CN114839205A - 一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置及方法，装置：顶部杆件和支撑柱分别固接在固定支撑板的上下两端；滑动支撑板在支撑柱的下方；四组铰接支架分布在支撑柱的外围，且外支撑杆的上端和内支撑杆的下端分别与固定支撑板和滑动支撑板铰接；四个安置平台分别与对应的外支撑杆的下端铰接；钢管的上端与滑动支撑板下端固接；调节柱体为阶梯柱状结构，且中径柱体段插装于钢管的内部，小径柱体段的上端穿过导向孔后与支撑柱的下端固接；无线蓝牙激振盒和拾振盒分别安装在相邻的两个安置平台上。方法：将装置置于桩顶部进行缺陷测试，无缺陷则向下延伸10m继续测试，有缺陷则结束测试。该装置及方法可对桩身是否存在缺陷进行快捷可靠的测试。

Description

一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置及方法

技术领域

本发明属于桩基检测技术领域，具体是一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置及方法。

背景技术

预应力混凝土管桩的桩身为混凝土结构，其强度高，可打入密实的砂层和强风化岩层中，其承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩高，因此，其在工程实际中也得到了广泛的应用，同时，它在施工完成后也需要进一步进行完整性的检测，以确保承载力能满足施工需求。

低应变法是一种测试桩基完整性情况的便捷、快速而且经济的方法，其通过在桩顶施加一个高频的激振信号并在桩顶接受传播到桩底并反射回来的速度波来判断桩身的完整性情况。低应变测试法有着便捷、快速而且经济的巨大优势，同时它的测试结果是判断桩身完整性情况的有力根据，因此，近年来它是测试桩身完整性的重要手段。实践表明，在低应变测试中，桩顶激励产生的速度波在向下传递的过程中会由于桩周土的耗散作用而产生衰减的情况，因此，对于长桩而言通常并不能有效的检测到桩底反射回来的信号，进而无法检测出埋深较大位置处的缺陷。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置及方法，该装置结构简单、制造成本低、自动化程度高、可靠性强，能方便的进行不同深度条件下的检测过程，可方便的收集桩底反射回来的信号，有利于快速可靠的对预制管桩进行缺陷测试；该方法步骤简单、实施成本低、自动化程度高，能有效对桩身是否存在缺陷进行快捷可靠的测试，并可极大的降低操作人员的劳动强度。

为了实现上述目的，本发明提供一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置，包括固定支撑板、顶部杆件、支撑柱、滑动支撑板、铰接支架、安置平台、钢管、调节柱体、无线蓝牙激振盒、无线蓝牙拾振盒和数据处理装置；

所述固定支撑板水平的设置，其尺寸小于预制管桩的孔径，其下端面的外缘周向均匀的固定连接有四个上铰接座；

所述顶部杆件的下端垂直的固定连接在固定支撑板上端的中心区域；所述支撑柱的上端垂直的固定连接在固定支撑板下端的中心区域；

所述滑动支撑板水平的设置在支撑柱的下方，其边缘上对应四个上铰接座的固定连接有四个下铰接座，其中心开设有贯穿厚度方向的导向孔；

所述铰接支架的数量为四组，且周向均匀的分布在支撑柱的外围；每组铰接支架均由外支撑杆和内支撑杆组成，且外支撑杆的上端与对应的上铰接座铰接，内支撑杆的上端与外支撑杆的中部铰接，内支撑杆的下端与对应的下铰接座铰接；

所述安置平台的数量为四个，且分别对应的设置在四组铰接支架的下端外侧，且靠近支撑柱的一侧均与对应的外支撑杆的下端铰接；

所述钢管的上端垂直的与滑动支撑板下端的中心区域固定连接；

所述调节柱体为阶梯柱状结构，其由上到下依次为小径柱体段、中径柱体段和大径柱体段；所述中径柱体段的外径与钢管的内径相适配，且滑动的插装于钢管的内部，并与钢管之间密封配合；所述小径柱体段的上端滑动的穿过导向孔后垂直的与支撑柱的下端中心固定连接，且小径柱体段与导向孔之间滑动密封配合，调节柱体、钢管和滑动支撑板形成液压缸，且小径柱体段、钢管、滑动支撑板、小径柱体段和中径柱体段之间的阶梯面形成液压缸的有杆腔；在钢管管身的上部开设有连通有杆腔与外部空间的油口；

所述无线蓝牙激振盒和无线蓝牙拾振盒分别安装在相邻的两个安置平台上，所述无线蓝牙激振盒由电子激振器、蓝牙接收器和防水外壳A组成，所述电子激振器和蓝牙接收器电性连接，且二者均安装在防水外壳A的内部；所述无线蓝牙拾振盒由电子拾振器、蓝牙发射器和防水外壳B组成，所述电子拾振器和蓝牙发射器电性连接，且二者均安装在防水外壳B的内部；

所述数据处理装置连接有无线通信模块，并通过无线通信模块分别与蓝牙接收器和蓝牙发射器连接。

进一步，为了方便对有杆腔进行加压和卸压作业，还包括发动机、液压泵和液压箱，所述数据处理装置还与发动机连接，所述发动机与液压泵同轴的连接，液压泵的一个油口通过高压管路一与液压箱连接，其另一个油口通过高压管路二与钢管管身上的油口连接。

作为一种优选，还包括环状高聚物振动缓冲装置，所述环状高聚物振动缓冲装置的孔径不小于预制管桩的孔径，且同轴地安装在预制管桩的顶部。

作为一种优选，所述数据处理装置为工业计算机。

本发明中，通过使在固定支撑板的上端中心固定连接有顶部杆件，可以方便对装置整体进行吊装作业，从而可以便于实现测试过程。由多个内支撑杆和对应的多个外支撑杆铰接组成的多个铰接支架，可以作为伞骨；使支撑柱固定连接在固定支撑板的下端中心，并使调节支柱固定连接在支撑柱，可以作为伞杆；使调节支柱由上到下依次分别为小径柱体段、中径柱体段和大径柱体段，并使滑动支撑板滑动的套设在小径柱体段的外部，同时，使位于支撑柱外围的多个铰接支架中外支撑杆的上端与固定支撑板铰接，使内支撑杆的下端与滑动支撑板铰接，可以利用滑动支撑板在小径柱体段高度方向上的滑动来打开或收缩伞骨，进而能使连接在多个铰接支架中外支撑杆下端的安置平台径向扩张或收缩，这样，能方便实现测试装置整体的位置固定或位置改变。通过在调节支撑柱的外部套设钢管，并使钢管的上端与滑动支撑板的下端面固定连接，可以利用调节柱体、钢管和滑动支撑板形成液压缸，且在小径柱体段、钢管、小径柱体段和中径柱体段之间的阶梯面形成液压缸的有杆腔，这样，便可以通过向有杆腔中加压或卸压的方式驱动滑动支撑板在小径柱体段上的滑动，进而可方便的实现伞骨的扩张或收缩动作。这样，伞状张合型分段式低应变完整性测试装置在管桩内部能够上下移动并提供激振和拾振位置，从而可以分段对预制管桩进行完整性测试，测试完后装置也可以回收再利用。通过在相邻的两个安置平台上安装与数据处理装置无线连接的无线蓝牙激振盒和无线蓝牙拾振盒，由于相邻的两个安置平台的夹角为九十度，这样，可以最大程度降低管桩三维效应对测试曲线的干扰，从而保证测试结果的准确性。另外，还可以方便的控制瞬态激振的施加，同时，能同步的收集反射波信号并实时发送给数据处理装置，进而能方便数据处理装置根据反射波的情况判断出预制管桩的是否存在缺陷情况。通过防水外壳A和B的设置，可以保证无线蓝牙激振盒和无线蓝牙拾振盒能在预制管桩内部积水的工况下正常使用，进一步提高了本装置的通用性。该装置结构简单、制造成本低、自动化程度高、可靠性强，能方便的进行不同深度条件下的检测过程，可方便的收集桩底反射回来的信号，有利于快速可靠的检测出埋深较大位置处的缺陷，进而能便捷的实现预制管柱的测试作业。

本发明还提供了一种伞状张合型分段式低应变完整性测试方法,包括以下步骤：

步骤一：先使伞状张合型分段式低应变完整性测试装置竖向的设置在预制管桩的顶部，再利用位于地面上的数据处理装置控制发动机动作，通过驱动液压泵工作来向液压缸的有杆腔进行加压，使四个铰接支架呈伞状打开，直至四个安置平台张开的尺寸略大于预制管桩的孔径，并确保四个安置平台稳定的搭置于预制管桩的顶部；

步骤二：利用数据处理装置控制无线蓝牙激振盒施加瞬态激振；同时，通过无线蓝牙拾振盒接受反射波，并发送给数据处理装置；数据处理装置在接收到反射波后判断桩身的完整性情况，若没有缺陷段则继续进行步骤三，若检测到缺陷则判定为当前预制管桩为缺陷桩，并通过报警装置进行缺陷报警或通过显示屏幕进行缺陷结果显示，然后结束测试过程，并回收伞状张合型分段式低应变完整性测试装置；

步骤三：先通过数据处理装置控制发动机动作，通过驱动液压泵工作来对液压缸的有杆腔进行卸压，使铰接支架带动四个安置平台向内收缩，使伞状张合型分段式低应变完整性测试装置恢复到闭合的状态；然后，将环状高聚物振动缓冲装置同轴地安装在预制管桩的顶部，再将闭合的伞状张合型分段式低应变完整性测试装置通过环状高聚物振动缓冲装置伸入到预制管桩的内部，当较上一次测量位置下降10m后停止；

步骤四：利用数据处理装置控制发动机动作，通过驱动液压泵工作来向液压缸的有杆腔进行加压，使四个铰接支架呈伞状打开，直至四个安置平台张开的尺寸与预制管桩的孔径相适配，并确保四个安置平台的外缘稳固的抵在预制管桩的内壁上，以将伞状张合型分段式低应变完整性测试装置进行可靠的固定；

步骤五：利用数据处理装置控制无线蓝牙激振盒施加瞬态激振；同时，通过无线蓝牙拾振盒接受反射波，并发送给数据处理装置；数据处理装置在接收到反射判断桩身的完整性情况，若没有缺陷则继续进行步骤六，若检测到缺陷则判定为当前预制管桩为缺陷桩，并通过报警装置进行缺陷报警或通过显示屏幕进行缺陷结果显示，然后结束测试过程；

步骤六：先通过数据处理装置控制发动机动作，通过驱动液压泵工作来对液压缸的有杆腔进行卸压，使铰接支架带动四个安置平台向内收缩，使伞状张合型分段式低应变完整性测试装置恢复到闭合的状态；然后，再次将闭合的伞状张合型分段式低应变完整性测试装置通过环状高聚物振动缓冲装置伸入到预制管桩的内部，当较上一次测量位置下降10m后停止；

步骤七：依次重复执行步骤四至步骤六，直至完成整桩的完整性情况测试过程。

进一步，为了方便进行控制，在步骤一、步骤三、步骤四和步骤六中，通过高压管路二连接的压力表来获得有杆腔内部的压力信号，并实时发送给数据处理装置，数据处理装置根据压力信号获得压力值，并在压力值达到设定值时控制发动机停止动作。

本方法中，通过驱动发动机的正反转便可以利用液压泵来对液压缸的有杆腔进行加压或卸压，从而可以方便的驱动滑动支撑板在调节支撑柱高度方向上滑动，这样，便能驱动伞骨打开或收缩。通过在预制管桩的顶部设置环状高聚物振动缓冲装置，可以用来吸收在桩身进行测试时激振产生的向上运行的速度波，这样，可以使无线蓝牙拾振盒能更精准的对反射波进行收集，也能通过无线的方式将反射波更为精准的传送给数据处理装置。利用伞状张合型分段式低应变完整性测试装置在桩身不同位置处对桩基分段进行低应变测试，克服了传统低应变测试中有效测试深度较小的问题，能使检测的精度更高。另外，通过分段式测试的方式能够测试较长预制管桩的完整性，能实现大埋深预制管桩的有效检测，同时，也适用于多种工况下预制管桩的完整性测试，这是传统低应变测试无法做到的。由于在无线蓝牙激振盒和无线蓝牙拾振盒分别布置在相邻的两个安置平台上，而相邻的两个安置平台的夹角为九十度，这样，可以最大程度降低管桩三维效应对测试曲线的干扰，从而保证测试结果的准确性。再者，在无线蓝牙激振盒和无线蓝牙拾振盒的外部分别设置防水外壳A和B，这样，该方法能够在较为复杂的工况下(如管桩内部积水时等)使用，可适用于复杂工况条件的测试过程。该测试方法的整个测试过程便于实施、自动化程度度，且可极大的降低操作人员的劳动强度。利用该测试方法连续测试多根预制管桩过程中，可以在一根预制管桩测试完毕后就可以立刻回收并投入到下一根预制管桩的测试之中，相对于传统的低应变测试方式，不仅测试结果更加准确，而且测试成本更低，更便于推广应用。

附图说明

图1是本发明中测试装置的纵剖面示意图；

图2是本发明中测试装置的俯视图；

图3是本发明中无线蓝牙激振盒的结构示意图；

图4是本发明中无线蓝牙拾振盒的结构示意图；

图5是本发明中测试方法在管桩桩顶进行测试的纵剖面示意图；

图6是本发明中测试方法在管桩顶部装备环状高聚物振动缓冲装置的示意图；

图7是本发明中测试方法在管桩桩身进行测试的纵剖面示意图。

图中：1、顶部杆件，2、铰接支架，3、安置平台，4、滑动支撑板，5、液压缸，6、高压管路一，7、无线蓝牙激振盒，7a、电子激振器，7b、蓝牙接收器，7c、防水外壳A，8、无线蓝牙拾振盒，8a、电子拾振器，8b、蓝牙发射器，8c、防水外壳B，9、环状高聚物振动缓冲装置，10、预制管桩，11、液压箱，12、固定支撑板，13、支撑柱，14、调节柱体，15、外支撑杆，16、内支撑杆，17、钢管，18、小径柱体段，19、中径柱体段，20、大径柱体段， 21、有杆腔，22、液压泵，23、发动机，24、高压管路二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图7所示，一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置，包括固定支撑板 12、顶部杆件1、支撑柱13、滑动支撑板4、铰接支架2、安置平台3、钢管17、调节柱体 14、无线蓝牙激振盒7、无线蓝牙拾振盒8和数据处理装置；

所述固定支撑板12水平的设置，其尺寸小于预制管桩10的孔径，其下端面的外缘周向均匀的固定连接有四个上铰接座；

所述顶部杆件1的下端垂直的固定连接在固定支撑板12上端的中心区域；所述支撑柱 13的上端垂直的固定连接在固定支撑板12下端的中心区域；

所述滑动支撑板4水平的设置在支撑柱13的下方，其边缘上对应四个上铰接座的固定连接有四个下铰接座，其中心开设有贯穿厚度方向的导向孔；所述导向孔的内径小于支撑柱13的外径；

所述铰接支架2的数量为四组，且周向均匀的分布在支撑柱13的外围；每组铰接支架 2均由外支撑杆15和内支撑杆16组成，且外支撑杆15的上端与对应的上铰接座铰接，内支撑杆16的上端与外支撑杆15的中部铰接，内支撑杆16的下端与对应的下铰接座铰接；

所述安置平台3的数量为四个，且分别对应的设置在四组铰接支架2的下端外侧，且靠近支撑柱13的一侧均与对应的外支撑杆15的下端铰接；

所述钢管17的上端垂直的与滑动支撑板4下端的中心区域固定连接；钢管17的高度与小径柱体段18的高度相适配，当滑动支撑板4滑动到支撑柱13的下端时，钢管17的下端位于小径柱体段18下端的下侧，当钢管17的下端滑动大径柱体段20的上端时，滑动支撑板4到达小径柱体段18的下端或到位接近小径柱体段18下端的位置。

所述调节柱体14为阶梯柱状结构，其由上到下依次为小径柱体段18、中径柱体段19 和大径柱体段20；所述中径柱体段19的外径与钢管17的内径相适配，且滑动的插装于钢管17的内部，并与钢管17之间密封配合；所述小径柱体段18的上端滑动的穿过导向孔后垂直的与支撑柱13的下端中心固定连接，且小径柱体段18与导向孔之间滑动密封配合；调节柱体14、钢管17和滑动支撑板4形成液压缸5，且小径柱体段18、钢管17、滑动支撑板4、小径柱体段18和中径柱体段19之间的阶梯面形成液压缸5的有杆腔21；在钢管 17管身的上部开设有连通有杆腔21与外部空间的油口；

所述无线蓝牙激振盒7和无线蓝牙拾振盒8分别安装在相邻的两个安置平台3上，所述无线蓝牙激振盒7由电子激振器7a、蓝牙接收器7b和防水外壳A7c组成，所述电子激振器7a和蓝牙接收器7b电性连接，且二者均安装在防水外壳A7c的内部；所述无线蓝牙拾振盒8由电子拾振器8a、蓝牙发射器8b和防水外壳B8c组成，所述电子拾振器8a和蓝牙发射器8b电性连接，且二者均安装在防水外壳B8c的内部；

所述数据处理装置连接有无线通信模块，并通过无线通信模块分别与蓝牙接收器7b和蓝牙发射器8b连接。

为了方便对有杆腔进行加压和卸压作业，还包括发动机23、液压泵22和液压箱11，所述数据处理装置还与发动机23连接，所述发动机23与液压泵22同轴的连接，液压泵22 的一个油口通过高压管路一6与液压箱11连接，其另一个油口通过高压管路二24与钢管 17管身上的油口连接。

作为一种优选，还包括环状高聚物振动缓冲装置9，所述环状高聚物振动缓冲装置9的孔径不小于预制管桩10的孔径，且同轴地安装在预制管桩10的顶部。

作为一种优选，所述数据处理装置为工业计算机。

本发明中，通过使在固定支撑板的上端中心固定连接有顶部杆件，可以方便对装置整体进行吊装作业，从而可以便于实现测试过程。由多个内支撑杆和对应的多个外支撑杆铰接组成的多个铰接支架，可以作为伞骨；使支撑柱固定连接在固定支撑板的下端中心，并使调节支柱固定连接在支撑柱，可以作为伞杆；使调节支柱由上到下依次分别为小径柱体段、中径柱体段和大径柱体段，并使滑动支撑板滑动的套设在小径柱体段的外部，同时，使位于支撑柱外围的多个铰接支架中外支撑杆的上端与固定支撑板铰接，使内支撑杆的下端与滑动支撑板铰接，可以利用滑动支撑板在小径柱体段高度方向上的滑动来打开或收缩伞骨，进而能使连接在多个铰接支架中外支撑杆下端的安置平台径向扩张或收缩，这样，能方便实现测试装置整体的位置固定或位置改变。通过在调节支撑柱的外部套设钢管，并使钢管的上端与滑动支撑板的下端面固定连接，可以利用调节柱体、钢管和滑动支撑板形成液压缸，且在小径柱体段、钢管、小径柱体段和中径柱体段之间的阶梯面形成液压缸的有杆腔，这样，便可以通过向有杆腔中加压或卸压的方式驱动滑动支撑板在小径柱体段上的滑动，进而可方便的实现伞骨的扩张或收缩动作。通过在相邻的两个安置平台上安装与数据处理装置无线连接的无线蓝牙激振盒和无线蓝牙拾振盒，由于相邻的两个安置平台的夹角为九十度，这样，可以最大程度降低管桩三维效应对测试曲线的干扰，从而保证测试结果的准确性。另外，还可以方便的控制瞬态激振的施加，同时，能同步的收集反射波信号并实时发送给数据处理装置，进而能方便数据处理装置根据反射波的情况判断出预制管桩的是否存在缺陷情况。这样，伞状张合型分段式低应变完整性测试装置在管桩内部能够上下移动并提供激振和拾振位置，从而可以分段对预制管桩进行完整性测试，测试完后装置也可以回收再利用。通过防水外壳A和B的设置，可以保证无线蓝牙激振盒和无线蓝牙拾振盒能在预制管桩内部积水的工况下正常使用，进一步提高了本装置的通用性。该装置结构简单、制造成本低、自动化程度高、可靠性强，能方便的进行不同深度条件下的检测过程，可方便的收集桩底反射回来的信号，有利于快速可靠的检测出埋深较大位置处的缺陷，进而能便捷的实现预制管柱的测试作业。

本发明还提供了一种伞状张合型分段式低应变完整性测试方法，包括以下步骤：

步骤一：先使伞状张合型分段式低应变完整性测试装置竖向的设置在预制管桩10的顶部，再利用位于地面上的数据处理装置控制发动机23动作，通过驱动液压泵22工作来向液压缸5的有杆腔21进行加压；发动机23在动作后驱动液压泵22转动，并将液压箱11 中的液压油供入到有杆腔21中，进入的液压油推动滑动支撑板4向靠近支撑柱13的方向移动，滑动支撑板4移动的过程中同步带动内支撑杆16向靠近支撑柱13的方向移动，使四个铰接支架2呈伞状打开，直至四个安置平台3张开的尺寸略大于预制管桩10的孔径，并确保四个安置平台3稳定的搭置于预制管桩10的顶部；

步骤二：利用数据处理装置控制无线蓝牙激振盒7施加瞬态激振；数据处理装置通过无线通信模块给无线蓝牙激振盒7发送激振信号，蓝牙接收器7b在接收到激振信号后发送给电子激振器7a，电子激振器7a在接收到激振信号后施加瞬态激振；同时，通过无线蓝牙拾振盒8接受反射波，电子拾振器8a在接收到反射波后通过蓝牙发射器8b发送给数据处理装置；数据处理装置在接收到反射波后获得拾振曲线，并根据速度反射波特性判断桩身的完整性情况，若拾振曲线上没有缺陷段的特征波则继续进行步骤三，若检测到缺陷段的特征波则判定为当前预制管桩10为缺陷桩，并通过报警装置进行缺陷报警或通过显示屏幕进行缺陷结果显示，然后结束测试过程，并回收伞状张合型分段式低应变完整性测试装置；

步骤三：先通过数据处理装置控制发动机23动作，通过驱动液压泵22工作来对液压缸5的有杆腔21进行卸压；发动机23在动作后驱动液压泵22转动，并将有杆腔21中的液压油抽回至压液箱11中，作用于有杆腔21的负压使滑动支撑板4向靠近固定支撑板12 的方向移动，直至滑动支撑板4到达靠近小径柱体段18和中径柱体段19之间阶梯面的位置，使铰接支架2带动四个安置平台3向内收缩，使伞状张合型分段式低应变完整性测试装置恢复到闭合的状态；然后，将环状高聚物振动缓冲装置9同轴地安装在预制管桩10的顶部，再将闭合的伞状张合型分段式低应变完整性测试装置通过环状高聚物振动缓冲装置9 伸入到预制管桩10的内部，当较上一次测量位置下降10m后停止；

步骤四：利用数据处理装置控制发动机23动作，通过驱动液压泵22工作来向液压缸5 的有杆腔21进行加压；发动机23在动作后驱动液压泵22转动，并将液压箱11中的液压油供入到有杆腔21中，进入的液压油推动滑动支撑板4向靠近支撑柱13的方向移动，滑动支撑板4移动的过程中同步带动内支撑杆16向靠近支撑柱13的方向移动，使四个铰接支架2呈伞状打开，直至四个安置平台3张开的尺寸与预制管桩10的孔径相适配，并确保四个安置平台3的外缘稳固的抵在预制管桩10的内壁上，以将伞状张合型分段式低应变完整性测试装置进行可靠的固定；

步骤五：利用数据处理装置控制无线蓝牙激振盒7施加瞬态激振；数据处理装置通过无线通信模块给无线蓝牙激振盒7发送激振信号，蓝牙接收器7b在接收到激振信号后发送给电子激振器7a，电子激振器7a在接收到激振信号后施加瞬态激振；同时，通过无线蓝牙拾振盒8接受反射波，电子拾振器8a在接收到反射波后通过蓝牙发射器8b发送给数据处理装置；数据处理装置在接收到反射波后获得拾振曲线，并根据速度反射波特性判断桩身的完整性情况，若拾振曲线上没有缺陷段的特征波则继续进行步骤六，若检测到缺陷段的特征波则判定为当前预制管桩10为缺陷桩，并通过报警装置进行缺陷报警或通过显示屏幕进行缺陷结果显示，然后结束测试过程；

步骤六：先通过数据处理装置控制发动机23动作，通过驱动液压泵22工作来对液压缸5的有杆腔21进行卸压；发动机23在动作后驱动液压泵22转动，并将有杆腔21中的液压油抽回至压液箱11中，作用于有杆腔21的负压使滑动支撑板4向远离固定支撑板12 的方向移动，直至滑动支撑板4到达接近小径柱体段18和中径柱体段19之间阶梯面的位置，使铰接支架2带动四个安置平台3向内收缩，使伞状张合型分段式低应变完整性测试装置恢复到闭合的状态；然后，再次将闭合的伞状张合型分段式低应变完整性测试装置通过环状高聚物振动缓冲装置9伸入到预制管桩10的内部，当较上一次测量位置下降10m后停止；

步骤七：依次重复执行步骤四至步骤六，直至完成整桩的完整性情况测试过程。

为了方便进行控制，在步骤一、步骤三、步骤四和步骤六中，通过高压管路二24连接的压力表来获得有杆腔内部的压力信号，并实时发送给数据处理装置，数据处理装置根据压力信号获得压力值，并在压力值达到设定值时控制发动机23停止动作。

需要说明的是，分段测试的距离选定为10m是根据大量工程实践经验总结而得到的。在低应变测试中，当桩身超过10m时，速度波在桩身传递的过程衰减会较大，从而桩底反射到桩顶的特征波比较小。此外，10m的距离可以保证在管桩内部测试过程中，由激振器产生的向上传递的波动有足够的衰减，从而不会对测得的结果产生较大的干扰。

本方法中，通过驱动发动机的正反转便可以利用液压泵来对液压缸的有杆腔进行加压或卸压，从而可以方便的驱动滑动支撑板在调节支撑柱高度方向上滑动，这样，便能驱动伞骨打开或收缩。通过在预制管桩的顶部设置环状高聚物振动缓冲装置，可以用来吸收在桩身进行测试时激振产生的向上运行的速度波，这样，可以使无线蓝牙拾振盒能更精准的对反射波进行收集，也能通过无线的方式将反射波更为精准的传送给数据处理装置。利用伞状张合型分段式低应变完整性测试装置在桩身不同位置处对桩基分段进行低应变测试，克服了传统低应变测试中有效测试深度较小的问题，能使检测的精度更高。另外，通过分段式测试的方式能够测试较长预制管桩的完整性，能实现大埋深预制管桩的有效检测，同时，也适用于多种工况下预制管桩的完整性测试，这是传统低应变测试无法做到的。由于在无线蓝牙激振盒和无线蓝牙拾振盒分别布置在相邻的两个安置平台上，而相邻的两个安置平台的夹角为九十度，这样，可以最大程度降低管桩三维效应对测试曲线的干扰，从而保证测试结果的准确性。再者，在无线蓝牙激振盒和无线蓝牙拾振盒的外部分别设置防水外壳A和B，这样，该方法能够在较为复杂的工况下(如管桩内部积水时等)使用，可适用于复杂工况条件的测试过程。该测试方法的整个测试过程便于实施、自动化程度度，且可极大的降低操作人员的劳动强度。利用该测试方法连续测试多根预制管桩过程中，可以在一根预制管桩测试完毕后就可以立刻回收并投入到下一根预制管桩的测试之中，相对于传统的低应变测试方式，不仅测试结果更加准确，而且测试成本更低，更便于推广应用。

Claims (6)

1.一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置，包括固定支撑板(12)和顶部杆件(1)，其特征在于，还包括支撑柱(13)、滑动支撑板(4)、铰接支架(2)、安置平台(3)、钢管(17)、调节柱体(14)、无线蓝牙激振盒(7)、无线蓝牙拾振盒(8)和数据处理装置；

所述固定支撑板(12)水平的设置，其尺寸小于预制管桩(10)的孔径，其下端面的外缘周向均匀的固定连接有四个上铰接座；

所述顶部杆件(1)的下端垂直的固定连接在固定支撑板(12)上端的中心区域；所述支撑柱(13)的上端垂直的固定连接在固定支撑板(12)下端的中心区域；

所述滑动支撑板(4)水平的设置在支撑柱(13)的下方，其边缘上对应四个上铰接座的固定连接有四个下铰接座，其中心开设有贯穿厚度方向的导向孔；

所述铰接支架(2)的数量为四组，且周向均匀的分布在支撑柱(13)的外围；每组铰接支架(2)均由外支撑杆(15)和内支撑杆(16)组成，且外支撑杆(15)的上端与对应的上铰接座铰接，内支撑杆(16)的上端与外支撑杆(15)的中部铰接，内支撑杆(16)的下端与对应的下铰接座铰接；

所述安置平台(3)的数量为四个，且分别对应的设置在四组铰接支架(2)的下端外侧，且靠近支撑柱(13)的一侧均与对应的外支撑杆(15)的下端铰接；

所述钢管(17)的上端垂直的与滑动支撑板(4)下端的中心区域固定连接；

所述调节柱体(14)为阶梯柱状结构，其由上到下依次为小径柱体段(18)、中径柱体段(19)和大径柱体段(20)；所述中径柱体段(19)的外径与钢管(17)的内径相适配，且滑动的插装于钢管(17)的内部，并与钢管(17)之间密封配合；所述小径柱体段(18)的上端滑动的穿过滑动支撑板(4)上的导向孔后垂直的与支撑柱(13)的下端中心固定连接，且小径柱体段(18)与导向孔之间滑动密封配合；调节柱体(14)、钢管(17)和滑动支撑板(4)形成液压缸(5)，且小径柱体段(18)、钢管(17)、滑动支撑板(4)、小径柱体段(18)和中径柱体段(19)之间的阶梯面形成液压缸(5)的有杆腔(21)；在钢管(17)管身的上部开设有连通有杆腔(21)与外部空间的油口；

所述无线蓝牙激振盒(7)和无线蓝牙拾振盒(8)分别安装在相邻的两个安置平台(3)上，所述无线蓝牙激振盒(7)由电子激振器(7a)、蓝牙接收器(7b)和防水外壳A(7c)组成，所述电子激振器(7a)和蓝牙接收器(7b)电性连接，且二者均安装在防水外壳A(7c)的内部；所述无线蓝牙拾振盒(8)由电子拾振器(8a)、蓝牙发射器(8b)和防水外壳B(8c)组成，所述电子拾振器(8a)和蓝牙发射器(8b)电性连接，且二者均安装在防水外壳B(8c)的内部；

所述数据处理装置连接有无线通信模块，并通过无线通信模块分别与蓝牙接收器(7b)和蓝牙发射器(8b)连接。

2.根据权利要求1所述的一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置，其特征在于，还包括发动机(23)、液压泵(22)和液压箱(11)，所述数据处理装置还与发动机(23)连接，所述发动机(23)与液压泵(22)同轴的连接，液压泵(22)的一个油口通过高压管路一(6)与液压箱(11)连接，其另一个油口通过高压管路二(24)与钢管(17)管身上的油口连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置，其特征在于，还包括环状高聚物振动缓冲装置(9)，所述环状高聚物振动缓冲装置(9)的孔径不小于预制管桩(10)的孔径，且同轴地安装在预制管桩(10)的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置，其特征在于，所述数据处理装置为工业计算机。

5.一种伞状张合型分段式低应变完整性测试方法，包括如权利要求1至4任一项所述的一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：先使伞状张合型分段式低应变完整性测试装置竖向的设置在预制管桩(10)的顶部，再利用位于地面上的数据处理装置控制发动机(23)动作，通过驱动液压泵(22)工作来向液压缸(5)的有杆腔(21)进行加压，使四个铰接支架(2)呈伞状打开，直至四个安置平台(3)张开的尺寸略大于预制管桩(11)的孔径，并确保四个安置平台(3)稳定的搭置于预制管桩(10)的顶部；

步骤二：利用数据处理装置控制无线蓝牙激振盒(7)施加瞬态激振；同时，通过无线蓝牙拾振盒(8)接受反射波，并发送给数据处理装置；数据处理装置在接收到反射波后判断桩身的完整性情况，若没有缺陷段则继续进行步骤三，若检测到缺陷则判定为当前预制管桩(10)为缺陷桩，并通过报警装置进行缺陷报警或通过显示屏幕进行缺陷结果显示，然后结束测试过程，并回收伞状张合型分段式低应变完整性测试装置；

步骤三：先通过数据处理装置控制发动机(23)动作，通过驱动液压泵(22)工作来对液压缸(5)的有杆腔(21)进行卸压，使铰接支架(2)带动四个安置平台(3)向内收缩，使伞状张合型分段式低应变完整性测试装置恢复到闭合的状态；然后，将环状高聚物振动缓冲装置(9)同轴地安装在预制管桩(11)的顶部，再将闭合的伞状张合型分段式低应变完整性测试装置通过环状高聚物振动缓冲装置(9)伸入到预制管桩(11)的内部，当较上一次测量位置下降10m后停止；

步骤四：利用数据处理装置控制发动机(23)动作，通过驱动液压泵(22)工作来向液压缸(5)的有杆腔(21)进行加压，使四个铰接支架(2)呈伞状打开，直至四个安置平台(3)张开的尺寸与预制管桩(11)的孔径相适配，并确保四个安置平台(3)的外缘稳固的抵在预制管桩(11)的内壁上，以将伞状张合型分段式低应变完整性测试装置进行可靠的固定；

步骤五：利用数据处理装置控制无线蓝牙激振盒(7)施加瞬态激振；同时，通过无线蓝牙拾振盒(8)接受反射波，并发送给数据处理装置；数据处理装置在接收到反射判断桩身的完整性情况，若没有缺陷则继续进行步骤六，若检测到缺陷则判定为当前预制管桩(10)为缺陷桩，并通过报警装置进行缺陷报警或通过显示屏幕进行缺陷结果显示，然后结束测试过程；

步骤六：先通过数据处理装置控制发动机(23)动作，通过驱动液压泵(22)工作来对液压缸(5)的有杆腔(21)进行卸压，使铰接支架(2)带动四个安置平台(3)向内收缩，使伞状张合型分段式低应变完整性测试装置恢复到闭合的状态；然后，再次将闭合的伞状张合型分段式低应变完整性测试装置通过环状高聚物振动缓冲装置(9)伸入到预制管桩(11)的内部，当较上一次测量位置下降10m后停止；

步骤七：依次重复执行步骤四至步骤六，直至完成整桩的完整性情况测试过程。

6.根据权利要求5所述的一种伞状张合型分段式低应变完整性测试装置，其特征在于，在步骤一、步骤三、步骤四和步骤六中，通过高压管路二(24)连接的压力表来获得有杆腔内部的压力信号，并实时发送给数据处理装置，数据处理装置根据压力信号获得压力值，并在压力值达到设定值时控制发动机(23)停止动作。

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