CN111691471A

CN111691471A - 一种建筑基桩无损检测方法

Info

Publication number: CN111691471A
Application number: CN202010616795.4A
Authority: CN
Inventors: 庞莹莹
Original assignee: Ningbo Yinuowei Information Technology Co ltd
Current assignee: Ningbo Yinuowei Information Technology Co ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2020-09-22

Abstract

一种建筑基桩无损检测方法，利用桩身材料与桩周土不同的热物性确定基桩桩长，包括：在基桩附近钻孔设置传热管；根据基桩桩径确定测量孔的设置；传热管中通入加热液体，获取测量孔中的温度传感器的数据；根据温度传感器的数据，确定基桩桩长。通过本发明的建筑基桩无损检测方法，克服了传统现场开挖工程量大，钻孔取芯破坏桩体结构，低应变检测精度低等问题；从而实现低造价的基桩无损检测。

Description

一种建筑基桩无损检测方法

技术领域

本发明涉及建筑桩基础检测，尤其是涉及一种建筑基桩无损检测方法。

背景技术

桩基础作为工程建设中一种重要的基础形式，为各类工程结构物提供足够的承载力，并能有效地控制沉降或其它变形指标于容许的范围之内。因此,在高层建筑、重型厂房、桥梁、港口码头、海上采油平台以至核电站等工程中，大量采用桩基础。

桩基是通过桩身材料强度或桩与土的相互作用将荷载传递给地基土层，对于承受较高上部荷载重量的刚性桩基础，桩身质量及材料强度的优劣直接关系到整个建筑物的安全稳定，因而对其桩基的质量检测就显得尤为重要。对于刚性桩来说，桩身完整性(质量)检测是至关重要的隐蔽工程验收手段，任何情况下都是不容忽视的，如果基桩的长度达不到设计要求，则可能出现安全事故的隐患，威胁到生命和财产安全。

目前较常用的桩长检测方法有低应变法、声测法、钻芯法等。采用低应变法检测桩长，受桩身平均波速确定误差及桩底反射信号是否明显可靠的影响，使低应变法在检测桩长的可靠性方面受到影响，限制了使用，尤其对低强度柔性桩更不适用；声测法因需事先预埋声测管，使使用受到限制；钻孔取芯法适用于检测混凝土桩的桩长，但是费工费时，同时在钻进过程中，钻芯孔难以保证百分之百垂直，容易偏出桩外，达不到检测的目的。

在本发明之前，河海大学在中国发明专利“一种基于热响应的桩基桩长检测方法”，专利号ZL 2015010464419.7中提出了一种基于热响应检测基桩桩长的方法，利用桩身材料与桩周土不同的热物性，在热源孔加热后，通过温度传感器检测基桩附近测温孔不同深度的温度，分析确定基桩桩长。该方法实现了基桩桩长的无损检测，但是由于热量在传输过程中存在损失，传热管的传热存在临界半径，对于超过临界半径的区域，热传导无法覆盖，因此对于桩径大于临界半径的基桩，通过该方法无法进行桩长检测。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种建筑基桩无损检测方法，能够对于大直径基桩实现无损桩长检测。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种建筑基桩无损检测方法，包括：（1）在基桩附近钻孔设置传热管；（2）判断基桩直径以及两倍间隔之和是否小于临界值，如果小于临界值则进入步骤（3），否则进入步骤（7）；（3）在传热管钻孔轴线与基桩轴线的连线上设置第一测量孔，在传热管钻孔轴线与基桩轴线的连线的垂线上设置第二测量孔；（4）在第一测量孔以及第二测量孔中设置多个温度传感器；第一测量孔以及第二测量孔中温度传感器的位置设置相同；（5）传热管中通入加热液体，获取第一测量孔以及第二测量孔中的温度传感器的温度数据；（6）根据第一测量孔以及第二测量孔中的温度传感器的温度数据，确定基桩长度；结束测量；（7）根据临界值、基桩半径以及传热管轴线与基桩边界间隔，确定并且设置位于基桩两侧的第三测量孔以及第四测量孔；在传热管转孔轴线与基桩轴线的连线的垂线上设置第五测量孔；第三测量孔、第四测量孔以及第五测量孔中温度传感器的位置设置相同；（8）传热管中通入加热液体，获取第三测量孔、第四测量孔以及第五测量孔中的温度传感器的温度数据；（9）根据第三测量孔、第四测量孔以及第五测量孔中的温度传感器的温度数据，确定基桩长度。

进一步的，所述步骤（2）中的临界值设置为传热管的临界半径的80%~90%。

进一步的，所述步骤（2）中的临界半径为在传热管加热时，受到传热管加热影响的半径范围；在临界值以外的区域温度等于环境温度。

进一步的，所述步骤（2）中的临界半径由实验室中基桩模型试验确定。

进一步的，所述步骤（1）中传热管钻孔轴线与基桩的间隔距离为200~300mm。

进一步的，所述步骤（2）中的临界半径为在传热管加热时，受到传热管加热影响的半径范围；在临界半径以外的区域温度等于环境温度。

进一步的，所述传热管钻孔，第一测量孔，第二测量孔，第三测量孔，第四测量孔以及第五测量孔的深度比待测试基桩长度大2~3m。

进一步的，所述传热管钻孔，第一测量孔，第二测量孔，第三测量孔，第四测量孔以及第五测量孔中温度传感器均匀设置于其中。

进一步的，所述步骤（3）中，第一测量孔与传热管钻孔轴线的距离等于第二测量孔与传热管钻孔轴线的距离。

进一步的，传热管钻孔与第一测量孔对称于基桩轴线。

进一步的，所述步骤（6）中，根据不同深度的温度信息中，第一测量孔的温度与第二测量孔中的温度差发生变化的点确定基桩长度。

进一步的，所述步骤（7）中根据如下方式确定第三测量孔以及第四测量孔的位置，第三测量孔轴线以及第四测量孔轴线与传热管钻孔轴线的夹角等于arccos（D1/（2×（D+d））），其中D1为临界值，D为基桩半径，d为传热管钻孔轴线与基桩边界间隔；第三测量孔轴线、第四测量孔轴线以及第五测量孔轴线与传热管钻孔轴线的距离为D1。

进一步的，所述步骤（9）中，对应不同深度的温度信号，计算第三测量孔与第四测量孔温度的均值，根据第五测量孔与所述均值的温度差发生变化的深度点确定基桩长度。

附图说明

图1是本发明实施例桩径小于临界值时测量孔设置的截面示意图。

图2是本发明实施例桩径大于临界值时测量孔设置的截面示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。而且，应当理解，在此描述的各种各样的实施例的特征不互斥，并且能在各种各样的组合和换变过程中存在。

如图1-图2所示，本发明实施例的建筑基桩无损检测方法，包括（1）在基桩100附近钻孔形成传热管钻孔1，在传热管钻孔1中设置传热管；（2）判断基桩100直径以及传热管钻孔1与基桩100间隔的两倍之和是否小于临界值，如果小于临界值则进入步骤（3），否则进入步骤（7）；（3）在传热管钻孔1轴线与基桩100轴线的连线上设置第一测量孔2，在传热管钻孔1轴线与基桩100轴线的连线的垂线上设置第二测量孔3；（4）在第一测量孔2以及第二测量孔3中设置多个温度传感器；第一测量孔2以及第二测量孔3中温度传感器的位置设置相同；（5）传热管中通入加热液体，获取第一测量孔2以及第二测量孔3中的温度传感器的温度数据；（6）根据第一测量孔2以及第二测量孔3中的温度传感器的温度数据，确定基桩100长度；结束测量；（7）根据临界值、基桩100半径以及传热管钻孔1轴线与基桩100边界间隔，确定并且设置位于基桩100两侧的第三测量孔5以及第四测量孔6；在传热管钻孔1轴线与基桩100轴线的连线的垂线上设置第五测量孔7；在第三测量孔5、第四测量孔6以及第五测量孔7中均匀设置多个温度传感器，第三测量孔5、第四测量孔6以及第五测量孔7中温度传感器的深度位置设置相同；（8）传热管中通入加热液体，获取第三测量孔5、第四测量孔6以及第五测量孔7中的温度传感器的温度数据；（9）根据第三测量孔5、第四测量孔6以及第五测量孔7中的温度传感器的温度数据，确定基桩100长度。

具体的，步骤（1）中设置传热管钻孔1轴线与基桩100的间隔距离为200~300mm；传热管可以是U型管，使用水作为传热液体。传热管钻孔1的深度大于基桩100设计深度2~3m。

步骤（2）中，判断基桩100直径以及传热管钻孔1与基桩100间隔的两倍之和是否小于临界值，如果小于临界值则进入步骤（3），否则进入步骤（7）。其中临界值可以设置为传热管的临界半径的80%~90%；其中，临界半径为在传热管以加热温度传热时，受到传热管加热影响的半径范围；在临界值以外的区域温度等于环境温度。临界半径可以在实验室中由基桩模型试验确定。

步骤（3）中，参见图1，在传热管钻孔1轴线与基桩100轴线的连线上设置第一测量孔2，在传热管钻孔1轴线与基桩100轴线的连线的垂线上设置第二测量孔3；传热管钻孔1与第一测量孔2对称于基桩100轴线；第一测量孔2与传热管钻孔1轴线的距离等于第二测量孔3与传热管钻孔1轴线的距离。第一测量孔2以及第二测量孔3的深度大于基桩100设计深度2~3m。

步骤（4）中，在第一测量孔2以及第二测量孔3中设置多个温度传感器；第一测量孔2以及第二测量孔3中温度传感器的位置设置相同。步骤（5）中，传热管中通入加热液体，获取第一测量孔2以及第二测量孔3中的温度传感器的温度数据。

步骤（6）中，根据第一测量孔2以及第二测量孔3中的温度传感器的温度数据，确定基桩100长度；其中，根据不同深度的温度信息中，第一测量孔的温度与第二测量孔中的温度差发生变化的点确定基桩长度。在确定基桩长度后，结束测量。

步骤（7）对应于大直径基桩的情况，参见图2，根据临界值、基桩100半径以及传热管钻孔1轴线与基桩100边界间隔，确定并且设置位于基桩100两侧的第三测量孔5以及第四测量孔6，在传热管钻孔1轴线与基桩100轴线的连线的垂线上设置第五测量孔7。其中，根据如下方式确定第三测量孔5以及第四测量孔6的位置，第三测量孔5轴线以及第四测量孔6轴线与传热管钻孔1轴线的夹角等于arccos（D1/（2×（D+d））），其中D1为临界值，D为基桩100半径，d为传热管钻孔1轴线与基桩100边界间隔；第三测量孔5轴线、第四测量孔6轴线以及第五测量孔7轴线与传热管钻孔1轴线的距离为临界值D1。在在第三测量孔5、第四测量孔6以及第五测量孔7钻孔后，在第三测量孔5、第四测量孔6以及第五测量孔7中均匀设置多个温度传感器，第三测量孔5、第四测量孔6以及第五测量孔7中温度传感器的深度位置设置相同。

步骤（8）中，传热管中通入加热液体，获取第三测量孔5、第四测量孔6以及第五测量孔7中的温度传感器的温度数据。

步骤（9）中，根据第三测量孔5、第四测量孔6以及第五测量孔7中的温度传感器的温度数据，确定基桩100长度。对应不同深度的温度信号，计算第三测量孔5与第四测量孔温度6的均值，根据第五测量孔7与所述均值的温度差发生变化的深度点确定基桩长度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种建筑基桩无损检测方法，包括：（1）在基桩附近钻孔设置传热管；（2）判断基桩直径以及两倍间隔之和是否小于临界值，如果小于临界值则进入步骤（3），否则进入步骤（7）；（3）在传热管钻孔轴线与基桩轴线的连线上设置第一测量孔，在传热管钻孔轴线与基桩轴线的连线的垂线上设置第二测量孔；（4）在第一测量孔以及第二测量孔中设置多个温度传感器；第一测量孔以及第二测量孔中温度传感器的位置设置相同；（5）传热管中通入加热液体，获取第一测量孔以及第二测量孔中的温度传感器的温度数据；（6）根据第一测量孔以及第二测量孔中的温度传感器的温度数据，确定基桩长度；结束测量；（7）根据临界值、基桩半径以及传热管轴线与基桩边界间隔，确定并且设置位于基桩两侧的第三测量孔以及第四测量孔；在传热管钻孔轴线与基桩轴线的连线的垂线上设置第五测量孔；在第三测量孔、第四测量孔以及第五测量孔中均匀设置多个温度传感器；第三测量孔、第四测量孔以及第五测量孔中温度传感器的位置设置相同；（8）传热管中通入加热液体，获取第三测量孔、第四测量孔以及第五测量孔中的温度传感器的温度数据；（9）根据第三测量孔、第四测量孔以及第五测量孔中的温度传感器的温度数据，确定基桩长度。

2.根据权利要求1所述的建筑基桩无损检测方法，其特征在于：所述步骤（2）中的临界值设置为传热管的临界半径的80%~90%。

3.根据权利要求1所述的建筑基桩无损检测方法，其特征在于：所述步骤（2）中的临界半径为在传热管加热时，受到传热管加热影响的半径范围；在临界半径以外的区域温度等于环境温度。

4.根据权利要求1所述的建筑基桩无损检测方法，其特征在于：所述传热管为U型管。

5.根据权利要求1所述的建筑基桩无损检测方法，其特征在于：用水作为传热液体。

6.根据权利要求1所述的建筑基桩无损检测方法，其特征在于：所述传热管钻孔，第一测量孔，第二测量孔，第三测量孔，第四测量孔以及第五测量孔中温度传感器均匀设置于其中。

7.根据权利要求1所述的建筑基桩无损检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，第一测量孔与传热管钻孔轴线的距离等于第二测量孔与传热管钻孔轴线的距离。

8.根据权利要求1所述的建筑基桩无损检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，传热管钻孔与第一测量孔对称于基桩轴线。

9.根据权利要求1所述的建筑基桩无损检测方法，其特征在于：所述步骤（6）中，根据不同深度的温度信息中，第一测量孔的温度与第二测量孔中的温度差发生变化的点确定基桩长度。