[發明專利]一種鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統及方法

在審

• 申請號: 202111276800.2
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114002682A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 姚守峰;李濤;郝前勇;高煥兵;王成軍;張恒;林志軍
• 申請（專利權）人: 山東省交通規劃設計院集團有限公司
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;G05D1/08;E02D5/34;E02D33/00;B63C11/52
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

本發明提供了一種鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統及方法，包括運動模塊、慣性測量模塊、聲吶探測模塊、驅動模塊和控制模塊；聲吶探測模塊利用樁孔中的泥漿作為聲波傳播和耦合的介質來采集聲吶數據并反饋至控制模塊；控制模塊用于獲取聲吶探測模塊的數據并處理后輸出控制指令至驅動模塊，驅動模塊用于根據控制指令驅動運動模塊進行運動；將聲吶技術應用于樁底溶洞探測，利用樁孔中的泥漿作為聲波傳播和耦合的介質來探測樁底的溶洞發育情況，解決了如何有效、快捷的對鉆孔灌注樁樁底溶洞進行探測的技術問題，以確保每根樁樁底3倍樁徑不小于5m范圍內沒有溶洞。

技術領域

本發明屬于巖溶探測技術領域，具體涉及一種鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

在巖溶發育地區選擇樁基礎來處理工程問題時，由于鉆孔灌注樁不受地層變化限制、不需要接樁和截樁、節省鋼材、噪聲小、適合大型工程、施工安全，且不會產生由抽水引起地面沉降等優點，從而得到廣泛的應用。但是在大量巖溶地區的應用實踐中，特別在大直徑工程樁中，發明人發現一樁一孔施工勘察難以判斷樁底是否存在溶洞、軟弱夾層等不良地質體。通常除施工勘察外，還輔以物探手段來確認粧底是否存在不良地質體。

當處于地區地形地質情況復雜，溶洞等地質病害眾多地區修建橋梁，其樁底是否存在溶洞、溶洞規模、洞內充填情況、以及樁基與溶洞所處位置關系等，均嚴重影響橋梁樁基的安全性能，也是公路建設者極為關心的問題。因此，為消除工程的安全隱患，需要在成樁前后對樁底溶洞的發育情況進行探測，而目前對此類問題尚缺乏行之有效的解決方法。雖然一些科技工程者在此方面進行了一些探索，提出了地質雷達、高密度電法儀及瞬變電磁儀等探測方法，也在不同的工程中進行了實際應用，但效果均不理想。因此，有必要在此方面開展深入的研究工作。

處于巖溶區的橋梁樁基在勘察，施工和檢測階段利用“一樁一鉆探孔”的小鉆孔勘測，對于樁基直徑較大的鉆孔灌注樁樁底的溶洞和其他異常地質體的位置、大小、形態等情況不能完全清楚地反映出來，在不能摸清地下地質形態的情況下施工可能會發生卡鉆、重錘掉落、泥漿漏失、孔壁坍塌等一系列的問題，大大增加了樁基的施工難度，從而對樁基的施工質量有很大的影響并且為橋梁安全埋下了隱患。如果用補充鉆孔再次驗證，如沿樁基四周設置 4～5孔，無形中增加了工程量，拖后了施工工期。

如何解決特殊地質引起的安全問題和如何解決完工后的工程質量問題，值得研究。許多工程需要處理地下巖溶問題。在巖溶發育地區選擇樁基礎來處理工程問題時，由于鉆孔灌注樁不受地層變化限制、不需要接樁和截樁、節省鋼材、噪聲小、適合大型工程、施工安全，且不會產生由抽水引起地面沉降等優點，從而得到廣泛的應用。但是在大量巖溶地區的應用實踐中，特別在大直徑工程樁中，發明人發現一樁一孔施工勘察難以判斷樁底是否存在溶洞、軟弱夾層等不良地質體。通常除施工勘察外，還輔以物探手段來確認樁底是否存在不良地質體。傳統的地震反射法和探地雷達法難以在樁孔中的泥漿中工作，不常應用于鉆孔灌注樁樁底溶洞的探測。彈性波CT法和管波測試法可以用于鉆孔灌注樁樁底溶洞探測，但前者探測時至少需要樁周2個鉆孔，且探測干擾大；后者對樁底溶洞的探測依然需要超前鉆孔，且難以分辨溶洞的方位，使得這些方法在工程中未得到廣泛的應用。實際工程中大多還是采用一樁一孔，這樣極易漏判，而采用一樁多孔則工作過于繁瑣。所以，當下在施工勘察階段，需要有效、快捷的探測手段對鉆孔灌注樁樁底溶洞進行探測是目前需要解決的難題，以實現確保每根樁樁底3倍樁徑不小于5m范圍內沒有溶洞。

發明內容

本發明為了解決上述問題，本發明提出一種鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統及方法，探索將聲吶技術應用于樁底溶洞探測，利用樁孔中的泥漿作為聲波傳播和耦合的介質來探測樁底的溶洞發育情況。

根據一些實施例，本發明采用如下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統，包括運動模塊、慣性測量模塊、聲吶探測模塊、驅動模塊和控制模塊；