CN210315701U - 用于载体桩的三击贯入度测量系统 - Google Patents

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杜翠
张千里
陈锋
刘杰
程远水
郭增强
李中国
王仲锦
王立军
王鹏程
郭浏卉
张兴增
张青波
崔维孝
杨常所
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Abstract

本实用新型提供了用于载体桩的三击贯入度测量系统，其包括：波形接收装置，其用于接收在夯击过程中产生的弹性波，其中，波形接收装置的数量为至少三个；距离测量装置，其用于测量每个波形接收装置分别与桩孔的直线距离；桩头深度模块，其与波形接收装置以及距离测量装置通信，用于依据弹性波以及直线距离，计算得到桩头深度；三击贯入度模块，其与桩头深度模块通信，用于依据桩头深度，测定三击贯入度。本实用新型包含波形接收装置、距离测量装置、桩头深度模块以及三击贯入度模块，能够自动化地在施工过程中测定三击贯入度，不干扰施工过程，随夯击同步进行，摆脱了人工测量的繁琐过程，测量精度高，测量过程方便快捷，节约施工成本和时间。

Description

用于载体桩的三击贯入度测量系统
技术领域
本实用新型涉及土木工程领域，具体地说，涉及一种用于载体桩的三击贯入度测量系统。
背景技术
载体桩是一种桩基形式，工作原理是选择建筑物地层下部稳定的、土性较好的土层作为被加固土层，以桩端土体为研究对象，利用柱锤冲击成孔、沉管，当沉管到设计标高时，对桩端连续进行填充料(由挤密土体、夯实填充物和水泥拌合物三部分构成向地基传递上部荷载的复合体简称载体)填料后夯实。为了控制载体的质量，载体桩设计规程规定用三击贯入度作为载体质量的控制指标。
现有技术中，测定三击贯入度都是依靠人工用尺子在打桩机的下料口量钢丝绳测量得到。人工测量的精度可能存在偏差，且测量过程较复杂。
因此，本实用新型提供了一种用于载体桩的三击贯入度测量系统。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种用于载体桩的三击贯入度测量系统，所述系统包括：
波形接收装置，其用于接收在夯击过程中产生的弹性波，其中，所述波形接收装置的数量为至少三个；
距离测量装置，其用于测量每个波形接收装置分别与桩孔的直线距离；
桩头深度模块，其与所述波形接收装置以及所述距离测量装置通信，用于依据所述弹性波以及所述直线距离，计算得到桩头深度；
三击贯入度模块，其与所述桩头深度模块通信，用于依据所述桩头深度，测定三击贯入度。
根据本实用新型的一个实施例，所述波形接收装置包含：
时间测定模块，其用于记录每个波形接收装置接收到弹性波的时刻。
根据本实用新型的一个实施例，所述桩头深度模块包含：
时间差计算单元，其与所述时间测定模块通信，用于依据每个波形接收装置接收到弹性波的时刻，计算得到时间差。
根据本实用新型的一个实施例，所述时间差计算单元通过以下公式计算得到所述时间差：
△T1＝T2–T1
△T2＝T3–T1
其中，△T1表示第一时间差，△T2表示第二时间差，T2表示第二波形接收装置接收到弹性波的时刻，T1表示第一波形接收装置接收到弹性波的时刻，T3表示第三波形接收装置接收到弹性波的时刻。
根据本实用新型的一个实施例，所述桩头深度模块包含：
计算单元，其与所述时间差计算单元通信，用于通过所述时间差以及每个波形接收装置分别与桩孔的直线距离，计算得到所述桩头深度。
根据本实用新型的一个实施例，所述计算单元通过以下公式计算得到所述桩头深度：
Figure BDA0002098999720000021
Figure BDA0002098999720000022
Figure BDA0002098999720000023
其中，V表示所述弹性波的波速，H表示所述桩头深度，LMA表示所述第一波形接收装置与桩孔的直线距离，LMB表示所述第二波形接收装置与桩孔的直线距离，LMC表示所述第三波形接收装置与桩孔的直线距离。
根据本实用新型的一个实施例，所述三击贯入度模块包含：
测定单元，其用于依据第一次夯击后所述桩头深度模块计算得到的桩头深度以及第四次夯击后所述桩头深度模块计算得到的桩头深度，计算得到所述三击贯入度。
根据本实用新型的一个实施例，所述测定单元通过以下公式计算得到所述三击贯入度：
X＝H4-H1
其中，X表示所述三击贯入度，H4表示第四次夯击后所述桩头深度模块计算得到的桩头深度，H1表示第一次夯击后所述桩头深度模块计算得到的桩头深度。
根据本实用新型的一个实施例，所述波形接收装置采用检波器。
根据本实用新型的一个实施例，所述距离测量装置采用激光测距仪。
本实用新型提供的用于载体桩的三击贯入度测量系统包含波形接收装置、距离测量装置、桩头深度模块以及三击贯入度模块，能够自动化地在施工过程的任意时刻测定三击贯入度，不干扰施工过程，随夯击同步进行，摆脱了人工测量的繁琐过程，测量精度高，测量过程方便快捷，节约施工成本和时间。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例共同用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1显示了根据本实用新型的一个实施例的用于载体桩的三击贯入度测量系统结构框图；
图2显示了根据本实用新型的一个实施例的用于载体桩的三击贯入度测量系统在测量桩头深度时的现场示意图；以及
图3显示了根据本实用新型的一个实施例的用于载体桩的三击贯入度测量系统在测量桩头深度时的数学结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本实用新型实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
图1显示了根据本实用新型的一个实施例的用于载体桩的三击贯入度测量系统结构框图。如图1所示，测量系统100包含波形接收装置101、距离测量装置102、桩头深度模块103以及三击贯入度模块104。
其中，波形接收装置101用于接收在夯击过程中产生的弹性波，其中，波形接收装置的数量为至少三个。
其中，距离测量装置102用于测量每个波形接收装置分别与桩孔的直线距离。
其中，桩头深度模块103与波形接收装置101以及距离测量装置102通信，用于依据弹性波以及直线距离，计算得到桩头深度。
其中，三击贯入度模块104与桩头深度模块通信，用于依据桩头深度，测定三击贯入度。
在一个实施例中，波形接收装置101包含：时间测定模块，其用于记录每个波形接收装置接收到弹性波的时刻。
在一个实施例中，桩头深度模块103包含：时间差计算单元，其与时间测定模块通信，用于依据每个波形接收装置接收到弹性波的时刻，计算得到时间差。
在一个实施例中，时间差计算单元通过以下公式计算得到时间差：
△T1＝T2–T1
△T2＝T3–T1
其中，△T1表示第一时间差，△T2表示第二时间差，T2表示第二波形接收装置接收到弹性波的时刻，T1表示第一波形接收装置接收到弹性波的时刻，T3表示第三波形接收装置接收到弹性波的时刻。
在一个实施例中，桩头深度模块103包含：计算单元，其与时间差计算单元通信，用于通过时间差以及每个波形接收装置分别与桩孔的直线距离，计算得到所述桩头深度。
在一个实施例中，计算单元通过以下公式计算得到桩头深度：
Figure BDA0002098999720000041
Figure BDA0002098999720000042
Figure BDA0002098999720000043
其中，V表示弹性波的波速，H表示桩头深度，LMA表示第一波形接收装置与桩孔的直线距离，LMB表示第二波形接收装置与桩孔的直线距离，LMC表示第三波形接收装置与桩孔的直线距离。
在一个实施例中，三击贯入度模块104包含：测定单元，其用于依据第一次夯击后桩头深度模块计算得到的桩头深度以及第四次夯击后桩头深度模块计算得到的桩头深度，计算得到三击贯入度。
在一个实施例中，测定单元通过以下公式计算得到三击贯入度：
X＝H4-H1
其中，X表示三击贯入度，H4表示第四次夯击后桩头深度模块计算得到的桩头深度，H1表示第一次夯击后桩头深度模块计算得到的桩头深度。
在一个实施例中，波形接收装置采用检波器。
在一个实施例中，距离测量装置采用激光测距仪。
图2显示了根据本实用新型的一个实施例的用于载体桩的三击贯入度测量系统在测量桩头深度时的现场示意图。其中，A表示第一波形接收装置，B表示第二波形接收装置，C表示第三波形接收装置，201表示柱锤，202表示载体。
当波形接收装置101(检波器)的数量为至少3个时，可以通过弹性波数据进行分析，计算得到桩头深度，进而测定三击贯入度。
在进行三击贯入度现场检测时，开启检测仪器，利用柱锤夯击作为发射源，产生弹性波，波形接收装置接收到来自桩底的透射波信号，随着柱锤多次夯击，重复激发接收。
如图3，计算桩头深度至少需要3个波形接收装置101的数据，利用任意单次夯击的波形。待测值为桩头深度H＝LMN，波形接收装置101能够测得的数据为：第一波形接收装置A、第二波形接收装置B、第三波形接收装置C这3个波形接收装置接收到的波形的时刻T1、T2、T3。
假定三角形区域的地下空间弹性波波速均匀，可得出如下方程组：
V×TNA＝LNA
V×TNB＝LNB
V×TNC＝LNC
其中，V表示波速，TNA、TNB、TNC分别表示弹性波在NA、NB、NC传播的时间，LNA、LNB、LNC分别表示第一波形接收装置A、第二波形接收装置B、第三波形接收装置C与位置N(桩头)的直线距离。
因波形接收装置101可能无法测得准确的触发时间，波形在NA、NB、NC传播的准确时间TNA、TNB、TNC无法获取，但可根据测得的接收波形时刻，得出2个时间差。
△T1＝T2–T1
△T2＝T3–T1
其中，△T1表示第二波形接收装置B与第一波形接收装置A接收到弹性波的时间差，△T2表示第三波形接收装置C与第一波形接收装置A接收到弹性波的时间差，T2表示第二波形接收装置接收到弹性波的时刻，T1表示第一波形接收装置接收到弹性波的时刻，T3表示第三波形接收装置接收到弹性波的时刻。
由于：
△T1＝TNB-TNA
△T2＝TNC-TNA
可将方程组改为：
V×TNA＝LNA
V×(△T1+TNA)＝LNB
V×(△T2+TNA)＝LNC
将LNA、LNB、LNC用H表示，如，
Figure BDA0002098999720000061
则方程组可改为：
Figure BDA0002098999720000062
Figure BDA0002098999720000063
Figure BDA0002098999720000064
上述方程组中，已知量为第一时间差△T1、第二时间差△T2、第一波形接收装置与桩孔的直线距离LMA、第二波形接收装置与桩孔的直线距离LMB、第三波形接收装置与桩孔的直线距离LMC，方程组未知量为V、TNA、H，以上3个方程3个未知量，运用数学运算即可解出H。
在得到桩头深度H后，通过测定单元依据第一次夯击后桩头深度模块计算得到的桩头深度以及第四次夯击后桩头深度模块计算得到的桩头深度，计算得到三击贯入度。
测定三击贯入度的公式如下：
X＝H4-H1
其中，X表示三击贯入度，H4表示第四次夯击后桩头深度模块计算得到的桩头深度，H1表示第一次夯击后桩头深度模块计算得到的桩头深度。
另外，在施工过程中，需要遵守的土木工程领域规范包含：《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)、《铁路工程基桩检测技术规程》(TB 10218-2008)以及《公路工程基桩动测技术规程》(JTG/T F81-01-2004)。
综上，本实用新型提供的用于载体桩的三击贯入度测量系统包含波形接收装置、距离测量装置、桩头深度模块以及三击贯入度模块，能够自动化地在施工过程的任意时刻测定三击贯入度，不干扰施工过程，随夯击同步进行，摆脱了人工测量的繁琐过程，测量精度高，测量过程方便快捷，节约施工成本和时间。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然上述示例用于说明本实用新型在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本实用新型由所附的权利要求书来限定。

Claims (10)

1.一种用于载体桩的三击贯入度测量系统，其特征在于，所述系统包括：
波形接收装置，其用于接收在夯击过程中产生的弹性波，其中，所述波形接收装置的数量为至少三个；
距离测量装置，其用于测量每个波形接收装置分别与桩孔的直线距离；
桩头深度模块，其与所述波形接收装置以及所述距离测量装置通信，用于依据所述弹性波以及所述直线距离，计算得到桩头深度；
三击贯入度模块，其与所述桩头深度模块通信，用于依据所述桩头深度，测定三击贯入度。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波形接收装置包含：
时间测定模块，其用于记录每个波形接收装置接收到弹性波的时刻。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述桩头深度模块包含：
时间差计算单元，其与所述时间测定模块通信，用于依据每个波形接收装置接收到弹性波的时刻，计算得到时间差。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述时间差计算单元通过以下公式计算得到所述时间差：
△T1＝T2–T1
△T2＝T3–T1
其中，△T1表示第一时间差，△T2表示第二时间差，T2表示第二波形接收装置接收到弹性波的时刻，T1表示第一波形接收装置接收到弹性波的时刻，T3表示第三波形接收装置接收到弹性波的时刻。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述桩头深度模块包含：
计算单元，其与所述时间差计算单元通信，用于通过所述时间差以及每个波形接收装置分别与桩孔的直线距离，计算得到所述桩头深度。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述计算单元通过以下公式计算得到所述桩头深度：
Figure FDA0002098999710000021
Figure FDA0002098999710000022
Figure FDA0002098999710000023
其中，V表示所述弹性波的波速，H表示所述桩头深度，LMA表示所述第一波形接收装置与桩孔的直线距离，LMB表示所述第二波形接收装置与桩孔的直线距离，LMC表示所述第三波形接收装置与桩孔的直线距离。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三击贯入度模块包含：
测定单元，其用于依据第一次夯击后所述桩头深度模块计算得到的桩头深度以及第四次夯击后所述桩头深度模块计算得到的桩头深度，计算得到所述三击贯入度。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述测定单元通过以下公式计算得到所述三击贯入度：
X＝H4-H1
其中，X表示所述三击贯入度，H4表示第四次夯击后所述桩头深度模块计算得到的桩头深度，H1表示第一次夯击后所述桩头深度模块计算得到的桩头深度。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波形接收装置采用检波器。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述距离测量装置采用激光测距仪。
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