[實用新型]一種基于硬度差異傳感的鉆孔底部沉渣厚度檢測裝置

有效

• 申請號: 201220228980.7
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN202596706U
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 楊燕軍;楊光
• 申請（專利權）人: 武漢巖海工程技術有限公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/04
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本實用新型涉及建筑工程檢測技術，尤其涉及一種基于硬度差異傳感的鉆孔底部沉渣厚度檢測裝置。

背景技術

鉆孔灌注樁是建筑工程中常見的基樁形式之一，它的作用是將上部建筑結構的荷載傳遞到深層穩定土層中或巖石層上。鉆孔灌注樁的施工分為“鉆孔”和向鉆孔內“灌注混凝土”兩個階段。鉆孔質量的好壞直接關系到灌注混凝土后形成的基樁質量。如果鉆孔底部沉渣過厚，會使基樁樁長減小；尤其是對以底部端承力為主的基樁，其承載能力將受到直接的影響，有可能導致基樁之間產生不均勻沉降，進而帶來上部建筑結構的安全隱患。

《建筑樁基技術規范》（中華人民共和國行業標準JGJ94-2008）6.3.9條規定：鉆孔的施工完成后，在灌注混凝土以前應對鉆孔底部沉渣的厚度進行檢測，其結果應符合以下要求，否則應進行清孔處理。

1、對端承型樁，不應大于50mm；

2、對磨擦型樁，不應大于100mm；

3、對抗拔、抗水平力樁，不應大于200mm。

鉆孔底部沉渣主要由施工引起。如圖1所示，施工后在鉆孔6底部通常存在泥漿層3、沉渣層2和原土層1。

目前使用的沉渣厚度檢測方法主要有落錘法、電參數法（電阻率或電容）和聲波法。

一、測錘法

其檢測原理見圖2。檢測工具為一個錐形測錘8，其頂端連接測繩7。測錘8由人工放入鉆孔6內，并憑人的手感判斷測錘8是否到達沉渣2的表面；此時根據測繩7上的刻度確定圖2中的深度值h；然后依靠測錘8的自重使其到達鉆孔6的底部，再確定圖2中鉆孔深度值H；計算（H-h）即為沉渣2的厚度值。

該方法簡單易行，成本低廉；但是沉渣表面位置的確定全憑主觀感覺，誤差較大。

二、電參數法

該方法是利用不同介質存在的電性能差異檢測沉渣厚度，例如水、泥漿和沉渣有不同的電阻率和電容值。具體方法是：安裝有測量電極的井下傳感器首先被放到鉆孔底部，此時確定鉆孔深度值H；然后向上提升井下傳感器，此過程中同時檢測井下傳感器的測量電極旁介質的電參數，其結果記錄在地面上的檢測儀器中。當井下傳感器向上穿過沉渣表面而進入泥漿層時，電參數值呈現變化。圖3所示范的曲線是一種較理想的情況，電參數值（例如電阻率）急劇變化時所對應的深度值h即為沉渣表面的位置。同樣計算(H-h)即為沉渣厚度值。

通常鉆孔施工需配合注水才能作業，沉渣層的含水率通常較高，而水對介質的電性能影響較大，這使得在沉渣表面位置處，電參數值呈現急劇變化的現象并不易出現。此外，當井下傳感器位于某一深度時，測量電極旁的一定區域范圍內的介質都將影響測量結果：理論上介質離電極越近則影響越大，越遠則影響越小；因此所得到的電參數值應是該區域范圍內全部介質的電參數值經過加權平均后的結果。這種平均效應弱化了沉渣表面位置處的電參數值的變化，從而增加了確定沉渣表面位置的困難。

三、聲波法

聲波在傳播中遇到不同介質形成的界面會產生反射，反射強度取決于界面兩端介質的波阻抗差異，差異愈大則反射愈強。聲波法使用一對聲波發射和接收傳感器，并安裝在充滿水的鉆孔頂部。聲波傳感器和地面上的信號記錄儀通過電纜連接。發射傳感器向鉆孔底部發射聲波；當聲波向下傳播至沉渣表面時，一部分聲波產生反射并被安裝在鉆孔頂部的接收傳感器拾取，余下聲波繼續向下傳播至鉆孔底部的原土層，并產生二次反射，同樣被接收傳感器拾取。在信號記錄儀上計算兩次聲波反射的時間差t，如果已知聲波在沉渣層中傳播的速度為v，則計算乘積vt即為沉渣厚度值。

此方法的應用受到較大局限。首先鉆孔中的水質較混，充斥泥漿顆粒，聲波傳播時易發生散射、繞射等現象，造成聲波轉播能量的過度衰減；其次，沉渣層上方的泥漿比重較高，模糊了沉渣表面位置的波阻抗界面。在鉆孔底部，沉渣和原土介質的波阻抗差異也并不大。因此接收傳感器拾取的反射波信號非常微弱，不宜識別。另外，聲波在沉渣中傳播的速度主要靠人工經驗來確定，這也會帶來較大誤差。

發明內容

本實用新型的目的就在于克服現有技術的局限性，提供一種基于硬度差異傳感的鉆孔底部沉渣厚度檢測裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：

一、基于硬度差異傳感的鉆孔底部沉渣厚度檢測裝置（簡稱裝置）

本裝置包括地面上的檢測儀器和絞車；

設置有井下傳感器；井下傳感器由機械探桿、圓形底盤、長形圓筒、直線步進電機、連接導線、電路板、電纜插座、多芯電纜和密封圈組成；

其位置和連接關系是：

在長形圓筒的上部設置有密封圈和電纜插座；