[發明專利]樁基澆注前樁底隱患探查方法及其探查裝置

有效

• 申請號: 201711099092.3
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107642114B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 朱德兵;張大洲;張修杰;李水清;周孝宇;項諸寶
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;G01V1/44;G01V1/52
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙) 43217
• 代理人: 歐陽羅

本發明提供一種樁基澆注前樁底隱患探查方法及其探查裝置，通過在樁基澆注前，在樁孔內液體表面以下以樁孔的中心軸線為中心橫向陣列排布傳感器，形成水平傳感器面陣列；在水平傳感器面陣列下方，以樁孔的中心軸線為中心豎直陣列排布震源點，形成垂直陣列震源點；通過震源發射信號，震源點發射地震波；傳感器接收地震波并將信號傳輸給多路同步地震儀；多路同步地震儀接收信號完成數據采集。本發明在未澆注的樁孔中獲取了利于地震波上、下行波分離的地震記錄，通過行波分離算法和地震偏移成像算法，進而獲得樁基樁底工程地質隱患的相關信息，利于后續信息的提取和處理得出樁基樁底工程地質隱患。

技術領域

本發明屬于應用地球物理學技術領域，具體涉及一種樁基澆注前樁底隱患探查方法及其探查裝置。

背景技術

工民建工程、交通水利等建設工程中廣泛使用樁基，樁端持力層穩定可靠是樁基承載力發揮的重要保障，現有的國家相關規范規程對樁底持力層有嚴格的規范規定，如《建筑樁基技術規范》(JGJ94-2008)、《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTGD63-2007)等。

地下地層地質結構復雜多變，包括鉆探在內的常規地質勘查難以精細準確查明每個樁基底部承載介質的質量，為此，《建筑樁基技術規范》規定，作為端承樁每樁樁底必做超前鉆探。但是超前鉆探探查具有如下缺點：一方面施工成本高費工費時；另一方面只有一孔之見。當地下地質構造復雜時還是難以準確查明樁底的隱伏病害，從而給應力高度集中的樁基安全帶來隱患，一旦樁基下沉破壞，樁基治理和建筑修復將耗費大量人力、物力和財力。

未澆注的樁基樁底探查的方法有兩類，第一種是前述提及的超前鉆探，第二種是地球物理探測方法，包括地質雷達探測、電法探測、超聲波探測和地震波探測等等；這兩種探測方法施工作業極為不便，尤其是在樁孔中存在水或泥漿液時；通常情況下，樁基內外介質電性復雜多變，難以形成可靠的探測成果。第三種方法的代表是“一種樁底溶洞聲納探測裝置及方法(201410276785.5)”，超聲波探頭雖然形成了有方位標示的陣列面，但是，超聲波源發射的直接耦合波、樁面上的表面波與樁底下隱患反射波相互干涉，難以從中提取反射信息，加上樁底面凹凸起伏而且還有部分沉渣，超聲傳感器難以與樁面形成良好耦合，超聲波發射功率，接收信號質量也難以保證，因此獲取的數據信噪比低，資料解釋困難。第四種方法的代表是“一種樁底巖溶無損探測方法”(201010539461.8)，采用地震波探測，在樁底清理干凈的前提下，布設傳感器進行地震反射波測試，利用反射波時間域和頻率域的信息來提取樁底巖溶存在與否的信息，但這種方法要在樁底布設傳感器，對于鉆孔中存在泥漿和水的樁孔很難實施，震源或傳感器的耦合效果也難以保證。

另外，201110147297.0公開一種樁基質量檢測方法及其裝置，該方法和裝置根據缺陷反射上行波信號的相關性進行偏移疊加，形成樁頂面激發和接收的反射信號，獲取樁基下部缺陷位置和性質。當樁體澆筑前，對于樁基樁底隱患檢測不適用。

目前樁基工程界尚沒有可靠的技術手段和裝備來解決樁底地質隱患探查難題。分析未澆注樁基樁底隱患探查難題之所以不能有效解決的難點有：一是探查作業空間有限，場地環境條件惡劣，震源和傳感器要克服干擾，并要有足夠的精度；二是采集信號干擾源多，有效信號與之相互干涉，導致信噪比低。結合場地施工作業條件，合理設計科學的數據采集方法和信號處理算法，是解決探查難題的關鍵。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種樁基澆注前樁底隱患探查方法及其探查裝置，通過在未澆注的樁孔中獲取了利于地震波上、下行波分離的地震記錄，通過行波分離算法和地震偏移成像算法，獲得樁基樁底工程地質隱患的相關信息，利于后續信息的提取和處理得出樁基樁底工程地質隱患。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一方面，本發明提供一種樁基澆注前樁底隱患探查方法，具體過程如下：

步驟1)：樁基澆注前，在樁孔內液體表面以下以樁孔的中心軸線為中心橫向陣列排布傳感器，形成水平傳感器面陣列；