CN110886329B - 用于检测桩基垂直度的装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于检测桩基垂直度的装置及其应用方法，包括设置于待测桩的四周的四条竖向的检测孔道；分别插入于每个检测孔道内的塑料套管；设置于塑料套管内的雷达发射端和反射接收端，雷达发射端和反射接收端用于在塑料套管内上下移动；雷达分析仪及示波器通过数据引线与雷达发射端和反射接收端，本发明适用于既有桩基倾斜程度不明但需要探查的情况；对于桩身可以做到无损检测，不破坏桩体结构；避免场地清障时CD全回转全套管钻机破除废桩过程中套管卡住损坏的情况；在不损坏既有桩基的条件下，相对精准地测出既有成型桩基的倾向与倾角，为桩体清障提供可靠依据，另外，本发明可以用于对成桩的桩体承载能力评估。

Description

用于检测桩基垂直度的装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测桩基垂直度的装置及其应用方法。

背景技术

在改扩建工程中，使用CD全回转全套管钻机清理废桩过程中，由于既有桩基倾斜角度和方向不明，导致竖向钻孔的CD机套管被桩体卡住而发生损坏，不仅造成经济损失，同时刀头更换困难。

传统工艺中，桩基的倾向与倾角的测量需在成桩前，在桩内预埋测斜管。而对于未安装声测管的桩基，则无法检测其钢筋笼及其内部桩基核心区部分的倾斜情况，这为既有桩体的清障工作带来困难。现有的诸多无损检测技术，如“旁孔透射波法”、“磁梯度法”等均只能用来检测成桩完整性、桩长等性能，无法对桩基垂直度、倾向、倾角等参数作出定量化的评估。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检测桩基垂直度的装置及其应用方法。

为解决上述问题，本发明提供一种用于检测桩基垂直度的装置，包括：

设置于待测桩的四周的四条竖向的检测孔道；

分别插入于每个检测孔道内的塑料套管；

设置于所述塑料套管内的雷达发射端和反射接收端，所述雷达发射端和反射接收端用于在所述塑料套管内上下移动；

数据引线；

雷达分析仪及示波器，所述雷达分析仪及示波器通过数据引线与所述雷达发射端和反射接收端。

进一步的，在上述装置中，所述四条竖向的检测孔道成正交分布。

进一步的，在上述装置中，每行检测孔道与桩基的边缘间距为500mm。

进一步的，在上述装置中，所述塑料套管的长度达到桩基的1/4深度处。

进一步的，在上述装置中，所述塑料套管的长度达到桩基的桩底以下1米。

根据本发明的另一面，还提供一种上述任一项所述的用于检测桩基垂直度的装置的应用方法，包括：

根据地面的初始测量截面建立坐标系，基于所述坐标系确定四个塑料套管的坐标；

在每个塑料套管内沉入连接数据引线的雷达发射端和反射接收端；

释放所述数据引线，以使雷达发射和反射接收端在塑料套管内下降至的指定第一测量深度的塑料套管的测点，雷达发射端发射雷达波后，反射接收端记录桩基的纵筋反射的雷达波信号并传输至雷达分析仪及示波器；

所述雷达分析仪及示波器根据所述雷达波信号的波速反算桩基的纵筋与第一测量深度的塑料套管的测点间的距离；

根据塑料套管的坐标及桩基与同一第一测量深度截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离，计算第一测量深度截面的圆心点的坐标；

释放所述数据引线，以使雷达发射和反射接收端在塑料套管内下降至的指定第二测量深度的塑料套管的测点，雷达发射端发射雷达波后，反射接收端记录桩基纵筋反射的雷达波信号并传输至雷达分析仪及示波器；

所述雷达分析仪及示波器根据雷达波信号的波速反算桩基的纵筋与第二测量深度的塑料套管的测点间的距离；

根据塑料套管的坐标及桩基与同一第二测量深度截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离，计算第二测量深度截面的圆心点的坐标；

基于第一测量深度截面的圆心点的坐标和第二测量深度截面的圆心点的坐标之间的偏移量，估算桩基的倾向与倾角。

进一步的，在上述方法中，雷达发射端发射雷达波，包括：

所述雷达发射端发射的雷达波为频率在300MHz～3000MHz的电磁波。

进一步的，在上述方法中，第一测量深度截面的圆心点的坐标或第二测量深度截面的圆心点的坐标(X_0j，Y_0j，H_j)，根据如下公式计算得到：

其中，r为桩基的半径，基于所述正交坐标系确定的四个塑料套管的坐标为(x_ij,y_ij,H_j)，桩基的纵筋与测量深度j的塑料套管i的测点间的距离为D_ij，i表示塑料套管编号，j表示测量深度编号。

进一步的，在上述方法中，根据塑料套管的坐标及桩基与同一第一测量深度截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离，计算第一测量深度截面的圆心点的坐标，包括：

根据塑料套管的坐标及桩基与同一第一测量深度截面上的四个塑料套管中的每两个塑料套管的测点间的距离，计算对应的第一测量深度截面的圆心点的坐标，以得到四个第一测量深度截面的圆心点的坐标；

计算得到的四个第一测量深度截面的圆心点的坐标的平均值，将所述平均平均值作为最终的第一测量深度截面的圆心点的坐标。

进一步的，在上述方法中，根据塑料套管的坐标及桩基与同一第二测量深度截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离，计算第二测量深度截面的圆心点的坐标，包括：

根据塑料套管的坐标及桩基与同一第二测量深度截面上的四个塑料套管中的每两个塑料套管的测点间的距离，计算对应的第二测量深度截面的圆心点的坐标，以得到四个第二测量深度截面的圆心点的坐标；

计算得到的四个第二测量深度截面的圆心点的坐标的平均值，将所述平均平均值作为最终的第二测量深度截面的圆心点的坐标。

与现有技术相比，本发明包括：设置于待测桩的四周的四条竖向的检测孔道；分别插入于每个检测孔道内的塑料套管；设置于塑料套管内的雷达发射端和反射接收端，雷达发射端和反射接收端用于在塑料套管内上下移动；雷达分析仪及示波器通过数据引线与雷达发射端和反射接收端，本发明适用于既有桩基倾斜程度不明但需要探查的情况；对于桩身可以做到无损检测，不破坏桩体结构；避免场地清障时CD全回转全套管钻机破除废桩过程中套管卡住损坏的情况；在不损坏既有桩基的条件下，相对精准地测出既有成型桩基的倾向与倾角，为桩体清障提供可靠依据，另外，本发明可以用于对成桩的桩体承载能力评估。

附图说明

图1是本发明一实施例的用于检测桩基垂直度的装置的结构图；

图2是本发明一实施例的初始截面位置的示意图；

图3是本发明一实施例的测点截面位置的示意图；

图4是本发明一实施例的管道深度达到桩基的1/4深度的示意图；

图5是本发明一实施例的管道深度打到桩底以下1米的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种用于检测桩基垂直度的装置，包括：

设置于待测桩的四周的四条竖向的检测孔道；

分别插入于每个检测孔道内的四条竖向的塑料套管1；

在此，可以通过引孔机在待测桩四周钻四条竖向检测孔道并插入塑料套管；

设置于所述塑料套管1内的雷达发射端和反射接收端2，所述雷达发射端和反射接收端用于在所述塑料套管内上下移动；

数据引线3；

雷达分析仪及示波器4，所述雷达分析仪及示波器通过数据引线3与所述雷达发射端和反射接收端。

在此，本发明适用于既有桩基倾斜程度不明但需要探查的情况；对于桩身可以做到无损检测，不破坏桩体结构；避免场地清障时CD全回转全套管钻机破除废桩过程中套管卡住损坏的情况；在不损坏既有桩基的条件下，相对精准地测出既有成型桩基的倾向与倾角，为桩体清障提供可靠依据，另外，本发明可以用于对成桩的桩体承载能力评估。

本发明的用于检测桩基垂直度的装置一实施例中，所述四条竖向的检测孔道成正交分布，以便于后续准确获得桩基的垂直度。

本发明的用于检测桩基垂直度的装置一实施例中，每行检测孔道与桩基的边缘间距为500mm。

在此，实际应用中可根据现场情况及设备性能调整间距。

本发明的用于检测桩基垂直度的装置一实施例中，所述塑料套管1的长度达到桩基的1/4深度处。

在此，如图4所示，所述塑料套管1深度可根据实际需求而定。对于测量精度要求不高的桩基，所述塑料套管的深度可达到桩基的1/4深度处，即可测得桩基的倾向与倾角。

本发明的用于检测桩基垂直度的装置一实施例中，所述塑料套管1的长度达到桩基的桩底以下1米。

在此，如图5所示，所述塑料套管1深度可根据实际需求而定，对于精度要求较高的测量，需将塑料套管的深度打到桩基的桩底8以下1米。

如图2和3所示，本发明提供一种上述用于检测桩基垂直度的装置的应用方法，所述包括：

步骤S1，根据地面的初始测量截面6建立正交坐标系，基于所述正交坐标系确定四个塑料套管1的坐标(x_ij,y_ij,H_j)，其中，i表示塑料套管编号，j表示测量深度编号；

步骤S2，在每个塑料套管1内沉入连接数据引线3的雷达发射端和反射接收端2；

步骤S3，释放所述数据引线3，以使雷达发射和反射接收端2在塑料套管内下降至的指定第一测量深度H_j的塑料套管的测点，雷达发射端发射雷达波后，反射接收端记录桩基的纵筋反射的雷达波信号并传输至雷达分析仪及示波器4；

步骤S4，所述雷达分析仪及示波器4根据所述雷达波信号的波速反算桩基的纵筋与第一测量深度H_j的塑料套管的测点间的距离D_ij；

步骤S5，根据塑料套管的坐标及桩基与同一第一测量深度H_j截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离D_ij，计算第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标；

步骤S6，释放所述数据引线3，以使雷达发射和反射接收端2在塑料套管内下降至的指定第二测量深度H_j的塑料套管的测点，雷达发射端发射雷达波后，反射接收端记录桩基的纵筋5反射的雷达波信号并传输至雷达分析仪及示波器；

步骤S7，所述雷达分析仪及示波器根据雷达波信号的波速反算桩基的纵筋5与第二测量深度H_j的塑料套管的测点间的距离D_ij；

步骤S8，根据塑料套管的坐标及桩基与同一第二测量深度H_j截面上的至少两个塑料套管1的测点间的距离D_ij，计算第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标；

步骤S9，基于第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标和第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标之间的偏移量，估算桩基的倾向与倾角。

在此，在一次测量中，各个塑料套管内的测点的点位控制在同一标高的测量深度，且至少分两次，以分别测量两个标高，获取至少两个标高处的桩身截面外轮廓数据，通过计算每个测量截面上各已知测点到桩身钢筋笼5的距离，反算该标高的截面上圆心点的坐标。通过桩身的钢筋笼两个截面上的圆心偏移量来估算该段桩身的倾向与倾角。

本发明利用电磁波雷达对于导体材料较为敏感的特性，通过雷达发射端在在桩基的不同深度发射电磁波，反射接收端接受桩基纵向钢筋传来的反射信号来判定不同深度处桩体截面的圆心点的坐标，以此来综合判断桩体的倾向与倾角。

本发明的用于检测桩基垂直度的装置的应用方法一实施例中，雷达发射端发射雷达波，包括：

所述雷达发射端发射的雷达波为频率在300MHz～3000MHz的电磁波。

在此，所述雷达波推荐使用频率在300MHz～3000MHz的电磁波进行探测，电磁波的频率需在现场根据现场土质及检测孔的间距进行调整。

本发明的用于检测桩基垂直度的装置的应用方法一实施例中，第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标或第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标(X_0j，Y_0j，H_j)，根据如下公式计算得到：

其中，r为桩基的半径。

在此，单个截面上钢筋笼中心点坐标(X_0j，Y_0j，H_j)通过两个塑料套管的坐标及其测量距离，经后台求解方程组：

即可求得。

本发明的用于检测桩基垂直度的装置的应用方法一实施例中，步骤S5，根据塑料套管的坐标及桩基与同一第一测量深度H_j截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离D_ij，计算第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标，包括：

根据塑料套管的坐标及桩基与同一第一测量深度H_j截面上的四个塑料套管中的每两个塑料套管的测点间的距离D_ij，计算对应的第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标，以得到四个第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标；

计算得到的四个第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标的平均值，将所述平均平均值作为最终的第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标。

在此，在钢筋笼变形严重情况下，四个塑料套管，两两组合，如，塑料套管①和塑料套管②，塑料套管②和塑料套管③，塑料套管③和塑料套管④，塑料套管④和①，所计算得到的圆心点的坐标会发生较大误差，可将计算得到的四个第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标的平均值，将所述平均平均值作为最终的第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标，以减少误差。

另外，可将计算得到的四个第一测量深度H_j截面的圆心点的坐标求方差，以由此来评估桩身的钢筋笼的变形情况。

本发明的用于检测桩基垂直度的装置的应用方法一实施例中，步骤S8，根据塑料套管的坐标及桩基与同一第二测量深度H_j截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离D_ij，计算第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标，包括：

根据塑料套管的坐标及桩基与同一第二测量深度H_j截面上的四个塑料套管中的每两个塑料套管的测点间的距离D_ij，计算对应的第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标，以得到四个第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标；

计算得到的四个第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标的平均值，将所述平均平均值作为最终的第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标。

在此，在钢筋笼变形严重情况下，四个塑料套管，两两组合，如，塑料套管①和塑料套管②，塑料套管②和塑料套管③，塑料套管③和塑料套管④，塑料套管④和①，所计算得到的圆心点的坐标会发生较大误差，可将计算得到的四个第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标的平均值，将所述平均平均值作为最终的第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标，以减少误差。

另外，可将计算得到的四个第二测量深度H_j截面的圆心点的坐标求方差，以由此来评估桩身的钢筋笼的变形情况。

本发明的各系统实施例的详细内容，具体可参见各方法实施例的对应部分，在此，不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种用于检测桩基垂直度的装置的应用方法，其特征在于，所述用于检测桩基垂直度的装置，包括：

设置于待测桩的四周的四条竖向的检测孔道；

分别插入于每个检测孔道内的塑料套管；

设置于所述塑料套管内的雷达发射端和反射接收端，所述雷达发射端和反射接收端用于在所述塑料套管内上下移动；

数据引线；

雷达分析仪及示波器，所述雷达分析仪及示波器通过数据引线与所述雷达发射端和反射接收端；

所述方法包括：

根据地面的初始测量截面建立正交坐标系，基于所述正交坐标系确定四个塑料套管的坐标；

在每个塑料套管内沉入连接数据引线的雷达发射端和反射接收端；

释放所述数据引线，以使雷达发射和反射接收端在塑料套管内下降至的指定第一测量深度的塑料套管的测点，雷达发射端发射雷达波后，反射接收端记录桩基的纵筋反射的雷达波信号并传输至雷达分析仪及示波器；

所述雷达分析仪及示波器根据所述雷达波信号的波速反算桩基的纵筋与第一测量深度的塑料套管的测点间的距离；

根据塑料套管的坐标及桩基与同一第一测量深度截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离，计算第一测量深度截面的圆心点的坐标；

释放所述数据引线，以使雷达发射和反射接收端在塑料套管内下降至的指定第二测量深度的塑料套管的测点，雷达发射端发射雷达波后，反射接收端记录桩基纵筋反射的雷达波信号并传输至雷达分析仪及示波器；

所述雷达分析仪及示波器根据雷达波信号的波速反算桩基的纵筋与第二测量深度的塑料套管的测点间的距离；

根据塑料套管的坐标及桩基与同一第二测量深度截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离，计算第二测量深度截面的圆心点的坐标；

基于第一测量深度截面的圆心点的坐标和第二测量深度截面的圆心点的坐标之间的偏移量，估算桩基的倾向与倾角。

2.如权利要求1所述的用于检测桩基垂直度的装置的应用方法，其特征在于，雷达发射端发射雷达波，包括：

所述雷达发射端发射的雷达波为频率在300MHz～3000MHz的电磁波。

3.如权利要求1所述的用于检测桩基垂直度的装置的应用方法，其特征在于，第一测量深度截面的圆心点的坐标或第二测量深度截面的圆心点的坐标(X_0j，Y_0j，H_j)，根据如下公式计算得到：

其中，r为桩基的半径，基于所述正交坐标系确定的四个塑料套管的坐标为(x_ij,y_ij,H_j)，桩基的纵筋与测量深度j的塑料套管i的测点间的距离为D_ij，i表示塑料套管编号，j表示测量深度编号。

4.如权利要求1所述的用于检测桩基垂直度的装置的应用方法，其特征在于，根据塑料套管的坐标及桩基与同一第一测量深度截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离，计算第一测量深度截面的圆心点的坐标，包括：

根据塑料套管的坐标及桩基与同一第一测量深度截面上的四个塑料套管中的每两个塑料套管的测点间的距离，计算对应的第一测量深度截面的圆心点的坐标，以得到四个第一测量深度截面的圆心点的坐标；

计算得到的四个第一测量深度截面的圆心点的坐标的平均值，将所述平均平均值作为最终的第一测量深度截面的圆心点的坐标。

5.如权利要求1所述的用于检测桩基垂直度的装置的应用方法，其特征在于，根据塑料套管的坐标及桩基与同一第二测量深度截面上的至少两个塑料套管的测点间的距离，计算第二测量深度截面的圆心点的坐标，包括：

根据塑料套管的坐标及桩基与同一第二测量深度截面上的四个塑料套管中的每两个塑料套管的测点间的距离，计算对应的第二测量深度截面的圆心点的坐标，以得到四个第二测量深度截面的圆心点的坐标；

计算得到的四个第二测量深度截面的圆心点的坐标的平均值，将所述平均平均值作为最终的第二测量深度截面的圆心点的坐标。

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