CN111650246A - 一种建筑物基础灌注桩缺陷检测方法 - Google Patents

一种建筑物基础灌注桩缺陷检测方法 Download PDF

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Abstract

一种建筑物基础灌注桩缺陷检测方法，包括：（1）在灌注桩轴线均匀设置发热元件；在灌注桩周向均匀设置分布式热感光纤；（2）对所有发热元件使用相同的加热过程；（3）根据分布式热感光纤检测的发热元件对应深度的温度数据，确定该深度是否存在灌注桩缺陷；（4）获取发热元件相邻分布式热感光纤的温度数据；（5）根据步骤（4）获取的温度数据，判断相邻的发热元件深度之间是否存在灌注桩缺陷。

Description

一种建筑物基础灌注桩缺陷检测方法
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物基础灌注桩缺陷检测方法。
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，其通过分布式热感光纤检测技术，在灌注桩的周线设置多根分布式热感光纤，将发热元件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，在发热元件下降的每个时刻，该时刻深度对应的分布式热感光纤检测的温度是发热元件在当前时刻散发热量的横向传递值以及发热元件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热感光纤的温度检测峰值下降时，会导致该分布式热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结果。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。
针对现有技术的上述缺陷，在先申请提出一种建筑工程灌注桩缺陷检测以及修复方法，通过多个发热元件同时加热的方式进行检测，从而避免横向传递热量对于检测结构的影响，能够更加精确的确定灌注桩的缺陷，从而进行桩身修复。然而，该方法仅能够确定单个发热元件深度的缺陷，无法确定不同发热元件深度之间的缺陷。
发明内容
本发明作为进一步改进，提出一种建筑物基础灌注桩缺陷检测方法，能够进一步确定不同发热元件深度之间的缺陷。
作为本发明的一个方面，提供一种建筑物基础灌注桩缺陷检测方法，包括：（1）在灌注桩轴线均匀设置N个发热元件；在灌注桩周向均匀设置分布式热感光纤；（2）对所有发热元件使用相同的加热过程；（3）根据分布式热感光纤检测的发热元件对应深度的温度数据，确定该深度是否存在灌注桩缺陷；（4）对于从浅到深的第i个发热元件，依次进行如下操作：（4.1）判断i是否等于1或者i等于N；如果i等于1，则i自加1，进入步骤（4.2）；如果i等于N，则进入步骤（5）；（4.2）加热第i个发热元件；（4.3）获取第i-1个发热元件以及第i+1个发热元件对应深度的分布式热感光纤的温度数据；（4.5）等待加热完毕后恢复室温，i自加2，返回步骤（4.1）；（5）根据步骤（4）获取的温度数据，判断相邻的发热元件深度之间是否存在灌注桩缺陷。
优选的，所述步骤（3）中，基于如下步骤确定灌注桩内缺陷的类型以及位置：（3.1）获取每根分布式热感光纤在每个发热元件深度的温度数据的峰值；（3.2）以一定的温度差为组距绘制所有温度数据峰值的直方图；（3.3）选择直方图中频数最高的组，计算其温度数据峰值的第一均值T以及第一均方差Δt；（3.4）根据温度数据峰值的第一均值T以及第一均方差Δt，确定第一温度数据峰值阈值等于T-3Δt；（3.5）依次对每个发热元件深度，进行如下判断：如果该深度的所有的分布式热感光纤的温度数据峰值都大于或者等于第一温度数据峰值阈值，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热感光纤的温度数据峰值都小于第一温度数据峰值阈值，则灌注桩在该深度存在断桩；如果该深度的单根分布式热感光纤的温度数据峰值小于峰值阈值，则单根分布式热感光纤与灌注桩中心轴线连线位置存在空洞；如果小于所有发热光纤数目的多根分布式热感光纤的温度数据峰值小于峰值阈值，则多根分布式热感光纤中相邻的分布式热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，所述步骤（5）中，（5.1）确定所有热感光纤的温度数据峰值；（5.2）以一定的温度差为组距绘制所有温度数据峰值的直方图；（5.3）选择直方图中频数最高的组，计算其温度数据峰值的第二均值T1以及第二均方差Δt1；（5.4）根据温度数据峰值的第二均值T1以及第二均方差Δt1，确定第二温度数据峰值阈值等于T1-3Δt1；（5.5）对于第i个被加热的发热元件，（5.5.1）对于第i-1个发热元件深度的温度数据峰值进行判断，如果该第i-1个发热元件深度的所有的分布式热感光纤的温度数据峰值都大于或者等于第二温度数据峰值阈值，则灌注桩在该第i-1个发热元件到第i个发热元件之间深度不存在缺陷；如果该第i-1个发热元件深度的所有的分布式热感光纤的温度数据峰值都小于第二温度数据峰值阈值，则灌注桩在第i-1个发热元件到第i个发热元件之间深度存在断桩；如果该第i-1个发热元件深度的单根分布式热感光纤的温度数据峰值小于第二温度数据峰值阈值，则该单根分布式热感光纤第i-1个发热元件深度与灌注桩中心轴线第i个发热元件深度的连线位置存在空洞；如果该第i-1个发热元件深度小于所有发热光纤数目的多根分布式热感光纤的温度数据峰值小于第二温度数据峰值阈值，则该第i-1个发热元件深度的多根分布式热感光纤中相邻的分布式热感光纤与灌注桩中心轴线第i个发热元件深度之间形成的扇形区域内存在空洞；（5.5.2）对于第i+1个发热元件深度的温度数据峰值进行判断，如果该第i+1个发热元件深度的所有的分布式热感光纤的温度数据峰值都大于或者等于第二温度数据峰值阈值，则灌注桩在该第i个发热元件到第i+1个发热元件之间深度不存在缺陷；如果该第i+1个发热元件深度的所有的分布式热感光纤的温度数据峰值都小于第二温度数据峰值阈值，则灌注桩在第i个发热元件到第i+1个发热元件之间深度存在断桩；如果该第i+1个发热元件深度的单根分布式热感光纤的温度数据峰值小于第二温度数据峰值阈值，则该单根分布式热感光纤第i+1个发热元件深度与灌注桩中心轴线第i个发热元件深度的连线位置存在空洞；如果该第i+1个发热元件深度小于所有发热光纤数目的多根分布式热感光纤的温度数据峰值小于第二温度数据峰值阈值，则该第i+1个发热元件深度的多根分布式热感光纤中相邻的分布式热感光纤与灌注桩中心轴线第i个发热元件深度之间形成的扇形区域内存在空洞。
优选的，所述步骤（1）中，N个发热元件从灌注轴顶部延伸到灌注桩底部均匀设置于安装孔内，N为大于8的整数。
优选的，所述步骤（1）中，N个发热元件以0.5~1m的间距均匀设置。
优选的，所述步骤（1）中，所述分布式热感光纤数目为4或6或8。
优选的，所述步骤（2）以及步骤（4.2）中，所述加热温度小于200ºC，加热时间为1~5min。
优选的，所述所述步骤（3）以及步骤（5）中组距设置为0.5ºC~3ºC之间。
优选的，所述分布式热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方法中的发热元件以及分布式热感光纤设置示意图。
图2是本发明建筑工程灌注桩缺陷检测方法的流程图。
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物基础灌注桩缺陷检测方法，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。多根分布式热感光纤3，其均匀竖直设置于灌注桩周向的安装孔2内。其中，多根分布式热感光纤3的数量可以设置为4或6或8。分布式热感光纤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发热元件11。在单根灌注桩中，发热元件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。发热元件11可以是金属发热元件，其加热温度低于200 ºC。发热元件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，其获取多根分布式热感光纤3的不同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热感光纤3的对应于发热元件11深度的温度数据，确定灌注桩内缺陷的类型以及位置。
本发明实施例的建筑工程灌注桩缺陷检测方法，参见图2，包括如下步骤：（1）在灌注桩100轴线均匀设置N个发热元件11；在灌注桩100周向均匀设置分布式热感光纤3；其中N为8以上的自然数；（2）对所有发热元件11使用相同的加热过程；（3）根据分布式热感光纤3检测的发热元件11对应深度的温度数据，确定该深度是否存在灌注桩缺陷；（4）对于从浅到深的第i个发热元件11，依次进行如下操作：（4.1）判断i是否等于1或者i等于N；如果i等于1，则i自加1，进入步骤（4.2）；如果i等于N，则进入步骤（5）；（4.2）加热第i个发热元件11；（4.3）获取第i-1个发热元件11以及第i+1个发热元件11对应深度的分布式热感光纤3的温度数据；（4.5）等待加热完毕后恢复室温，i自加2，返回步骤（4.1）；（5）根据步骤（4）获取的温度数据，判断相邻的发热元件11深度之间是否存在灌注桩缺陷。
步骤（3）中，基于如下步骤确定灌注桩100内缺陷的类型以及位置：（3.1）获取每根分布式热感光纤3在每个发热元件11深度的温度数据的峰值；（3.2）以一定的温度差为组距绘制所有温度数据峰值的直方图；组距可以设置为0.5ºC~3ºC之间；（3.3）选择直方图中频数最高的组，计算其温度数据峰值的第一均值T以及第一均方差Δt；（3.4）根据温度数据峰值的第一均值T以及第一均方差Δt，确定第一温度数据峰值阈值等于T-3Δt；（3.5）依次对每个发热元件11深度，进行如下判断：如果该深度的所有的分布式热感光纤3的温度数据峰值都大于或者等于第一温度数据峰值阈值，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热感光纤3的温度数据峰值都小于第一温度数据峰值阈值，则灌注桩在该深度存在断桩；如果该深度的单根分布式热感光纤3的温度数据峰值小于峰值阈值，则单根分布式热感光纤3与灌注桩100中心轴线连线位置存在空洞；如果小于所有发热光纤数目的多根分布式热感光纤3的温度数据峰值小于峰值阈值，则多根分布式热感光纤3中相邻的分布式热感光纤3与灌注桩100中心轴线形成的扇形区域内存在空洞。
优选的，所述步骤（5）中，（5.1）确定所有热感光纤3的温度数据峰值；（5.2）以一定的温度差为组距绘制所有温度数据峰值的直方图；（5.3）选择直方图中频数最高的组，计算其温度数据峰值的第二均值T1以及第二均方差Δt1；（5.4）根据温度数据峰值的第二均值T1以及第二均方差Δt1，确定第二温度数据峰值阈值等于T1-3Δt1；（5.5）对于第i个被加热的发热元件11，（5.5.1）对于第i-1个发热元件11深度的温度数据峰值进行判断，如果该第i-1个发热元件11深度的所有的分布式热感光纤3的温度数据峰值都大于或者等于第二温度数据峰值阈值，则灌注桩100在该第i-1个发热元件11到第i个发热元件11之间深度不存在缺陷；如果该第i-1个发热元件11深度的所有的分布式热感光纤3的温度数据峰值都小于第二温度数据峰值阈值，则灌注桩100在第i-1个发热元件11到第i个发热元件11之间深度存在断桩；如果该第i-1个发热元件11深度的单根分布式热感光纤3的温度数据峰值小于第二温度数据峰值阈值，则该单根分布式热感光纤3在第i-1个发热元件11深度与灌注桩100中心轴线在第i个发热元件11深度的连线位置存在空洞；如果该第i-1个发热元件11深度小于所有热感光纤数目的多根分布式热感光纤3的温度数据峰值小于第二温度数据峰值阈值，则该第i-1个发热元件11深度的多根分布式热感光纤3中相邻的分布式热感光纤3与灌注桩100中心轴线第i个发热元件11深度之间形成的扇形区域内存在空洞；（5.5.2）对于第i+1个发热元件11深度的温度数据峰值进行判断，如果该第i+1个发热元件深11度的所有的分布式热感光纤3的温度数据峰值都大于或者等于第二温度数据峰值阈值，则灌注桩100在该第i个发热元件11到第i+1个发热元件11之间深度不存在缺陷；如果该第i+1个发热元件11深度的所有的分布式热感光纤3的温度数据峰值都小于第二温度数据峰值阈值，则灌注桩100在第i个发热元件11到第i+1个发热元件11之间深度存在断桩；如果该第i+1个发热元件11深度的单根分布式热感光纤3的温度数据峰值小于第二温度数据峰值阈值，则该单根分布式热感光纤3第i+1个发热元件11深度与灌注桩100中心轴线第i个发热元件11深度的连线位置存在空洞；如果该第i+1个发热元件11深度处小于所有热感光纤数目的多根分布式热感光纤3的温度数据峰值小于第二温度数据峰值阈值，则该第i+1个发热元件11深度的多根分布式热感光纤3中相邻的分布式热感光纤3与灌注桩100中心轴线处第i个发热元件11深度之间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 (1)

1.一种建筑物基础灌注桩缺陷检测方法，包括：（1）在灌注桩轴线均匀设置N个发热元件；在灌注桩周向均匀设置分布式热感光纤；（2）对所有发热元件使用相同的加热过程；（3）根据分布式热感光纤检测的发热元件对应深度的温度数据，确定该深度是否存在灌注桩缺陷；（4）对于从浅到深的第i个发热元件，依次进行如下操作：（4.1）判断i是否等于1或者i等于N；如果i等于1，则i自加1，进入步骤（4.2）；如果i等于N，则进入步骤（5）；（4.2）加热第i个发热元件；（4.3）获取第i-1个发热元件以及第i+1个发热元件对应深度的分布式热感光纤的温度数据；（4.5）等待加热完毕后恢复室温，i自加2，返回步骤（4.1）；（5）根据步骤（4）获取的温度数据，判断相邻的发热元件深度之间是否存在灌注桩缺陷。
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CN112922050A (zh) * 2021-02-01 2021-06-08 上海建工二建集团有限公司 基桩完整性检测方法及装置
RU2793297C1 (ru) * 2022-04-22 2023-03-31 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Способ оптико-теплового контроля внутренних деформаций конструкции из полимерного композиционного материала и устройство для его осуществления

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