CN111472395A - 一种建筑工程灌注桩缺陷检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种建筑工程灌注桩缺陷检测系统，包括：多根分布式温度传感光纤，均匀竖直设置于灌注桩周向的安装孔内；中央加热组件，其竖直设置于灌注桩中心轴线的安装孔内；所述中央加热组件从灌注轴顶部延伸到灌注桩底部，包括若干竖直方向均匀设置的加热体；数据获取单元，其获取温度传感光纤的温度数据；缺陷分析单元，其所述温度数据，确定灌注桩内缺陷的类型以及位置。通过本发明的建筑工程灌注桩缺陷检测系统，能够确定灌注桩的空洞以及断桩位置，从而对于灌注桩缺陷进行修复。
Description
技术领域
本发明涉及建筑基础检测的技术领域，尤其是涉及一种建筑工程灌注桩缺陷检测系统。
背景技术
灌注桩是一种常见的、重要的建筑物基础型式，具有施工工艺相对简单且比较成熟、适应性强、工作性能稳定、施工干扰小、施工效率高等特点，在建筑、交通、水利、能源以及等多个工程领域均得到了广泛的应用。
灌注桩基础属于隐蔽工程，在成桩过程中难以对其全程监控， 成桩后较难检查,容易出现塌孔、斜孔、缩径、断桩、桩身离析、浮浆等质量问题。灌注桩成桩质量检测主要目的是检测桩身的完整性，检测桩身的质量缺陷以及其位置、大小，确定其对桩身质量的影响程度，进而确定桩身质量是否符合标准，同时还可以进行一些缺陷修补，保证其使用寿命和安全。
常见成桩质量检测方法包括超声波透射法、钻芯取样法、高应变动力试桩法、低应变反射波法、静荷载试验等。不同的检测方法各有优缺点，超声波透射法不受桩长、场地限制，数据直观可靠、抗干扰能力强，但需提前预埋声测管，若声测管保护不当容易堵管而无法测试；钻芯取样法检测的结果直观可靠，不受干扰，但其是有损检测，存在耗时长、费用高、以点带面，造成误判或漏判等缺点；高应变动力试桩法检测桩身完整性可靠性比低应变法高，但该方法设备重、费用高、效率低，对浅部缺陷判定存在盲区，测试误差大；低应变反射波法检测时方便、快捷、经济适用，但易受各种因素干扰，波形难以辨认和判别。
现有技术中，浙江大学在CN104727357A的专利中公开了一种灌注桩的桩基缺陷的检测方法，其通过分布式温度传感光纤检测技术，在灌注桩的周线设置多根分布式温度传感光纤，将加热体通过轴线上的竖孔缓慢下降，通过光纤温度峰值的波形判断灌注桩是否存在桩身缺陷。该方法的前提是热量在灌注桩中仅沿着横向传播，并不沿着纵向传播。然而，由于灌注桩中通常设置有钢筋笼，其能够在纵向传递热量，在加热体下降的每个时刻，该时刻深度对应的分布式温度传感光纤检测的温度是加热体在当前时刻散发热量的横向传递值以及加热体在之前时刻散发热量的纵向传递值之和；因此，在灌注桩中存在某个深度位置存在缺陷导致对应的分布式温度传感光纤的温度检测峰值下降时，会导致该分布式温度传感光纤下方深度的温度检测峰值也随着下降一定幅度，从而影响该深度下方的缺陷检测。同时，现有技术中使用光纤温度峰值的波形图判断缺陷，仅能通过图像观察波形是否峰值下降，无法定量确定波形是否峰值下降，对于空洞较小时可能会漏判。
本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种建筑工程灌注桩缺陷检测系统，能够更加精确的确定灌注桩的缺陷。
发明内容
作为本发明的一个方面，提供一种建筑工程灌注桩缺陷检测系统，包括：多根分布式温度传感光纤，其均匀竖直设置于灌注桩周向的安装孔内；中央加热组件，其竖直设置于灌注桩中心轴线的安装孔内；所述中央加热组件从灌注轴顶部延伸到灌注桩底部，包括若干竖直方向均匀设置的加热体，所述若干加热体在进行缺陷检测时使用相同的温度进行相同时间的加热；数据获取单元，其获取所述多根分布式温度传感光纤的对应于所述加热体深度的温度数据；缺陷分析单元，其基于数据获取单元获取的所述多根分布式温度传感光纤的对应于所述加热体深度的温度数据，确定灌注桩内缺陷的类型以及位置。
优选的，所述多根分布式温度传感光纤数量为4或6或8。
优选的，所述缺陷分析单元基于如下步骤确定灌注桩内缺陷的类型以及位置：（1）获取每根分布式温度传感光纤的对应于每个加热体深度的所有温度数据峰值；（2）以一定的温度差为组距绘制所有温度数据峰值的直方图；（3）选择直方图中频数最高的组，计算其温度数据峰值的均值T以及均方差Δt；（4）根据温度数据峰值的均值T以及均方差Δt，确定温度数据峰值阈值；（5）依次对每个加热体深度，进行如下判断：如果该深度的所有的分布式温度传感光纤的温度数据峰值都大于或者等于温度数据峰值阈值，则灌注桩在该深度不存在缺陷；如果该深度的所有的分布式温度传感光纤的温度数据峰值都小于温度数据峰值阈值，则灌注桩在该深度存在断桩；如果该深度的单根分布式温度传感光纤的温度数据峰值小于峰值阈值，则单根分布式温度传感光纤与灌注桩中心轴线连线位置存在空洞；如果小于所有温度传感光纤数目的多根分布式温度传感光纤的温度数据峰值小于峰值阈值，则多根分布式温度传感光纤中相邻的分布式温度传感光纤与灌注桩中心轴线形成的扇形区域内存在空洞。
优选的，所述加热体的个数为8个以上。
优选的，所述加热体以0.5~1m为间距均匀设置。
优选的，所述组距设置为0.5ºC~3ºC之间。
优选的，所述加热温度小于200ºC。
优选的，所述加热时间为1~5min。
优选的，所述温度数据峰值阈值等于T-3Δt。
优选的，所述分布式温度传感光纤基于拉曼散射确定不同位置的温度。
优选的，所述灌注桩内设置有钢筋笼。
附图说明
图1是本发明建筑工程灌注桩缺陷检测系统的加热体以及分布式温度传感光纤设置示意图。
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。
本发明实施例的建筑工程灌注桩缺陷检测系统，用于检测设置有钢筋笼的灌注桩内的空洞以及断桩缺陷，参见图1，在灌注桩100内预设位于中心轴线的安装孔1以及多个位于周线的安装孔2。多根分布式温度传感光纤3，其均匀竖直设置于灌注桩周向的安装孔2内。其中，多根分布式温度传感光纤3的数量可以设置为4或6或8。分布式温度传感光纤3能够基于激光脉冲在光纤中传输时的拉曼散射确定光纤沿线不同位置的温度。
中央加热组件10，其竖直设置于灌注桩中心轴线的安装孔1内。中央加热组件10从灌注轴的安装孔1的顶部延伸到灌注桩安装孔1的底部，包括若干竖直方向均匀设置的加热体11。在单根灌注桩中，加热体11的个数为可以设置为8个以上，也可以按照一定的间隔均匀设置，例如以0.5~1m为间距均匀设置于灌注桩安装孔1内。加热体11可以是金属加热体，其加热温度低于200 ºC。加热体11在进行缺陷检测时使用相同的温度进行相同时间的加热。其中，加热时间可以为例如1~5min。
数据获取单元，其获取多根分布式温度传感光纤3的对应不同加热体11深度位置的温度数据。缺陷分析单元，其基于数据获取单元获取的多根分布式温度传感光纤3的对应于加热体11深度的温度数据，确定灌注桩内缺陷的类型以及位置。
本发明的建筑工程灌注桩缺陷检测系统在检测时，通过中央加热组件10上的加热体11使用相同的温度同时加热特定时间，数据获取单元获取温度数据；缺陷分析单元基于如下步骤确定灌注桩内缺陷的类型以及位置：（1）获取每根分布式温度传感光纤3的对应于每个加热体11深度的所有温度数据的峰值；（2）以一定的温度差为组距绘制所有温度数据峰值的直方图；该组距可以设置为0.5ºC~3ºC之间；（3）选择直方图中频数最高的组，计算其温度数据峰值的均值T以及均方差Δt；（4）根据温度数据峰值的均值T以及均方差Δt，确定温度数据峰值阈值；温度数据峰值阈值可以设置为等于T-3Δt；（5）依次对每个加热体11深度，进行如下判断：如果该深度的所有的分布式温度传感光纤3的温度数据峰值都大于或者等于温度数据峰值阈值，则灌注桩100在该深度不存在缺陷；如果该深度的所有的分布式温度传感光纤3的温度数据峰值都小于温度数据峰值阈值，则灌注桩在该深度存在断桩；如果该深度的单根分布式温度传感光纤3的温度数据峰值小于峰值阈值，则单根分布式温度传感光纤3与灌注桩中心轴线连线位置存在空洞；如果小于所有温度传感光纤数目的多根分布式温度传感光纤3的温度数据峰值小于峰值阈值，则多根分布式温度传感光纤3中相邻的分布式温度传感光纤与灌注桩中心轴线形成的扇形区域内存在空洞。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述 本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
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 (8)
1.一种建筑工程灌注桩缺陷检测系统，包括：多根分布式温度传感光纤，其均匀竖直设置于灌注桩周向的安装孔内；中央加热组件，其竖直设置于灌注桩中心轴线的安装孔内；其特征在于：所述中央加热组件从灌注轴顶部延伸到灌注桩底部，包括若干竖直方向均匀设置的加热体，所述若干加热体在进行缺陷检测时使用相同的温度进行相同时间的加热；数据获取单元，其获取所述多根分布式温度传感光纤的对应于所述加热体深度的温度数据；缺陷分析单元，其基于数据获取单元获取的所述多根分布式温度传感光纤的对应于所述加热体深度的温度数据，确定灌注桩内缺陷的类型以及位置。
2.根据权利要求1所述的建筑工程灌注桩缺陷检测系统，其特征在于：所述安装孔在灌注桩施工时预设于灌注桩内。
3.根据权利要求1所述的建筑工程灌注桩缺陷检测系统，其特征在于：所述多根分布式温度传感光纤数量为4或6或8。
4.根据权利要求2所述的建筑工程灌注桩缺陷检测系统，其特征在于：所述加热体的个数为8个以上。
5.根据权利要求2所述的建筑工程灌注桩缺陷检测系统，其特征在于：所述加热体以0.5~1m为间距均匀设置。
6.根据权利要求4所述的建筑工程灌注桩缺陷检测系统，其特征在于：所述加热温度小于200ºC。
7.根据权利要求5所述的建筑工程灌注桩缺陷检测系统，其特征在于：所述加热时间为1~5min。
8.根据权利要求6所述的建筑工程灌注桩缺陷检测系统，其特征在于：所述分布式温度传感光纤基于拉曼散射确定不同位置的温度。
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