[發明專利]基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201910400435.8
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110173005A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 王奎華;譚婕;鄭茗旺;劉鑫
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測裝置，其特征在于：包括第一加速度傳感器(1)、第二加速度傳感器(2)、預埋管(3)、脈沖錘(5)、引線(6)以及數據采集處理裝置(7)；所述脈沖錘(5)用于敲擊混凝土灌注樁(4)的樁頂；至少一條所述的預埋管(3)垂直埋設于混凝土灌注樁(4)的鋼筋籠內；所述的第一加速度傳感器(1)和第二加速度傳感器(2)均吊掛于預埋管(3)中并保持間距；兩個傳感器上均設有用于將傳感器臨時固定在預埋管(3)管壁上的固定裝置；第一加速度傳感器(1)和第二加速度傳感器(2)均通過引線(6)與外部的數據采集處理裝置(7)相連。

2.如權利要求1所述的基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測裝置，其特征在于：所述的固定裝置為氣囊固定裝置，所述的氣囊固定裝置為一個具有充氣口的密閉氣囊(8)，氣囊(8)環繞包裹于傳感器外部，其充氣口密閉連接充氣管(9)的一端，充氣管(9)的另一端連接至基樁外部。

3.如權利要求2所述的基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測裝置，其特征在于：所述的預埋管(3)內徑需大于傳感器的最大外徑，但小于傳感器和泄氣狀態下氣囊固定裝置的最大外徑之和。

4.如權利要求1所述的基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測裝置，其特征在于：所述的固定裝置為彈簧固定裝置，每個傳感器上的彈簧固定裝置均包括導管(11)和若干彈簧(10)；若干條彈簧(10)圍繞傳感器的周側表面固定，所述的導管(11)內徑大于傳感器；當傳感器位于導管(11)內時，傳感器周向的彈簧(10)的自由端以壓縮狀態支頂于導管(11)內壁上，對傳感器進行臨時固定；每個傳感器的引線(6)包裹有硬質的引線管(12)，引線管(12)一端固定于傳感器上，另一端穿過預埋管(3)并伸出混凝土灌注樁(4)的樁頂；且彈簧(10)末端與導管(11)內壁之間在引線管(12)的推力作用下能夠滑動；所述彈簧(10)的長度應滿足：傳感器滑出導管(11)后，彈簧(10)能夠支頂于預埋管(3)內壁上對傳感器進行臨時固定。

5.如權利要求1所述的基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測裝置，其特征在于：所述的預埋管(3)有多條，分布于混凝土灌注樁(4)橫截面的不同位置。

6.如權利要求1所述的基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測裝置，其特征在于：所述的引線(6)上設有刻度。

7.如權利要求1所述的基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測裝置，其特征在于：所述的數據采集處理裝置(7)為動測儀器。

8.如權利要求4所述的基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測裝置，其特征在于：所述的引線管(12)為鋼管或硬質塑料管，且均為筆直的中空圓管。

9.如權利要求1所述的基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測裝置，其特征在于：所述的充氣管連接置于基樁外部的充氣裝置，且充氣管上設有止氣閥。

10.一種利用如權利要求1～9任一所述檢測裝置的基樁的孔中雙測點低應變完整性檢測方法，用于檢測基樁的混凝土波速、樁長及樁身完整性，其特征在于，步驟如下：

1)利用引線(6)將第一加速度傳感器(1)和第二加速度傳感器(2)吊放到預埋管(3)中，并分別通過固定裝置將其與預埋管(3)的內管壁固定，保持第一加速度傳感器(1)的位置在混凝土灌注樁(4)上部無缺陷的高度處；記錄第一加速度傳感器(1)和第二加速度傳感器(2)之間的間距為L₀，位于下方的第二加速度傳感器(2)距離樁頂的深度為z；

2)利用脈沖錘對混凝土灌注樁(4)的樁頂進行敲擊，通過數據采集處理裝置(7)采集第一加速度傳感器(1)和第二加速度傳感器(2)的響應數據；

3)計算第一加速度傳感器(1)和第二加速度傳感器(2)對本次敲擊的振動響應時間差Δt₀，得到該混凝土灌注樁(4)中混凝土波速為

4)計算第二加速度傳感器(2)在本次敲擊后接收到的入射波及樁底反射波的時間差Δt₁，得到樁的總長為

5)根據本次敲擊采集的第一加速度傳感器(1)和第二加速度傳感器(2)反射波特征判斷樁身的完整性：若第一加速度傳感器(1)和第二加速度傳感器(2)均只接收到樁底反射波時，判斷當前基樁中不存在缺陷，樁身完整；若第一加速度傳感器(1)或第二加速度傳感器(2)除接收到樁底反射波外，還接收到樁身缺陷的特征反射波時，判斷當前基樁中存在缺陷，樁身不完整；

6)對于存在縮頸缺陷的混凝土灌注樁(4)，根據第一加速度傳感器(1)和第二加速度傳感器(2)的反射波特征，進一步判斷縮頸缺陷所處的位置：

若第二加速度傳感器(2)只接收到擴頸處的特征反射波而沒有接收到縮頸處的特征反射波，則判斷當前第二加速度傳感器(2)所處位置即為缺陷所處的位置；

若第二加速度傳感器(2)能夠接收到縮頸處和擴頸處的特征反射波，則判斷缺陷所處的位置位于第二加速度傳感器(2)下方；

若第二加速度傳感器(2)既沒有接收到縮頸處的特征反射波也沒有接收到擴頸處的特征反射波，則判斷缺陷所處的位置位于第二加速度傳感器(2)上方；

7)根據步驟6)的判斷結果，若第二加速度傳感器(2)不在縮頸缺陷所處的位置，則通過調節固定裝置，將第二加速度傳感器(2)朝縮頸缺陷所處的位置移動，然后再次重復步驟2)～6)，直至第二加速度傳感器(2)位于縮頸缺陷所處的位置；

8)在第一加速度傳感器(1)位于縮頸缺陷位置上方，而第二加速度傳感器(2)位于縮頸缺陷所處的位置的情況下，獲取脈沖錘進行樁頂敲擊后的兩個傳感器的波響應數據；并記錄所述波響應數據對應的第一加速度傳感器(1)與樁頂的高度差為z₁，第二加速度傳感器(2)與樁頂的高度差為z₂；

然后計算縮頸缺陷的頂部位置與樁頂的高度差為h₁：

式中：Δt₂為所述波響應數據中第一加速度傳感器(1)接收到的入射波和縮頸處特征反射波的時間差；

計算縮頸缺陷的底部位置與樁頂的高度差為h₂：

式中：Δt₃為所述波響應數據中第二加速度傳感器(2)接收到的入射波和擴頸處特征反射波的時間差；

根據公式(a)和(b)分別計算縮頸缺陷所在位置的等效橫截面積S₂：

式中：A₁為所述波響應數據中第一加速度傳感器(1)接收到的入射波的振幅；A₂為所述波響應數據中第一加速度傳感器(1)接收到的縮頸處特征反射波的振幅；A₃為所述波響應數據中第二加速度傳感器(2)接收到的入射波的振幅；S₁為混凝土灌注樁(4)中不存在缺陷的正常樁身段橫截面面積。