一种钻孔灌注桩的成孔质量检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及土木工程基桩检测技术领域，尤其涉及一种钻孔灌注桩的成孔质量检测装置及其检测方法。

背景技术

钻孔桩是建筑物常用的基桩形式之一，它将上部结构的荷载传递到深层稳定的土层或岩层上。减少基础和建筑物的不均匀沉降。钻孔桩的施工分为成孔和成桩两部分，其中成孔是钻孔桩施工的第一个环节。它的作业过程由于是在地下、水下完成，质量控制难度大，复杂的地质条件或施工中的失误都有可能产生塌孔、缩径、桩孔偏斜、沉渣过厚等问题。成孔质量的好坏直接影响到混凝土浇注后的成桩质量；桩孔径偏小则使得成桩的侧摩阻力、桩尖端承力减少，整桩的承载能力降低；桩孔扩针导致成桩上部侧阻力增大，而下部侧阻力不能完全发挥，同时单桩的混凝土浇注量增加，费用提高；桩孔偏斜在一定程度上改变了桩竖向承载受力特性，削弱了桩基承载力的有效发挥，并且孔斜还易产生吊放钢筋笼困难、塌孔、钢筋保护层厚度不足等问题；桩底沉渣过厚使桩长减站，对于端承桩则直接影响桩尖的端承能力。因此，钻孔桩在混凝土浇注前进行成孔质量检测对于控制成桩质量显得尤为重要。

公开号为CN106545329B的钻孔桩成孔质量检测装置及方法，它的成孔检测主机的流体密度信号输入接口、超声通信接口、三维姿态接口依次通过收放线盘的电缆转节点和电缆总线分别连接流体密度传感器、超声发射接收传感器和三维姿态传感器；电缆总线缠绕在收放线盘上由收放线盘控制收放线，电缆总线在深度计数滑轮上进行收放，深度计数滑轮对电缆总线的收放线长度进行记录，深度计数滑轮的深度反馈信号输出端连接成孔检测主机；GPS传感器位于探头的正上方，GPS传感器的信号输出端连接成孔检测主机的GPS信号输入端。本发明可对钻孔桩成孔的孔径、孔深、垂直度、全孔泥浆密度、沉渣厚度、钻孔倾斜方向和孔口坐标等参数进行检测，确保钻孔桩成孔质量可靠。

但是还存在着现有自动化程度较低，对数据处理不便，导致工作效率较低。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种钻孔灌注桩的成孔质量检测装置及其检测方法，包括：井口架，滑轮，所述滑轮置于钻孔中心并用C型轧头固定所述井口架上，所述滑轮用于放置线缆，将检测设备器送入钻孔中；

绞车，所述绞车设置在井口架上，且离井口有一定距离，所述绞车用于将测定仪器送入指定检测位置和从钻孔中取出；

数字采集记录仪，所述数字采集记录仪通过导线与所述绞车集流环上的插座连接，所述数字采集记录仪用于将采集的信号数字化，所述绞车通过电缆穿过滑轮与检测设备连接。

作为上述技术方案的进一步描述：所述数字采集记录仪通过导线与计算机连接，所述计算机通过导线与打印机连接，所述计算机将采集记录仪采集的信息通过打印机进行打印。

作为上述技术方案的进一步描述：所述检测设备为井径仪、沉渣测定仪或测斜仪。

作为上述技术方案的进一步描述：所述电缆的通用密封接头中两只“O”型圈应抹少许黄油，再与检测设备连接。

作为上述技术方案的进一步描述：所述电缆采用高强度电缆。

作为上述技术方案的进一步描述：所述井口架放置在所述钻孔上方的地坪上。

作为上述技术方案的进一步描述：所述检测设备不与孔壁接触，且位于所述钻孔中心轴处。

作为上述技术方案的进一步描述：所述绞车安置应正对井口架中心线上，且离井口有一定距离。

作为上述技术方案的进一步描述：所述检测设备与电缆之间的连接方式为可拆卸连接。

一种钻孔灌注桩的成孔质量检测方法，

S1：将检测设备和绞车固定连接在电缆两端；

S2：数字采集记录仪“测量转换”开关选择“井径”、“测斜”和“沉渣”档位的一种，然后打开电源，从软件主菜单窗体进入孔径测量窗体进行孔径测量、垂直度测量窗体进行垂直度测量或者沉渣测量窗体进行沉渣厚度测量；

S3：开动绞车，通过滑轮和电缆将检测设备送入钻孔进行检测；

S4：通过计算机控制打印机打印出检测数据；

S5：通过对应的计算方法进行计算数据；

S6：完成成孔质量检测。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1、本发明通过数字采集记录仪用于将采集的信号数字化，然后由计算机将采集记录仪采集的信息通过打印机进行打印，现场打印资料，实现灌注桩成孔检测的数字化，具有操作简便，资料存储和处理方便、快捷，可大大提高工程检测工作中的效率和质量。

2、本发明通过数字采集记录仪切换孔径测量、垂直度测量和沉渣厚度测量，一体化检测，操作简单，方便检测。

3、本发明通过仪器占地面积小，方便适应现场环境，可操作性高。

附图说明

图1为为本发明结构使用状态示意图。

图例说明：

1、井口架；2、滑轮；3、绞车；4、数字采集记录仪；5、电缆；6、检测设备；7、计算机；8、打印机；9、井径仪；10、沉渣测定仪；11、测斜仪；12、钻孔；13、地坪；14、孔壁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，本发明的一种钻孔灌注桩的成孔质量检测装置及其检测方法，包括井口架1，滑轮2，滑轮2置于钻孔12中心并用C型轧头固定井口架1上，滑轮2用于放置线缆，将检测设备器送入钻孔12中；绞车3，绞车3设置在井口架1上，且离井口有一定距离，绞车3用于将测定仪器送入指定检测位置和从钻孔12中取出；数字采集记录仪4，数字采集记录仪4通过导线与绞车3集流环上的插座连接，数字采集记录仪4用于将采集的信号数字化，绞车3通过电缆5穿过滑轮2与检测设备6连接，绞车34可采用JC-1B恒速电动绞车，数字采集记录仪4可采用JJC-1D数字采集记录仪。

如图1所示，数字采集记录仪4通过导线与计算机7连接，计算机7通过导线与打印机8连接，计算机7将采集记录仪4采集的信息通过打印机8进行打印；通过数字采集记录仪4用于将采集的信号数字化，然后由计算机7将采集记录仪4采集的信息通过打印机8进行打印，现场打印资料，实现灌注桩成孔检测的数字化，具有操作简便，资料存储和处理方便、快捷，可大大提高工程检测工作中的效率和质量。

实施例二：

如图1所示，在实施例一的基础上，S1：将检测设备6和绞车3固定连接在电缆5两端；S2：数字采集记录仪4“测量转换”开关选择“井径”、“测斜”和“沉渣”档位的一种，然后打开电源，从软件主菜单窗体进入孔径测量窗体进行孔径测量、垂直度测量窗体进行垂直度测量或者沉渣测量窗体进行沉渣厚度测量；S3：开动绞车3，通过滑轮2和电缆5将检测设备6送入钻孔12进行检测；S4：通过计算机7控制打印机8打印出检测数据；S5：通过对应的计算方法进行计算数据；S6：完成成孔质量检测；通过数字采集记录仪4切换孔径测量、垂直度测量和沉渣厚度测量，一体化检测，操作方便、简单，采用计算机7、数字采集记录仪4、井径仪9、沉渣测定仪10和测斜仪11和各种必需的配套装备组合而成，具有良好的配套性和可操作性。

如图1所示，在本实施例中，检测设备6为井径仪9、沉渣测定仪10或测斜仪11，检测设备6不限于本申请中记载的仪器，电缆5的通用密封接头中两只“O”型圈应抹少许黄油，再与检测设备6连接，电缆5采用高强度电缆，井口架1放置在钻孔12上方的地坪13上，检测设备6不与孔壁14接触，且位于钻孔12中心轴处，绞车3安置应正对井口架1中心线上，且离井口有一定距离，检测设备6与电缆5之间的连接方式为可拆卸连接；井径仪9可采用JJY-2井径仪，沉渣测定仪10可采用JNC-1沉渣测定仪，测斜仪11可采用JJM-1高精度斜测仪。

实施例三：

在实施例一、二的基础上，本发明提供一种技术方案：

使用实施例一、二中的设备检测孔径的方法，包括如下步骤：S1：用配备的连接线将数字采集记录仪4后板的“绞车”航空插座与绞车3集流环上5芯航空插座连接好，再将电缆通用密封接头与井径仪9对接。数字采集记录仪4“测量转换”开关选择“井径”档位，打开数字采集记录仪4、计算机电源，待计算机系统启动后运行灌注桩孔径检测系统测试软件；S2：从软件主菜单窗体进入标定窗体，点击本窗体中“验证孔径值”按钮，如在“实测孔径”文本框中显示出孔径值(不为空)，证明系统通讯正常，可以开始测量；S3：从软件主菜单窗体进入孔径测量窗体进行孔径测量；S4：关闭数字采集记录仪4电源。取出井径仪9，拧松电缆接头螺母，拆下井径仪9。

采用专业软件绘制孔深—孔径曲线图，并计算桩孔直径的算术平均值(平均孔径)、最大孔径和最小孔径。井径测量是由两个正交方向的孔径值由连着的四个传感器检测出来,4条测量腿相连的传感器(供电回路、测量回路)。

井径(D)与测量信号△VMN成线性函数关系。

孔径计算公式：

D＝D0+K0(△VMN/I)

D0—起始孔径(常数)

K0—仪器常数

I—供给的恒定电流(10mA)

有时由于孔底泥浆比重较大，井径测量腿不能完全展开，常导致孔底的少数孔径测量数据失真，这时需要剔除孔底的部分孔径测量数据。

实施例四：

在实施例一、二的基础上，本发明提供一种技术方案：

使用实施例一、二中的设备检测垂直度的方法，包括如下步骤：S1：将电缆通用密封接头与测斜仪11井下仪器对接，并将测斜仪井下仪器下入井中。数字采集记录仪4“测量转换”开关选择“测斜”档位，然后打开电源。从软件主菜单窗体进入垂直度测量窗体进行垂直度测量；S2：孔径、仪器外径(带扶正器则为扶正器外径)、钻孔深度文本框中数值如修改请输入改正值；S3：开动绞车3下放测斜仪井下仪器，当电缆上特殊标志下到钻进深度起算面时停住，将深度显示值预置为5.00m，并在此深度作井斜仪顶角零度值校验；S4：点击孔径测量窗体“开始下测”按钮，开动绞车3，下放测斜仪11井下仪器；S5：观察孔深变化，每下放5米，测斜仪井下仪器停止下放，读取测点顶角值、孔深值，并在每个测点顶角值、孔深值文本框中输入该测点的顶角值、孔深值，键入“回车”键，完成数值输入，继续下测直到孔底，井下仪器下放深度应在到达孔底前2米终止，以免较厚的泥浆影响测量结果(如在钻孔内测量，终止深度应提前5米，不要将井下仪器卡在钻头里)。测量结束时，计算机自动将最后一个测点值顺延到终孔深度并存储数据，提升测斜仪井下仪器到井口，取出并冲洗干净；S6：如数据准确无误，可计算偏心距、计算垂直度、存储垂直度测量资料。如井口校零未校准造成个别点读数出现负值，在最大负值点(包括该点)以上的各测点值改为零，以下各点值均加上最大负测点值的绝对值，然后再计算。

测斜仪的顶角测量采用一种线性角度传感器(液体摆)，其输出值大小与传感器倾斜的角度呈现性关系。

井斜仪内装有二只正交传感器，采用专业软件计算桩孔垂直度，计算公式如下：

X、Y：二只传感器信号；

X0、Y0：仪器常数；

α：顶角值。

仪器常数是在井斜仪校正台上标定后确定的，当仪器维修后，或受撞击误差大于0.1°需重新标定。

由于垂直度测量数据是在探管提升的过程中采集的动态数据，若孔内有障碍物或有其它干扰(如在孔底时探管不能保持直立)，可能采集时会出现个别异常数据，这时应将异常数据剔除后再进行计算

实施例五：

在实施例一、二的基础上，本发明提供一种技术方案：

使用实施例一、二中的设备检测沉渣的方法，包括如下步骤：S1：将电缆5通用密封接头与沉渣测定仪10井下仪器对接，并将沉渣测定仪井下仪器下井并保证微电极系部分浸在水中。数字采集记录仪4“测量转换”开关选择“沉渣”档位，然后打开电源(注意应先换档再通电，以免损坏换档开关)。从软件主菜单窗体进入沉渣测量窗体进行沉渣厚度测量；S2：开动绞车，下放沉渣测定仪10井下仪器(其测量点位置比井径仪高0.5m)，当电缆上特殊标志下到钻进深度起算面时停住，其实际深度应为4.50m，为保持标准点与井径测量时一致，此时标准深度点位置应向井口移动0.5m。此后深度显示值将准确指示仪器在孔中的测点位置；S3：点击沉渣测量窗体“开始下测”按钮，开动绞车3，下放沉渣测定仪井下仪器，直到沉渣测定仪井下仪器到达孔底，此时电缆就会松驰；S4：下测时观察视电阻率值变化范围，选取合适的测量量程或放大倍数；S5：提升电缆1-2m，抓住绞车的把手，拔去减速箱-齿轮之间的插销，此时绞车3处于手动状态。突然松开把手，让沉渣测定仪10井下仪器自由下落，穿透沉渣层达到原土层；S6：将电缆手动收紧，量取始测实际深度；S7：点击沉渣测量窗体“开始上测”按钮，用很缓慢速度摇动绞车，提速约1米/分，提升电缆，开始上测。(注意当探头插入原土层提升很费力时，不要强制提升，应请人帮助拉电缆，还应很缓慢地配合绞车摇动电缆，否则绞车转动部分可能损坏)。上位机测量软件将自动记录泥浆视电阻率-深度曲线。直到仪器上测2.00m为止，或在小2.00m时根据检测曲线手动停止测量。如需打印资料可连接打印机现场打印报表数据。根据泥浆视电阻率-深度曲线判断沉渣厚度；S8：将拔去的插销依原样插好，使绞车恢复电动状态，关闭微机测试仪电源，并提升沉渣测定仪10井下仪器直到孔口取出；S9：取出沉渣测定仪井下仪器，拧松电缆接头螺母，拆下沉渣测定仪井下仪器，冲洗干净。

钻孔灌注桩泥浆多为钻机钻进过程中自然形成，它的粘度和含砂量决定于土层的性质及破碎程度、循环处理的工艺，这些都会造成桩孔中泥浆的不均匀，尤其是桩孔底部未被完全破碎的土块，及含砂量大、胶体率差的泥浆被大量沉淀下来，孔底比重较大的泥浆与上部颗粒悬浮较好的泥浆存在着较明显的电性差异，据此本仪器采用电阻率法，在泥浆中供一不受土层影响的交变电场，均匀泥浆电阻率为一条直线，在沉渣界面上电场会畸变，电阻率会发生变化，利用曲线的拐点可以确定沉渣的厚度。

工作原理：工作人员将检测设备6和绞车3固定连接在电缆5两端，数字采集记录仪4“测量转换”开关选择“井径”、“测斜”和“沉渣”档位的一种，然后打开电源，从软件主菜单窗体进入孔径测量窗体进行孔径测量、垂直度测量窗体进行垂直度测量或者沉渣测量窗体进行沉渣厚度测量，开动绞车3，通过滑轮2和电缆5将检测设备6送入钻孔12进行检测，通过计算机7控制打印机8打印出检测数据，通过对应的计算方法进行计算数据，完成成孔质量检测，通过数字采集记录仪4用于将采集的信号数字化，然后由计算机7将采集记录仪4采集的信息通过打印机8进行打印，现场打印资料，实现灌注桩成孔检测的数字化，具有操作简便，资料存储和处理方便、快捷，可大大提高工程检测工作中的效率和质量。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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，均应包含在本发明的保护范围之内。