CN116005731A - 钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法及其设备、可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法及其设备、可读存储介质，包括步骤：在待测桩孔周围布置检测设备、为所述主控机盒与所述数控绞车通电、对主控机盒、数控绞车和超声波测量探头进行测试、无线平板和主控机盒连接专用无线网络、打开、无线平板中的分析软件进行参数配置、控制超声波测量探头在待测桩孔内逐步下降并采集数据、进行参数调整直至获取到清晰的孔壁反射信号、超声波测量探头下降至待测桩孔底部后停止数据采集。本发明的钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，具有可对钻孔灌注桩成孔施工过程中的桩孔的各项参数进行检测、避免施工过程中的安全隐患以及质量隐患、安全可靠、功能稳定、方便实用等优点。

Description

钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法及其设备、可读存储介质

技术领域

本发明涉及一种混凝土灌注桩施工检测技术，尤其是一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法及其设备、可读存储介质。

背景技术

成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如果控制不好，则可能会存在塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等问题。依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。

钻孔灌注桩的成孔方法在施工过程中，会发生不同程度的垮塌。为了准确的了解施工的质量情况，是否发生垮塌以及发生垮塌的位置、垮塌的方位，需要进行钻孔灌注桩的桩孔孔径、垂直度、垮塌扩缩径位置和倾斜方位检测，以及地下连续墙槽宽、垂直度、垮塌扩缩径位置和倾斜方位检测。

在钻孔灌注桩成孔施工过程中，有很多需要注意的事项：钻孔施工成孔的质量如何，是否有塌孔，是否出现孔斜，是否会达到设计之初的深度。对桩孔的各项参数进行检测，能够减少施工过程中不必要的损失。因此需要及时检测桩孔的相关指标：孔径、孔深、垂直度、沉渣厚度等。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法及其设备、可读存储介质，以钻孔灌注桩成孔施工过程中的桩孔的各项参数进行检测、避免施工过程中的安全隐患以及质量隐患。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，其特点是，检测设备包括主控机盒、无线平板、数控绞车和超声波测量探头；所述超声波测量探头包括两对换能器；检测方法包括如下步骤：

步骤1：在待测桩孔周围布置检测设备；

步骤2：将所述主控机盒与所述数控绞车通过电缆线相连接，同时为所述主控机盒与所述数控绞车接通电源并打开电源通电；

步骤3：对主控机盒、数控绞车和超声波测量探头进行测试，确保主控机盒、数控绞车和超声波测量探头能够正常工作；

步骤4：打开无线平板，无线平板和主控机盒连接专用无线网络；

步骤5：打开所述无线平板中的分析软件，进行测试工作的参数配置；

步骤6：通过主控机盒控制数控绞车，数控绞车带动超声波测量探头在待测桩孔内逐步下降，并在下降的过程中采集待测桩孔的数据；

步骤7：通过无线平板的分析软件进行参数调整，直至获取到清晰的孔壁反射信号；

步骤8：超声波测量探头下降至待测桩孔底部后停止数据采集。

本发明的一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法的特点也在于：

优选地，所述超声波测量探头本体上设有两对换能器；所述所述两对换能器采用正交十字型方式安装于所述超声波测量探头本体之上。

优选地，所述步骤6中，超声波测量探头在下降过程中，每隔一定深度间距测量一组声时值作为该断面测点声时。

优选地，所述一组声时值包括至少四个声时值。

优选地，通过一组声时值计算断面孔径。

优选地，钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法还包括绘制孔壁剖面图的步骤。

优选地，根据所述孔壁剖面图得到待测桩孔的垂直度。

优选地，所述数控绞车上设置有深度测量装置。

本发明还公开了一种建筑施工用检测设备，包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明公开了一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法及其设备、可读存储介质，包括步骤：在待测桩孔周围布置检测设备、为所述主控机盒与所述数控绞车通电、对主控机盒、数控绞车和超声波测量探头进行测试、无线平板和主控机盒连接专用无线网络、打开、无线平板中的分析软件进行参数配置、控制超声波测量探头在待测桩孔内逐步下降并采集数据、进行参数调整直至获取到清晰的孔壁反射信号、超声波测量探头下降至待测桩孔底部后停止数据采集。

本发明能够解决现有技术中的无法准确检测钻孔灌注桩成孔孔径、垂直度、垮塌扩缩径位置和倾斜方位以及地下连续墙槽宽、垂直度、垮塌扩缩径位置和倾斜方位等问题，能够实现施工过程中对施工质量的控制，从而避免施工过程中因施工质量不达标带来的质量隐患以及由于隐患带来的事故危害和经济损失。

本发明利用无线传输、软件操控、超声波等技术，设计了一种由主控机盒、无线平板、数控绞车、超声波测量探头所组成的检测设备，其设计合理、安全可靠、功能稳定、方便实用，完全能够实现施工的质量保证和安全性，为避免施工过程中的安全隐患以及质量隐患，以及避免由于隐患带来的事故危害和经济损失提供了保障。

本发明的钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法及其设备、可读存储介质，可以对钻孔灌注桩成孔施工过程中的桩孔的各项参数进行检测，能够避免施工过程中的安全隐患以及质量隐患；本发明具有安全可靠、功能稳定、方便实用等优点。

附图说明

图1为本发明的检测设备的工作示意图；

图2为本发明的主控机盒、无线平板以及数控绞车的关系示意图。

图3为本发明的主控机盒与控绞车的关系示意图；

图4为本发明的主控机盒、无线平板以及超声波测量探头的关系示意图；

图5为本发明的主控机盒、数控绞车以及超声波测量探头的关系示意图；

图6为本发明的超声波测量探头的检测原理图。

图7为本发明的孔径计算示意图；

图8为本发明的垂直度计算示意图。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1-图8，本发明的一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，所需要配置的检测设备包括主控机盒、无线平板、数控绞车和超声波测量探头1；所述超声波测量探头1包括两对换能器；检测方法包括如下步骤：

步骤1：在待测桩孔周围布置检测设备；

将所述主控机盒、所述数控绞车、所述超声波测量探头1等设备放置在适当位置；其中将所述数控绞车和超声波测量探头1放置在待测桩孔的孔口或者槽的中心位置，公差不超过5cm；数控绞车位于待测桩孔的孔口之上，所述超声波测量探头1位于待测桩孔中心，可以沿着待测桩孔下降至待测桩孔的孔底。

步骤2：将所述主控机盒与所述数控绞车通过电缆线相连接，同时为所述主控机盒与所述数控绞车接通电源并打开电源通电；

将所述主控机盒与所述数控绞车的连接接口连接完成；将所述数控绞车连接220V电源，将所述主控机盒电源打开；

步骤3：对主控机盒、数控绞车和超声波测量探头进行测试，确保主控机盒、数控绞车和超声波测量探头能够正常工作；

测试所述主控机盒是否能够正常控制数控绞车和超声波测量探头，测试数控绞车是否能够正常运转，超声波测量探头是否能够正常升降。如果数控绞车不能正常运转或超声波测量探头不能正常升降，要检查相关主控机盒、数控绞车以及主控机盒与数控绞车的连接线是否正常连接，直至确保主控机盒、数控绞车和超声波测量探头能够正常进行测量工作；

步骤4：打开无线平板，无线平板和主控机盒连接专用无线网络；

将所述无线平板打开，并连接专用无线网络，同时将所述主控机盒连接专用无线网络，确保无线平板和主控机盒之间能够正常通信，二者之间能够实现数据传输。

步骤5：打开所述无线平板中的分析软件，进行测试工作的参数配置；

打开所述无线平板中的配套分析软件，在配套分析软件中正确设置各项参数(例如：测点间距：500ms、200ms；编码间距：0.929mm；探头直径：130mm；低电量报警：5.5V；孔径范围：小于2.8米、大于2.8米；以及工程名称、孔槽编号、设计孔深、施工孔深、设计孔径、项目类型等参数)，启动测试软件，以能够随时开始测试工作。

步骤6：通过主控机盒控制数控绞车，数控绞车带动超声波测量探头在待测桩孔内逐步下降，并在下降的过程中采集待测桩孔的数据；

所述数控绞车开始工作，所述超声波测量探头在待测桩孔内逐渐下降，超声波测量探头保持稳定的下降速度，并开始采集相应数据。

步骤7：通过无线平板的分析软件进行参数调整，直至获取到清晰的孔壁反射信号；

同时在所述无线平板中的配套分析软件中，调整信号增益，以便得到待测桩孔内的清晰的孔壁反射信号。

步骤8：超声波测量探头下降至待测桩孔底部后停止数据采集。

所述超声波测量探头下放至待测桩孔的孔底，自动停止采集数据，并保持实测数据。

具体实施时，所述超声波测量探头本体上设有两对换能器；所述所述两对换能器采用正交十字型方式安装于所述超声波测量探头本体之上。

具体实施时，所述步骤6中，超声波测量探头在下降过程中，每隔一定深度间距测量一组声时值作为该断面测点声时。

具体实施时，所述一组声时值包括至少四个声时值。

具体实施时，通过一组声时值计算断面孔径。在特定深度之处，通过该位置测量的一组声时值的四个声时值数据(超声波测量探头两方向相反的换能器至孔壁的距离)，来计算该位置的断面孔径。

一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法还包括绘制孔壁剖面图的步骤。

本发明中，在超声波测量探头上共布置两对换能器，两对换能器呈正交十字探型安装。两对换能器检测桩孔的两个方向的孔壁剖面。当超声波测量探头下到孔内某高程测点，测量超声波测量探头两方向相反的换能器至孔壁的距离，测得两路声波分别在路径上的往返传播时间，桩孔在该断面测点的孔径径即为两路声波往返传播时间相加，然后乘以泥浆的声波速度，再加上相反换能器的发射(接收)面之间的距离。

所述数控绞车将超声波测量探头从孔口下降至孔底，超声波测量探头在下降过程中，每隔一定深度间距测量一组(四个)声时值作为该断面测点声时，无线平板记录下不同高程的测点声时值并计算断面孔径。当超声波测量探头完成一次下降过程，无线平板即可绘出测量孔的孔壁剖面图。

具体实施时，根据所述孔壁剖面图得到待测桩孔的垂直度。

当所述提升机构在提升超声波测量探头的过程中保持吊点不变且电缆垂直，那么通过所测的桩孔壁剖面图可以得到桩孔的垂直度。

具体实施时，所述数控绞车上设置有深度测量装置。

本发明还公开了一种建筑施工用检测设备，其包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8中任一项所述的钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法。

本发明的钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法及检测设备、计算机可读存储介质，将主控机盒、无线平板、数控绞车、超声波测量探头1等组件组成用于钻孔灌注桩施工的桩孔检测中，如图6所示。其中，主控机盒用于控制数控绞车以及超声波测量探头，从孔口匀速下降，并能获取超声波测量探头下放深度，采集超声信号；无线平板通过无线网络与数控绞车连接，无线平板安装安装配套分析软件，通过配套分析软件和主控机盒控制数控绞车和超声波测量探头，无线平板可与多种型号的激光打印机直联，实现现场结果打印输出。

如图2所示，无线平板接收主控机盒传送的数据，并将数据传送给主控机盒，主送机盒接收数控绞车传送的数据，并将数据传送给数控绞车。

如图3所示，主送机盒接收数控绞车传送的数据，并将数据传送给数控绞车，数控绞车包含深度测量装置和提升机构。

如图4所示，为主控机盒、无线平板以及超声波测量探头之间进行数据交换的示意图。

如图5所示，为主控机盒、数控绞车以及超声波测量探头的之间进行数据交换的示意图。

如图6为超声波测量探头的检测原理图。超声波测量探头1上共布置两对换能器，两对换能器成正交十字探型安装，检测钻孔两个方向的孔壁剖面。以一个剖面上的两个探头测量为例(如图6)，探头下降到孔内某高程测点，测量探头两方向相反的换能器至孔壁的距离为L₁、L₂，测得声波在路径L₁、L₂上的往返传播时间分别为t₁、t₂，如泥浆的声波速度为c(c可通过实测得到)，那么有：L₁＝(c*t₁)/2，L₂＝(c*t₂)/2。

桩孔在该断面测点的孔径D，则D＝L₁+L₂+d，其中d为两方向相反换能器的反射(接收)面之间的距离。同样方法可测得钻孔在该断面另一方向测点剖面的孔径。

图7-8分别为本发明的孔径、垂直度计算示意图。

1、泥浆波速的测定

井径、垂直度检测中的一项重要工作是测定泥浆的波速：波速测定一般是在所测孔的端口进行，根据端口所测的声时值和丈量的孔井径，就可以得到泥浆的波速值。

2、孔径、垂直度计算

超声成孔检测仪测量孔径、垂直度主要通过声学参数计算法对测量结果进行判断。声学参数计算是利用测量得到的声学参数值，通过计算得到桩孔深度上每一测点的孔径、垂直度的具体值，该方法的优点是比较精确。

①孔径计算

测量原理中叙述的关于孔径的计算方法是基于声波探头处于孔轴的中心点位置上。但在实际测量中，探头大多数情况下是偏离孔轴中心的，此时测量的孔径剖面测点并未通过孔径方向，因此需要通过一定的计算方法求得实际孔径值。

如图7所示，假设已测得孔某位置深度上探头中心与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ这四个方向孔壁的距离l₁、l₂、l₃、l₄值，O为桩孔中心点，O′点为探头中心点。

当l₁≥l₂，l₃≥l₄时：

式(1)中：l₁为探头换能器方向Ⅰ至孔壁的水平距离；

l ₂为探头换能器方向Ⅱ至孔壁的水平距离；

l ₃为探头换能器方向Ⅲ至孔壁的水平距离；

l ₄为—探头换能器方向Ⅳ至孔壁的水平距离；

D为桩孔的平均直径。

当l ₂≥l ₁、l ₄≥l ₃或其它情况时，同以上方法一样可以求得孔径的平均值。只要在计算机进行数据处理时，在程序中对l₁、l₂、l₃、l₄的大小加以判别，采用相应的公式就可以求得孔径平均值D。

②垂直度的计算

计算方法如图8所示，图中O为探头中心点，O_o为第一测点孔轴中心点，O_n为测点孔轴中心点。设第一个测点时声波探头中心相对于孔轴中心点的偏离坐标为X_o、Y_o，第n个测点时声波探头中心相对于孔轴中心点的偏离坐标为X_n、Y_n，那么则有下式(2)：

X_o＝l_1o-(l_1o+l_2o)/2

Y_o＝l_3o-(l_3o+l_4o)/2

X_n＝l_1n-(l_1n+l_2n)/2

Y_n＝l_3n-(l_1n+l_4n)/2                  (2)

上式(2)中：l_1o、l_2o、l_3o、l_4o为第一个测点时，探头中心沿水平方向至孔壁的四个方向的测距值；

l_1n、l_2n、l_3n、l_4n——第n个测点时，探头中心沿水平方向至孔壁的四个方向的测距值。

其某位置的第n个测点时的偏心距为E_n，有下式(3)：

那么在第n个测点时的垂直度K_n为：K_n＝E_n/H_n×100％，其中H_n为第n个测点的孔深值。

③沉渣测量

沉渣是孔底沉积颗粒物质，它的电阻率与泥浆、水等物质的电阻率不同，通过测量孔底电阻率的变化，就可测出沉渣的厚度。在探管下端安装2个电极，当电极埋入沉渣中时，通电即可测出此时周围物质的电阻率；当探管提升出沉渣进入泥浆时，又可测出此时泥浆的电阻率，从电阻率变化曲线上可定出沉渣厚度。

数控绞车包含提升机构、深度测量装置等设备，同时连接主控机盒，接收主控机盒的指令控制提升机构和深度测量装置，并接收深度测量装置传送的数据；超声波测量探头接收主控机盒的指令发射超声波信号实现检测目的。

本发明适用于钻孔灌注桩成孔孔径、垂直度、垮塌扩缩径位置和倾斜方位检测，以及地下连续墙槽宽、垂直度、垮塌扩缩径位置和倾斜方位检测；本发明设计合理、安全可靠、功能稳定、方便实用。

本发明可以准确检测桩孔的垂直度，确保桩孔垂直度是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将可能无法顺利沉放。通过实测桩孔的孔径、孔深、垂直度和沉渣厚度指标，判定成孔质量是否满足相关技术标准和设计要求。

对于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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，其特征是，检测设备包括主控机盒、无线平板、数控绞车和超声波测量探头(1)；所述超声波测量探头(1)包括两对换能器；检测方法包括如下步骤：

步骤1：在待测桩孔周围布置检测设备；

步骤2：将所述主控机盒与所述数控绞车通过电缆线相连接，同时为所述主控机盒与所述数控绞车接通电源并打开电源通电；

步骤3：对主控机盒、数控绞车和超声波测量探头进行测试，确保主控机盒、数控绞车和超声波测量探头能够正常工作；

步骤4：打开无线平板，无线平板和主控机盒连接专用无线网络；

步骤5：打开所述无线平板中的分析软件，进行测试工作的参数配置；

步骤6：通过主控机盒控制数控绞车，数控绞车带动超声波测量探头在待测桩孔内逐步下降，并在下降的过程中采集待测桩孔的数据；

步骤7：通过无线平板的分析软件进行参数调整，直至获取到清晰的孔壁反射信号；

步骤8：超声波测量探头下降至待测桩孔底部后停止数据采集。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，其特征是，所述超声波测量探头本体上设有两对换能器；所述所述两对换能器采用正交十字型方式安装于所述超声波测量探头本体之上。

3.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，其特征是，所述步骤6中，超声波测量探头在下降过程中，每隔一定深度间距测量一组声时值作为该断面测点声时。

4.根据权利要求3所述的一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，其特征是，所述一组声时值包括至少四个声时值。

5.根据权利要求3所述的一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，其特征是，通过一组声时值计算断面孔径。

6.根据权利要求3所述的一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，其特征是，还包括绘制孔壁剖面图的步骤。

7.根据权利要求6所述的一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，其特征是，根据所述孔壁剖面图得到待测桩孔的垂直度。

8.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法，其特征是，所述数控绞车上设置有深度测量装置。

9.一种建筑施工用检测设备，其特征是，包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8中任一项所述的钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法。

10.一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的钻孔灌注桩施工的桩孔检测方法。

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