检波器固定于土层侧面；（5）激振源发出激振波，通过检波器检测激振波信号，数据采集系统采集检波器信号；（6）将检波器从其固定位置去除；（7）重复步骤（3）~（6），直到检波器到达第一钻身下部的顶部；（8）根据数据采集系统的数据，确定桩基缺陷的位置。
附图说明
图1是本发明实施例的勘测钻头以及桩基检测装置的结构示意图。
图2(a)、2(b)、2(c)分别是本发明实施例的检波器固定杆的杆头的俯视图、正视图以及左视图。
图3是本发明实施例的桩基检测方法的流程图。
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。
本发明实施例的勘测钻头，参见图1，包括锥形端部10，钻杆20，第一钻身30，第二钻身40以及应变片50。
锥形端部10位于勘探钻头的最底部，用于进行土层钻探。钻杆20固定于锥形端部10中心轴位置，其与钻机相连，从而驱动锥形端部10在桩基附近进行探测。
第一钻身30包括下部31以及上部32。下部31为中空的圆柱结构，其直径与锥形端部10顶面直径相等，固定于锥形端部10顶面的外圆周。下部31的内侧壁设置应变片50，用于采集土层信息。上部32为底面积小于下部31的圆柱结构，其固定于下部31的顶面，从下部31的顶部延生到钻杆20的上端。上部32可以设置为空心，其包围钻杆20，还可以将应变片50的采集数据线设置于上部32的内部。
下部31内表面设置内螺纹，第二钻身40下端外表面设置与第一钻身30下部31内螺纹对应的外螺纹，能够通过螺纹连接与第一钻身30的下部31固定或者分离。第二钻身40为中空结构，其固定时从第一钻身30的下部31延升到钻杆20的上端。此时，第二钻身40内表面与第一钻身30的上部32外表面之间形成贯通到勘测钻头顶部的中空空间41。
本发明实施例的桩基检测装置，参见图1，除了勘测钻头还包括激振源(未示出)，检波器60，拉伸牵引装置70，数据采集系统（未示出）以及检波器固定杆80。
激振源设置于待检测桩基的顶部或者侧面，用于发出激振波。检波器60通过拉伸牵引装置70，能够放置到第一钻身30上部32与土层之间的空间的指定深度，用于检测激振源发出激振波的透射波。拉升牵引装置70可以包括牵引绳以及滑轮支架，通过牵引绳将检波器60设置于指定深度。数据采集系统用于采集检波器60的信号，确定桩基缺陷的位置。
检波器固定杆80包括杆体81以及杆头82，杆头82固定于杆体81下方。参见图2，杆头82右侧面为与第一钻身30上部32外表面对应的弧形。杆头82正视图的切面为直角三角形，其斜边用于与检波器60接触，从而将检波器60固定于土层的特定位置。优选的，可以在检波器侧面设置固定翼，例如在检波器的左侧上下端分别设置具有倾斜角的固定钢片，在检波器固定杆向下运动时，使固定钢片嵌入土层中，从而将检波器固定于土层。
本发明实施例的桩基检测装置的桩基检测方法，参见图3，包括如下步骤：（1）使用勘探钻头在桩基一定距离的位置进行钻孔，所述钻孔的深度大于桩基的深度；（2）通过旋转螺纹将勘探钻头的第二钻身40从勘探钻头取出，形成第一钻身30上部32与土层之间的空间；（3）通过拉伸牵引装置70将检波器60放置于第一钻身30与土层之间的空间的特定深度；（4）将检波器固定杆伸入第一钻身30与土层之间的空间，接触检波器60后将检波器60固定于土层侧面；（5）通过桩基顶部或者侧部的激振源发出激振波，通过检波器60检测透射波信号，数据采集系统采集检波器信号；（6）通过拉伸牵引装置70向上拉动，将检波器从其固定位置移除；（7）重复步骤（3）~（6），直到检波器60到达第一钻身30下部31的顶部；（8）根据数据采集系统的数据，生成时间-深度波形图，根据时间深度波形图中拐点的位置，确定桩基缺陷的位置。
通过本发明的上述实施例，在勘探钻孔时不会对检波器造成损害，同时勘探钻头仅需要一次钻孔完毕就可以进行测量，而不再需要进行不同深度的钻孔测量，减少流程并且避免多次钻孔可能导致的对于测量结果的影响。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (5)
1.一种勘探钻头，包括：锥形端部，钻杆，第一钻身以及第二钻身；所述钻杆固定于所述锥形端部中心轴位置；所述第一钻身包括下部以及上部，所述下部为中空的圆柱结构，其直径与所述锥形端部顶面直径相等，固定于所述锥形端部顶面的外圆周；所述上部为底面积小于所述下部的圆柱结构，其固定于所述下部的顶面，从所述下部的顶面延升至所述钻杆的上端；所述下部侧壁设置应变片，用于采集土层信息；所述下部内表面设置内螺纹；所述第二钻身从所述下部延升到所述钻杆的上端，其下端外部设置与所述第一钻身下部内螺纹对应的外螺纹，通过螺纹连接与所述第一钻身下部固定；所述第二钻身内表面与所述第一钻身的上部外表面之间形成贯通钻头顶部的中空空间。
2.根据权利要求1所述的勘探钻头，其特征在于：所述中空空间用于设置检波器。
3.一种桩基检测装置，包括：上述权利要求之一所述的勘探探头，激振源，检波器，拉伸牵引装置，数据采集系统以及检波器固定杆；所述激振源用于发出激振波；通过拉伸牵引装置能够将所述检波器放置于所述第一钻身与所述土层之间的空间的特定深度；所述检波器固定杆包括杆体以及杆头，所述杆头固定于所述杆体下方；所述杆头右侧面为与所述第一钻身上部外表面对应的弧形，所述杆头XZ平面的切面为直角三角形；所述数据采集系统用于采集所述检波器的信号，确定所述桩基缺陷的位置。
4.根据权利要求3所述的桩基检测装置，其特征在于：所述激振源设置于桩基顶部或者侧面。
5.根据权利要求3所述的桩基检测装置，其特征在于：所述拉伸牵引装置包括滑轮支架以及牵引绳。
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