CN111178741A - 一种基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法,该评价方法主要包括:现场数据采集;确定水泥土搅拌桩施工监测的评价指标;评价指标与标贯的变化分析;建立评价指标与标贯击数的经验关系;确定水泥土搅拌桩的强度评分方法,均匀性评分方法和桩长评分方法;确定水泥土搅拌桩的综合评分方法。与传统的水泥土搅拌桩桩身质量检测办法相比,本发明可以及时在施工过程中发现问题,并通过远程监测系统,可做到每根桩施工质量的快速评价。
Description
技术领域
本发明属于水泥土搅拌桩质量监测领域,具体涉及一种基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法。
背景技术
水泥土搅拌桩是软土地区最常用的地基处理方法之一。它能够有效提高地基承载力、减少工后沉降和提高边坡稳定性。然而,由于水泥搅拌桩大部分施工工序在 地下进行,其施工质量的管控一直难以较好解决。水泥搅拌桩常见的质量问题包括 短桩、水泥掺量过少,以及桩身强度不均匀。目前,水泥搅拌桩施工质量保证的最 重要环节为施工质量检测:采用静载试验、抽芯做无侧限抗压强度、现场标准贯入 试验等检测方法,对搅拌桩的施工质量进行评价。从质量管控角度而言,该环节具 有两个局限性:(1)属于事后检测,无法及时在施工过程中发现问题;(2)属于样 品抽检,抽检频度低,无法全面评价。近年来,随着物联网技术的发展,将物联网 技术应用到施工质量管控中已成为研究的热点。本发明的基本原理就是将物联网技 术引入到水泥土搅拌桩施工质量监测中,首先通过现场数据采集,利用远程监测平 台将水泥土搅拌桩施工的监测结果进行实时记录、生成记录表格与曲线图;其次, 通过大量的现场实测数据确定水泥土搅拌桩的强度评分方法,均匀性评分方法和桩 长评分方法;最后,确定水泥土搅拌桩的综合评分方法。与传统的水泥土搅拌桩桩身质量检测办法相比,本发明可以及时在施工过程中发现问题,可大大减少工后的 桩身不合格率。并通过远程监测系统,可做到每根桩施工质量的快速评价。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法,本发明提出了搅拌桩施工质量的关键控制因素,通过对监测数据的回归分析,制定了应 用于搅拌桩施工远程监测系统的质量评定办法,可做到每根桩施工质量的快速评价。
本发明提出的一种基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法,包括以下步骤:
(1)利用深层搅拌桩监测仪采集现场数据,所述现场数据包括制桩过程中的 时间、桩长、总浆量、段浆量、瞬时流量、钻杆下钻/提升速度、内外钻杆电流、泥 浆密度或钻杆前后/左右倾角;
(2)利用远程监测平台,生成每根桩的施工现场原始记录表,所述原始记录 表包括实际桩长、平均灰量、每米灰量、最大钻速、最大提速和最大外钻杆电流;
(3)根据步骤(1)得到的现场数据和步骤(2)得到的原始记录表,确定 水泥土搅拌桩施工监测的评价指标,所述评价指标包括桩的尺寸、强度和均匀性; 其中:桩的尺寸,包括桩径和桩长,可以通过搅拌头尺寸和最大钻进深度来判定; 桩身强度主要受段灰量的影响;桩身均匀性主要受段灰量和每点搅拌次数影响;
(4)采用统计的方法,根据步骤(3)得到的评价指标与标贯击数的经验关 系,建立标准贯入击数杆长修正值与监测指标的关系、归一化标贯击数杆长修正值 与搅拌次数的关系;
(5)基于步骤(4)得到的标准贯入击数杆长修正值与监测指标的关系、归 一化标贯击数杆长修正值与搅拌次数的关系,确定水泥土搅拌桩的强度评分方法, 均匀性评分方法和桩长评分方法;
(6)确定水泥土搅拌桩的综合评分方法。
本发明中,所述步骤(1)中所述的深层搅拌桩监测仪用于施工远程监测系统 中,所述系统还包括倾角传感器、深度传感器和密度传感器,钻杆上设有搅拌头, 钻杆的底部设置深度传感器,顶部连接倾角传感器和密度传感器,倾角传感器、深 度传感器和密度传感器分别连接深层搅拌桩监测仪,所述深层搅拌桩监测仪可同时 显示记录、保存、打印、传输制桩过程中的时间、桩长、总浆量、段浆量、瞬时流 量、钻杆下钻/提升速度、内外钻杆电流、泥浆密度、钻杆前后/左右倾角等参数。它 能为工程技术人员、施工操作人员在制桩过程中掌握注浆量的分布状况、及时做出 相应处理、操作控制成桩质量、有效减少材料浪费和杜绝断浆现象的出现提供一目 了然的依据,所有的施工数据、报表通过3G信号传送到监测系统,施工管理人员、 监理、业主可在线查看每根桩的施工情况,为检验、验收部门提供反映搅拌桩质量 的第一手资料。
本发明中,步骤(3)建立桩的尺寸、强度和均匀性;具体如下:
(3.1)桩长评定指标建立
在设计过程中,根据软土分布的范围和埋深,在不同地段确定了不同的桩长, 而桩端一般应设在持力层中;根据搅拌桩的加固机理,上部提供承载力,下部控制 变形;由于桩长这一要素的重要性,评定办法在评定水泥搅拌桩施工质量时应首先 考虑桩长,即认为某根桩桩长没达到设计桩长要求时,直接认定该桩不合格;如果 该桩桩长达到设计桩长要求,再进一步对其他评分指标记分;
此外,部分水泥土搅拌桩实际施工桩长短于设计桩长有可能是因为搅拌桩打到硬土层而无法继续;针对这一点本次监测办法认为该桩桩长达到要求,可进一步对 其他评分指标记分,得到最终得分,这种情况下相关单位必须通过进一步勘查证实 硬土层的存在;
(3.2)桩身强度指标建立
在水泥搅拌桩施工中,影响单桩强度重要的因素为水泥的用量,监测平台提供 了水灰比、水泥浆比重、段浆量(L/m)、段灰量(kg/m)等相关指标;段灰量可通 过段浆量换算,换算公式为:
式中:Wb—段灰量(kg/m);Wslurry—段浆量(L/m);Gslurry—水泥浆比重(g/cm3);awb—水灰比;
(3.3)桩身均匀性指标建立
深层搅拌机施工时,搅拌次数越多,拌合得更为均匀;设计要求加固深度范围 内土体任何一点均应搅拌20次以上;由于监测平台未能提供搅拌次数数据,本次监 测方法在采用每一点搅拌次数指标的同时利用下列计算公式进行换算得到N0值;每 一遍施工时每一点搅拌次数计算公式如下:
式中:N0为每一点搅拌次数,h—搅拌叶片的宽度(m);β—搅拌叶片与搅拌轴的垂直夹角(°);∑Z—搅拌叶片的总枚数;n—搅拌头的回转数(rev/min);v—搅拌头的提 升(下钻)速度(m/min);
搅拌桩施工要求桩长超过10m时采用双向搅拌成桩工艺,该工艺采用四搅两喷 工序,钻进时喷浆,提升时不喷浆;当搅拌桩设备开始喷出泥浆并与周围土搅拌时, 即可计入总的搅拌次数;
评定方法采用平均段搅拌次数指标来反映桩身均匀性,依据设计的施工要求, 对每一段(1m)桩长分别记分,并采用每一段平均速度计算这一段每一点平均搅拌 总次数,对每一段搅拌桩身均匀性进行评分,加权平均求得整根桩桩身均匀性得分。
本发明中,步骤(4)中,标贯击数杆长修正值与段灰量的关系:
N=-8.2+0.39×Wb (3)
其中,Wb—段灰量(kg/m),由公式(1)求得,N为标贯击数杆长修正值,由 水泥搅拌桩工后检测确定,公式(3)的相关系数R2=0.88;
归一化标贯击数杆长修正值与搅拌次数的关系:
y=0.97×N0/(13.75+0.38×N0) (4)
其中,y—归一化标贯击数杆长修正值,指在同一灰量下每点搅拌次数对应的标贯击数杆长修正值与每点搅拌次数20次时的标贯击数的比值;N0为每一点搅拌次 数,由公式(2)可得;公式(4)的相关系数R2=0.91。
本发明中,步骤(4)中:综合评分方法为:
(4.1)当桩长没达到设计桩长要求时,即判定该桩不合格;
(4.2)当桩长达到要求时,计算每层(建议分层厚度为1m)段灰量和每层 平均一点搅拌总次数,按表1和表2得到每层段灰量和每层平均一点搅拌次数得分;
表1平均灰量指标评分表
表2每一点总搅拌次数指标评分表
搅拌次数 | ≥20 | 15 | 12 | 8 | 0 |
评分 | 100 | 80 | 70 | 50 | 0 |
(4.3)当每层段灰量和每层平均一点搅拌次数指标在中间值时,采取线性 插值法记分;
(4.4)桩长合格时,计算各层得分,段灰量按60%计,每层平均一点搅拌总 次数按40%计;
(4.5)将各层得分的总和除以各层总厚度(取整数)后,得到的分数为该 桩综合得分;
(4.6)段灰量指标和每一点搅拌次数指标其中一项评分不合格,该桩即为不 合格;
(4.7)各监测桩根据综合得分按以下标准分为四级:80~100为优,70~79为 良,60~69为合格,小于59为不合格。
本发明同传统的水泥土搅拌桩检测方法相比具有以下优点:
1)传统的检测方法属于事后检测,无法及时在施工过程中发现问题。而本方法 可以在施工过程中给出水泥土搅拌桩的质量等级;
2)传统的检测方法属于样品抽检,抽检频度低,无法全面评价。而本方法通过 物联网的技术,可以对每根桩的施工过程进行及时跟踪。
3)本监测方法利用统计方法,建立了监测指标与检测指标的经验关系。使传统 的检测手段和本文的监测方法能结合使用,准确性更好。
附图说明
图1是水泥土搅拌桩桩身质量评定办法技术路线图。
图2为水泥土搅拌桩施工监测数据采集系统。
图3为施工现场实时记录表。
图4为段灰量与标贯击数相关关系。
图5为每点总搅拌次数与归一化标贯击数相关关系。
图6为选取的现场水泥土搅拌桩标准贯入杆长修正值沿深度的变化规律。
图2中1为倾角传感器,2为钻杆,3为搅拌头,4为深度传感器,5为密度传 感器,6为泥浆池,7为深层搅拌桩监测仪。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1:结合图1-图5,对本发明作进一步地说明:
图1为监测办法的详细实施流程。首先是进行现场数据采集,利用监测仪生成 监测结果以后,进行施工质量评定。施工质量评定主要通过三种指标综合评定,分 别为桩长、强度和均匀性指标。
图2为监测设备的连接方式,钻杆2上设有搅拌头3,钻杆2的底部设有深度 传感器4,顶部设有倾角传感器1和密度传感器5,倾角传感器1、密度传感器5 和深度传感器4分别连接深层搅拌桩监测仪7,倾角传感器1可以记录桩身倾角和 搅拌次数,深度传感器4可以记录桩长,密度传感器5可以记录段浆量,最后数据 采集到深层搅拌桩监测仪7中。
图3为由监测仪采集数据后生成的施工现场原始记录表。施工现场原始记录表,主要记录的是段浆量,密度,灰量沿深度的分布规律,沿深度方向每隔1m就记录 一次。同时施工现场原始记录表还可以记录搅拌桩的上部、下部桩体直径等参数。
图4为标贯击数和段灰量的经验关系,由图4可知,标贯击数杆长修正值和段 灰量之间近似成线性关系。经验关系为:N=-8.2+0.39×Wb,相关系数:R2=0.88。
图5为归一化标贯击数和搅拌次数的经验关系,由图5可知,归一化标贯击数 与搅拌次数之间近似成非线性关系。经验关系为:y=0.97×N0/(13.75+0.38×N0), 相关系数为:R2=0.91。
图6为水泥土搅拌桩按照标准施工工艺(两喷四搅)施工完成后,当桩身龄期 达到28天时的标贯击数杆长修正值沿深度的分布规律。由图6可知,标贯击数杆长 修正值随着深度的增加逐渐减小。
一种基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法,该方法包括如下步骤:
(1),利用深层搅拌桩监测仪采集现场数据;
(2),利用远程监测平台,生成每根桩的施工现场原始记录表;
(3),基于(1)、(2)的数据,确定水泥土搅拌桩施工监测的评价指标,评 价指标依次为桩长,强度指标和均匀性指标;
(4),采用统计的方法,研究评价指标与标贯击数的经验关系,并建立关系式;
(5),基于步骤(4)的经验公式,确定水泥土搅拌桩的强度评分方法,均匀 性评分方法和桩长评分方法;
(6),确定水泥土搅拌桩的综合评分方法,并对桩身质量进行打分,判断桩身 质量等级。
步骤(1)中的深层搅拌桩监测仪为CL-M1型软基处理施工在线实时监测系统。 现场监测设备见下表3所示。
表3现场仪器检测一览表
现场施工水泥土搅拌桩的设计参数见下表4所示。
表4水泥土搅拌桩设计参数
步骤(2)中的原始记录表由步骤(1)的现场数据整理得到,并代入步骤(3) 和步骤(4)。
步骤(1)中的现场数据包括:制桩过程中的时间、桩长、总浆量、段浆量、瞬 时流量、钻杆下钻/提升速度、内外钻杆电流、泥浆密度、钻杆前后/左右倾角等参数。
步骤(2)中的现场原始记录表包括:实际桩长、平均灰量、每米灰量、最大钻 速、最大提速、最大外钻杆电流。
步骤(3)中的水泥土搅拌桩施工监测的评价指标为桩的尺寸、强度和均匀性。 桩的尺寸,包括桩径和桩长,可以通过搅拌叶片尺寸和最大钻进深度来判定;桩身 强度主要受段灰量的影响;桩身均匀性主要受段灰量和每点搅拌次数影响。表3列 出了实时监测系统的监测项目与评定指标的关系。
表5监测项目与评定指标对照表
评定指标 | 设计要求 |
强度 | 水泥浆比重、水灰比、水泥浆比重、段浆量 |
均匀性 | 搅拌次数、提升速率、水泥浆比重、水灰比、水泥浆比重、段 |
桩长 | 钻浆进深量度 |
步骤(3)中的强度指标和均匀性指标计算方法如下:
(3.1)在水泥搅拌桩施工中,影响单桩强度重要的因素为水泥的用量,监测 平台提供了水灰比、水泥浆比重、段浆量(L/m)、段灰量(kg/m)等相关指标。段 灰量可通过段浆量换算,换算公式为:
式中:Wb—段灰量(kg/m);Wslurry—段浆量(L/m);Gslurry—水泥浆比重(g/cm3);awb—水灰比。
(3.2)深层搅拌机施工时,搅拌次数越多,拌合得更为均匀。设计要求加固 深度范围内土体任何一点均应搅拌20次以上。由于监测平台未能提供搅拌次数数据, 本次监测方法在采用每一点搅拌次数指标的同时利用下列计算公式进行换算得到 N0值。每一遍施工时每一点搅拌次数计算公式如下:
式中:h—搅拌叶片的宽度(m);β—搅拌叶片与搅拌轴的垂直夹角(°);∑Z—搅拌叶片 的总枚数;n—搅拌头的回转数(rev/min);v—搅拌头的提升(下钻)速度(m/min)。
表4为现场搅拌设备参数。搅拌桩施工采用双向搅拌成桩工艺,该工艺采用四 搅两喷工序,钻进时喷浆,提升时不喷浆。当搅拌桩设备开始喷出泥浆并与周围土 搅拌时,即可计入总的搅拌次数。
表6搅拌设备参数
设备 | ∑Z | h(m) | n(r/min) | β(°) | v(m/min) |
参数 | 6~10 | 0.08m | 50-60r/min | 78° | 1.0-1.6 |
步骤(4)中评价指标与标贯击数的经验关系,建立监测指标与检测指标,即标 准贯入击数杆长修正值与监测指标的关系。
1)标贯击数杆长修正值与段灰量的关系:
N=-8.2+0.39×Wb (3)
其中,Wb—段灰量(kg/m),由公式(1)求得,N为标贯击数杆长修正值,由 水泥搅拌桩工后检测确定,公式(3)的相关系数R2=0.88。
2)归一化标贯击数杆长修正值与搅拌次数的关系:
y=0.97×N0/(13.75+0.38×N0) (4)
其中,y—归一化标贯击数杆长修正值,指在同一灰量下每点搅拌次数对应的标贯击数杆长修正值与每点搅拌次数20次时的标贯击数的比值。N0为每一点搅拌次 数,由公式(2)可得。公式(4)的相关系数R2=0.91。
步骤(6)所述的综合评分方法为:
(6.1)当桩长没达到设计桩长要求时,即判定该桩不合格。
(6.2)当桩长达到要求时,计算每层(建议分层厚度为1m)段灰量和每层 平均一点搅拌总次数,按表5和表6得到每层段灰量和每层平均一点搅拌次数得分。
(6.3)段灰量和每层平均一点搅拌次数指标在中间值时,采取线性插值法 记分。
(6.4)桩长合格时,计算各层得分,段灰量按60%计,每层平均一点搅拌总 次数按40%计。
(6.5)将各层得分的总和除以各层总厚度(取整数)后,得到的分数为该 桩综合得分。
(6.6)段灰量指标和每一点搅拌次数指标其中一项评分不合格,该桩即为不 合格。
(6.7)各监测桩根据综合得分按以下标准分为四级:80~100为优,70~79为 良,60~69为合格,小于59为不合格。
表7平均灰量指标评分表
表8每一点总搅拌次数指标评分表
搅拌次数 | ≥20 | 15 | 12 | 8 | 0 |
评分 | 100 | 80 | 70 | 50 | 0 |
选取某地二绕联络一标K7+425~K7+450段桩号为A9-28-8的搅拌桩和 K9+316~K9+340段桩号为A31-14-3的搅拌桩,采用本发明提出的施工质量评定办 法进行评价。
桩号为A9-28-8的搅拌桩,设计深度为20m,实际总桩长为20.17m,桩长满足 要求。按1m作为分层厚度,计算每层段灰量和每层平均一点搅拌次数得分,并计 算综合得分。该搅拌桩监测等级判别为优,具体评分如表9所示。该桩对应检测结 果也判别为良。
表9段桩号A9-28-8的搅拌桩计分表
分层(m) | W<sub>b</sub>(kg/m) | W<sub>b</sub>得分 | N<sub>0</sub>(次) | N<sub>0</sub>(得分) | 分段计分 |
1 | 75.5 | 80.0 | 25.1 | 100 | 88.0 |
2 | 74.8 | 80.0 | 25.1 | 100 | 88.0 |
3 | 71.9 | 80.0 | 25.1 | 100 | 88.0 |
4 | 58.8 | 80.0 | 25.1 | 100 | 88.0 |
5 | 47.5 | 62.4 | 25.1 | 100 | 77.4 |
6 | 50.3 | 69.0 | 25.1 | 100 | 81.4 |
7 | 48.5 | 64.7 | 25.1 | 100 | 78.8 |
8 | 48.8 | 65.5 | 25.1 | 100 | 79.3 |
9 | 52 | 73.0 | 25.1 | 100 | 83.8 |
10 | 54.5 | 78.8 | 25.1 | 100 | 87.3 |
11 | 53.2 | 75.8 | 25.1 | 100 | 85.5 |
12 | 52.7 | 74.6 | 25.1 | 100 | 84.8 |
13 | 53 | 75.3 | 25.1 | 100 | 85.2 |
14 | 52.3 | 73.7 | 25.1 | 100 | 84.2 |
15 | 52.1 | 73.2 | 25.1 | 100 | 83.9 |
16 | 56.1 | 80.0 | 25.1 | 100 | 88.0 |
17 | 54.8 | 79.5 | 25.1 | 100 | 87.7 |
18 | 56.8 | 80.0 | 25.1 | 100 | 88.0 |
19 | 55.4 | 80.0 | 25.1 | 100 | 88.0 |
20 | 79.5 | 80.0 | 25.1 | 100 | 88.0 |
得分 | 75.3 | 100 | 85.2 | ||
桩长 | 20.17m | 合格 | 施工等级判定 | 优 |
K9+316~K9+340段桩号为A31-14-3的搅拌桩。设计深度为20m,实际总桩长 为18.08m,桩长不满足要求。按评定标准进行评分,监测等级判定为不合格,具体 评分如表10所示。该桩对应检测结果也判别亦为不合格。
表10段桩号A31-14-3的搅拌桩计分表
分层(m) | W<sub>b</sub>(kg/m) | W<sub>b</sub>得分 | N<sub>0</sub>(次) | N<sub>0</sub>(得分) | 分段计分 |
1 | 26.5 | 13.1 | 7.22 | 45.1 | 25.9 |
2 | 21.2 | 0.7 | 7.22 | 45.1 | 18.5 |
3 | 21.3 | 0.9 | 7.22 | 45.1 | 18.6 |
4 | 22.4 | 3.5 | 7.22 | 45.1 | 20.2 |
5 | 22.4 | 3.5 | 7.22 | 45.1 | 20.2 |
6 | 23.2 | 5.4 | 7.22 | 45.1 | 21.3 |
7 | 23.2 | 5.4 | 7.22 | 45.1 | 21.3 |
8 | 23.3 | 5.6 | 21.67 | 100.0 | 43.4 |
9 | 48.3 | 64.3 | 21.67 | 100.0 | 78.6 |
10 | 73.9 | 80.0 | 14.44 | 78.1 | 79.3 |
11 | 72.8 | 80.0 | 14.44 | 78.1 | 79.3 |
12 | 71.4 | 80.0 | 14.44 | 78.1 | 79.3 |
13 | 72.9 | 80.0 | 14.44 | 78.1 | 79.3 |
14 | 78.4 | 80.0 | 14.44 | 78.1 | 79.3 |
得分 | 35.9 | 64.8 | 47.4 | ||
桩长 | 18.08m | 不合格 | 施工等级判定 | 不合格 |
本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不 背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此, 无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的 范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的 含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为 限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.一种基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)利用深层搅拌桩监测仪采集现场数据,所述现场数据包括制桩过程中的时间、桩长、总浆量、段浆量、瞬时流量、钻杆下钻/提升速度、内外钻杆电流、泥浆密度或钻杆前后/左右倾角;
(2)利用远程监测平台,生成每根桩的施工现场原始记录表,所述原始记录表包括实际桩长、平均灰量、每米灰量、最大钻速、最大提速和最大外钻杆电流;
(3)根据步骤(1)得到的现场数据和步骤(2)得到的原始记录表,确定水泥土搅拌桩施工监测的评价指标,所述评价指标包括桩的尺寸、强度和均匀性;其中:桩的尺寸,包括桩径和桩长,可以通过搅拌头尺寸和最大钻进深度来判定;桩身强度主要受段灰量的影响;桩身均匀性主要受段灰量和每点搅拌次数影响;
(4)采用统计的方法,根据步骤(3)得到的评价指标与标贯击数的经验关系,建立标准贯入击数杆长修正值与监测指标的关系、归一化标贯击数杆长修正值与搅拌次数的关系;
(5)基于步骤(4)得到的标准贯入击数杆长修正值与监测指标的关系、归一化标贯击数杆长修正值与搅拌次数的关系,确定水泥土搅拌桩的强度评分方法,均匀性评分方法和桩长评分方法;
(6)确定水泥土搅拌桩的综合评分方法。
2.根据权利要求1所述的一种基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法,其特征在于:所述步骤(1)中所述的深层搅拌桩监测仪用于施工远程监测系统中,所述系统还包括倾角传感器、深度传感器和密度传感器,钻杆上设有搅拌头,钻杆的底部设置深度传感器,顶部连接倾角传感器和密度传感器,倾角传感器、深度传感器和密度传感器分别连接深层搅拌桩监测仪,通过倾角传感器可以记录桩身倾角和搅拌次数,通过深度传感器可以记录桩长,通过密度传感器可以记录段浆量;所述深层搅拌桩监测仪能为工程技术人员、施工操作人员在制桩过程中掌握注浆量的分布状况、及时做出相应处理、操作控制成桩质量、有效减少材料浪费和杜绝断浆现象的出现提供一目了然的依据,所有的施工数据、报表通过3G信号传送到监测系统,施工管理人员、监理、业主可在线查看每根桩的施工情况,为检验、验收部门提供反映搅拌桩质量的第一手资料。
3.根据权利要求1所述的基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法,其特征在于:步骤(3)建立桩的尺寸、强度和均匀性,具体如下;
(3.1)桩长评定指标建立
根据软土分布的范围和埋深,在不同地段确定不同的桩长,而桩端一般应设在持力层中;根据搅拌桩的加固机理,上部提供承载力,下部控制变形;首先考虑桩长,即认为某根桩桩长没达到设计桩长要求时,直接认定该桩不合格;如果该桩桩长达到设计桩长要求,再进一步对其他评分指标记分;
此外,部分水泥土搅拌桩实际施工桩长短于设计桩长有可能是因为搅拌桩打到硬土层而无法继续;此时亦认为该桩桩长达到要求,可进一步对其他评分指标记分,得到最终得分,这种情况下相关单位必须通过进一步勘查证实硬土层的存在;
(3.2)桩身强度指标建立
在水泥搅拌桩施工中,影响单桩强度重要的因素为水泥的用量,监测平台提供了水灰比、水泥浆比重、段浆量(L/m)和段灰量(kg/m)指标;段灰量可通过段浆量换算,换算公式为:
式中:Wb—段灰量(kg/m);Wslurry—段浆量(L/m);Gslurry—水泥浆比重(g/cm3);awb—水灰比;
(3.3)桩身均匀性指标建立
深层搅拌机施工时,搅拌次数越多,拌合得更为均匀;设计要求加固深度范围内土体任何一点均应搅拌20次以上;由于监测平台未能提供搅拌次数数据,采用每一点搅拌次数指标的同时,利用公式(2)进行换算得到N0值;每一遍施工时每一点搅拌次数计算公式如下:
式中:N0为每一点搅拌次数,h—搅拌叶片的宽度(m);β—搅拌叶片与搅拌轴的垂直夹角(°);∑Z—搅拌叶片的总枚数;n—搅拌头的回转数(rev/min);v—搅拌头的提升(下钻)速度(m/min);
搅拌桩施工要求桩长超过10m时,采用双向搅拌成桩工艺,该工艺采用四搅两喷工序,钻进时喷浆,提升时不喷浆;当搅拌桩设备开始喷出泥浆并与周围土搅拌时,即可计入总的搅拌次数;
评定方法采用平均段搅拌次数指标来反映桩身均匀性,依据设计的施工要求,对每一段(1m)桩长分别记分,并采用每一段平均速度计算这一段每一点平均搅拌总次数,对每一段搅拌桩身均匀性进行评分,加权平均求得整根桩桩身均匀性得分。
4.根据权利要求1所述的一种基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法,其特征在于:步骤(4)中:
标贯击数杆长修正值与段灰量的关系:
N=-8.2+0.39×Wb (3)
其中,Wb—段灰量(kg/m),由公式(1)求得,N为标贯击数杆长修正值,由水泥搅拌桩工后检测确定,公式(3)的相关系数R2=0.88;
归一化标贯击数杆长修正值与搅拌次数的关系:
y=0.97×N0/(13.75+0.38×N0) (4)
其中,y—归一化标贯击数杆长修正值,指在同一灰量下每点搅拌次数对应的标贯击数杆长修正值与每点搅拌次数20次时的标贯击数的比值;N0为每一点搅拌次数,由公式(2)可得;公式(4)的相关系数R2=0.91。
5.根据权利要求1所述的一种基于施工远程监测系统的搅拌桩质量评定方法,其特征在于:步骤(4)中:综合评分方法为:
(4.1)当桩长没达到设计桩长要求时,即判定该桩不合格;
(4.2)当桩长达到要求时,计算每层(建议分层厚度为1m)段灰量和每层平均一点搅拌总次数,按表1和表2得到每层段灰量和每层平均一点搅拌次数得分;
表1平均灰量指标评分表
表2每一点总搅拌次数指标评分表
(4.3)当每层段灰量和每层平均一点搅拌次数指标在中间值时,采取线性插值法记分;
(4.4)桩长合格时,计算各层得分,段灰量按60%计,每层平均一点搅拌总次数按40%计;
(4.5)将各层得分的总和除以各层总厚度(取整数)后,得到的分数为该桩综合得分;
(4.6)段灰量指标和每一点搅拌次数指标其中一项评分不合格,该桩即为不合格;
(4.7)各监测桩根据综合得分按以下标准分为四级:80~100为优,70~79为良,60~69为合格,小于59为不合格。
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