基於監測混凝土是否連續來判別樁基質量的方法及監測儀的製作方法

2023-10-06 17:11:54 2

基於監測混凝土是否連續來判別樁基質量的方法及監測儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了基於監測混凝土是否連續來判別樁基質量的方法，步驟為：先在進料導管的底部沿豎直高度方向設置2個以上的壓力傳感器，作為一組監測儀；然後採取在各個壓力傳感器上的數據並計算2個壓力傳感器之間的澆築介質密度ρ，通過ρ值是否連續穩定，來判斷在這個軸向上的混凝土固化後是否也連續完整。本發明還公開了一種監測儀，包括若干個壓力傳感器，所述壓力傳感器在豎直方向上間隔分布；所述壓力傳感器還通過密封線路與電源、數據採集器、數據集成處理和輸出模塊相連。本發明使用簡單方便，結論可靠，可節省大量鋼材，省工省時省費用。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及混凝土澆築領域，更具體地說，是一種基於監測澆築時混凝土是否連 續來判別樁基質量的檢測方法，以及採用這種方法的混凝土澆築連續性監測儀。 基於監測混凝土是否連續來判別粧基質量的方法及監測儀

【背景技術】
[0002] 灌注樁是樁基工程中應用最廣泛的一種結構形式，樁基要達到設計所要求的承載 力，最主要是要保證混凝土的連續性和完整性。由於灌注樁屬於隱蔽工程，其澆築往往是 從地下幾十米甚至上百米的地方開始，而且多數又是在水面下進行施工，因此其最終澆築 後的質量很難直觀查知。為了檢測樁基的質量，人們發明過很多方法，比如靜荷載試驗法、 低應變法、高應變法、預埋管超聲波透射法、鑽孔抽芯法、直接開挖法等，這些方法有的費用 高昂（靜荷載試驗法、鑽孔抽芯法、直接開挖法），有的存在判斷多解（如低應變法、高應變 法）；預埋管超聲波透射法是目前普遍在採用的一種檢測方法，但這種方法需要預先埋聲 測管，為了固定聲測管，鋼筋籠的主筋必需延伸到樁底，會平白增加很多的材料，且還不包 括後續的檢測費用；聲測管如在施工過程中被堵塞的情況下將無法進行檢測，總之超聲波 檢測法的總體費用很高。
[0003] 此外，上述這些方法的共同缺點都是在樁基混凝土澆築完成後（混凝土固化之 後）才進行檢測，因此如發現問題也都已是在事後，無法即時進行矯正和處理，造成的損失 也會較大。


【發明內容】

[0004] 本發明的主要目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種基於監測澆築時混凝 土是否連續來判別樁基質量的檢測方法。
[0005] 為了實現上述目的，本發明所用的技術方案是：
[0006] 一種基於監測澆築時混凝土是否連續來判別樁基質量的檢測方法，依次包括以下 步驟：
[0007] (1)澆築開始前，在灌注樁的進料導管底部的出口位置，沿導管堅直高度設置2個 以上的壓力傳感器，作為一組監測儀；
[0008] (2)澆築過程中，通過數據採集器獲取在各個壓力傳感器上的數據，並傳輸至數據 數理器中，再由數據傳輸埠傳送到計算機系統中計算處理；
[0009] (3)根據壓力差公式，計算2個壓力傳感器之間的澆築介質密度P
[0010] ρ = Δ PA_B/ (g Δ Η) K
[0011] 式中：ΛΡΑ_Β為2個壓力傳感器之間的壓力差；
[0012] g為引力常數；
[0013] ΛΗ為2個壓力傳感器之間的距離，為固定值；
[0014] K為修正係數；
[0015] (4)隨著澆築過程，逐漸提升導管，重複步驟（2)和（3)記錄P值；
[0016] (5)澆築完成後，判定P值是否連續穩定且與所澆築的混凝土的P值一致；如 是，則表明在這2個壓力傳感器之間走過的路徑都是連續的混凝土，即該組監測儀所在位 置上的這個樁的軸向混凝土為連續性，因此這個軸向上混凝土固化後也應是連續完整的。
[0017] 作為本發明的一種改進，所述步驟（1)中的壓力傳感器作等距分布，間距在 0. 1-1. 0米之間。
[0018] 作為本發明的一種改進，所述壓力傳感器之間的距離，在整個澆築過程中都始終 作為一固值保持不變。
[0019] 作為本發明的一種改進，所述步驟（1)中的監測儀有1組或多組，分別圍繞導管外 壁或外延徑向堅直分布。
[0020] 作為本發明的一種改進，所述監測儀附著於導管的外壁直接安裝，或者通過支架 嚮導管的外壁徑向延伸後安裝。
[0021] 作為本發明的一種改進，針對步驟（3)中的同一個壓力傳感器，可以再選取與其 它高度位置上的壓力傳感器之間的壓力差來計算P值，以相互驗證和減小誤差。
[0022] 本發明還公開了一種混凝土澆築連續性監測儀，包括若干個壓力傳感器，所述壓 力傳感器在堅直方向上間隔分布；所述壓力傳感器還通過密封線路與電源、數據採集器、數 據集成處理和輸出模塊相連。
[0023] 作為本發明的一種改進，所述壓力傳感器、電源、數據採集器、數據集成處理和輸 出模塊密封地安裝於一根空心杆上。
[0024] 作為本發明的一種改進，所述空心杆的一端設為數據輸出埠，用於讀取其內部 數據，該數據可直接使用或者輸入計算機通過軟體再處理。
[0025] 作為本發明的一種改進，所述壓力傳感器為等距離分布，且位置始終固定。
[0026] 本發明是創新性地將傳感技術應用到水下（地下）混凝土澆築中，從而完成對混 凝土的澆築過程進行監測。本發明通過監測流態混凝土是否連續來判斷混凝土澆築質量的 方法，使用簡單方便，結論可靠，可節省大量鋼材，省工省時省費用。
[0027] 由於本發明做到了在混凝土澆築過程中的時時監測數據，澆築結束後可立即得到 數據結論，發現不妥，可在混凝土固化前立即進行矯正處理，因此相比於其它的檢測方法 (在混凝土完全固化後才能得出檢測結果），本發明的基於監測澆築時混凝土是否連續來 判別樁基質量的檢測方法，能在混凝土完全固化前贏得寶貴時間作出矯正處理，確保澆築 質量的完成。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發明的具體實施例結構示意圖。
[0029] 圖2為圖1中的混凝土澆築連續性監測儀的結構示意圖。
[0030] 圖3為圖2監測儀的安裝示意圖（縱向）。
[0031] 圖4為圖2監測儀的安裝示意圖（橫向）。
[0032] 圖5為本發明計算公式的參考圖。
[0033] 圖中：1樁孔、2鋼筋籠、3導管、4料鬥、5混凝土澆築連續性監測儀、6導管口、7水、 8泥漿水、9泥漿和混凝土的混合層、10流動的連續混凝土層、11壓力傳感器、12數據採集 器、13數據處理器、14電源、15數據傳輸埠、16掛扣、17密封件、18支架。

【具體實施方式】
[0034] 下面通過具體實施例並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0035] 如圖1所示工程中的灌注樁，樁孔1中放入鋼筋籠2,然後伸入進料導管3 ;導管3 的底部設有導管口 6,用於排料；頂部設有料鬥4,用於進料。施工時，將導管3伸入鋼筋籠 2中，在離樁孔底面一定距離先駐止，通過料鬥4注料，進而在樁孔1的底部由下向上形成了 多個流體層面：流動的連續混凝土層10、泥漿和混凝土的混合層9、泥漿水8和水7 ;初灌後 繼續進料、澆注，導管3緩慢提升，逐步完成整個樁孔的混凝土澆築。
[0036] 因此本發明的基於監測澆築時混凝土是否連續來判別樁基質量的檢測方法，可依 次包括以下步驟：
[0037] (1)澆築開始前，在灌注樁的進料導管3底部的出口位置，沿導管3堅直高度設置 5個壓力傳感器11，作為一組監測儀（參見圖2);-共可設置3組這樣的監測儀，並通過支 架18沿導管3的外延徑向分布，即按120度角均等地布置（參見圖5中的第2幅圖）；
[0038] (2)澆築過程中，通過數據採集器12獲取在各個壓力傳感器11上的數據，並傳輸 至數據數理器13中，再由數據傳輸埠 15傳送到計算機系統中計算處理；包括處理軟體、 數據云端存貯等；
[0039] (3)根據壓力差公式，計算2個壓力傳感器之間的澆築介質密度P
[0040] ρ = ΔΡΑ_Β/(δΔΗ)Κ
[0041] 式中：ΛΡΑ_Β為2個壓力傳感器之間的壓力差；
[0042] g為引力常數；
[0043] ΛΗ為2個壓力傳感器之間的距離，為固定值；
[0044] K為修正係數；
[0045] (4)隨著澆築過程，逐漸提升導管，重複步驟（2)和（3)記錄P值；
[0046] (5)澆築完成後，將得到3組數據，每組數據都能判別所在位置這個樁的軸向是否 連續完整，據此判別這個樁在混凝土澆築過程中是否連續完整，從而判定這個樁的質量。具 體做法是：判定P值是否連續穩定且與所澆築的混凝土的P值一致；如是，則表明在這2 個壓力傳感器之間走過的路徑都是連續的混凝土，即該組監測儀所在位置上的這個樁的軸 向混凝土為連續性，因此這個軸向上混凝土固化後也應是連續完整的。
[0047] 本發明的理論計算依據如下：
[0048] 參見圖5中所示，在混凝土澆築連續性監測儀沿軸向等距安裝有A、B、C、D、E... - 組壓力傳感器，傳感器之間的距離Λ Η-般為0. 1米-1. 0米，值小即傳感器安排得密，監測 精確，對傳感器的精度要求也高；值大即傳感器安排得稀疏，監測精度不好。
[0049] 當導管下到樁基底部澆築混凝土時，八3、(：、04...各組傳感器受到各自所處平面 的壓力作用，有水壓力、泥漿壓力、泥漿混凝土混合物壓力、混凝土壓力、側壁產生的壓力、 混凝土流動產生的擾動、衝擊力以及混凝土中不均勻塊壯物產生的遮蔽、衝擊等數十種力 的作用，各壓力傳感器監測到所處位置的壓力數值P A、PB、Pc、PD、ΡΕ……。
[0050] 因受力關係非常複雜，根據單個的pA、pB、pe、p D、pE……數值很難得出有用的參數關 系，但是兩個傳感器之間的差值：Λ PA_B = PA-PB = K p g (HA-HB) = K p g Λ Η
[0051] 式中K為A、B不平等受側壓力、擾動力、衝擊力以及其它作用力的修正係數，現場 情況下，A、B之間距離（Λ Η)值很小，可看作K = 1;
[0052] 貝 1J : Λ PA_B = p (g Λ Η)
[0053] Ρ為A、Β之間介質的密度；
[0054] g為引力常數；
[0055] Λ Η為安裝時A、B傳感器之間的距離，為常數；
[0056] 由此可知A、B傳感器之間的讀數差值，能夠反映 A、B之間的介質的密度，而密度是 物質的特性，在澆築現場A、B之間的介質有混凝土（流態）、水、泥漿水以及它們之間的混 合物，密度各不相同，由ΛΡμ數據可測知A、B傳感器之間是何種介質。澆築開始後，一直 到結束如測得的P = APA_BAgAH)與我們所澆築的混凝土的ρ -致，則可判定在澆築過 程中A、B傳感器所走過的路徑都是連續的混凝土，即監測儀所在位置這個樁的軸向上混凝 土是連續的。ΛΡ Α_。、ΛΡΒ_。等等則可相互驗證，以消除傳感器的誤差。
[0057] 本發明的混凝土澆築連續性監測儀如圖2所示，由壓力傳感器11、數據採集器12、 數據處理器13、電源14、數據傳輸埠 15以及掛扣16和密封件17等部件組成；其中壓力 傳感器11通過密封線路與電源14、數據採集器12、數據集成處理器13和輸出模塊相連，並 共同密封地安裝於一根空心杆上；空心杆的一端設為數據輸出埠 15,用於讀取其內部數 據，該數據可直接使用或者輸入計算機通過軟體再處理。
[0058] 本發明中共有5個壓力傳感器，在堅直方向上間隔分布，即間距在0. 1-1.0米之間 作等距離分布，並要求位置始終固定不能發生變化，否則會對後面所測數據產生很大的誤 差影響。
[0059] 掛扣16可使本發明的監測儀附著於導管3的管壁直接安裝。
[0060] 本發明的混凝土澆築連續性監測儀還可通過支架18沿導管3的外延徑向分布安 裝，如圖3和圖4所示，安裝二聯、三聯或更多聯的監測儀，通過支架安裝時注意支架要圓 滑，呈菱形或橄欖形不能妨礙導管自由上下。本發明中的每一監測儀都能反映所在位置樁 在軸向上混凝土的澆築質量，各監測儀連接所佔樁的徑向面積越大，越能精確反映樁的整 體質量。
[0061] 最後，還要注意的是，以上列舉的僅是本發明的一個具體實施例。顯然，本發明還 可以有許多變形，本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有 變形，均應認為是本發明的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種基於監測澆築時混凝土是否連續來判別樁基質量的檢測方法，其特徵在於依次 包括以下步驟： (1) 澆築開始前，在灌注樁的進料導管底部的出口位置，沿導管堅直高度設置2個以上 的壓力傳感器，作為一組監測儀； (2) 澆築過程中，通過數據採集器獲取在各個壓力傳感器上的數據，並傳輸至數據數理 器中，再由數據傳輸埠傳送到計算機系統中計算處理； (3) 根據壓力差公式，計算2個壓力傳感器之間的澆築介質密度P ρ = Δ Pa-b/ (g δ Η) κ 式中：ΛΡα_β為2個壓力傳感器之間的壓力差； g為引力常數； Λ Η為2個壓力傳感器之間的距離，為固定值； Κ為修正係數； ⑷隨著澆築過程，逐漸提升導管，重複步驟⑵和⑶記錄Ρ值； (5)澆築完成後，判定Ρ值是否連續穩定且與所澆築的混凝土的Ρ值一致；如是，則 表明在這2個壓力傳感器之間走過的路徑都是連續的混凝土，即該組監測儀所在位置上的 這個樁的軸向混凝土為連續性，因此這個軸向上混凝土固化後也應是連續完整的。
2. 根據權利要求1所述判別樁基質量的檢測方法，其特徵在於，所述步驟（1)中的壓力 傳感器作等距分布，間距在〇. 1-1. 〇米之間。
3. 根據權利要求2所述判別樁基質量的檢測方法，其特徵在於，所述壓力傳感器之間 的距離，在整個澆築過程中都始終作為一固值保持不變。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述判別樁基質量的檢測方法，其特徵在於，所述步驟 (1)中的監測儀有1組或多組，分別圍繞導管外壁或外延徑向堅直分布。
5. 根據權利要求4所述判別樁基質量的檢測方法，其特徵在於，所述監測儀附著於導 管的外壁直接安裝，或者通過支架嚮導管的外壁徑向延伸後安裝。
6. 根據權利要求1所述判別樁基質量的檢測方法，其特徵在於，針對步驟⑶中的同一 個壓力傳感器，可以再選取與其它高度位置上的壓力傳感器之間的壓力差來計算Ρ值，以 相互驗證和減小誤差。
7. -種實現權利要求1檢測方法的混凝土澆築連續性監測儀，包括若干個壓力傳感 器，其特徵在於，所述壓力傳感器在堅直方向上間隔分布；所述壓力傳感器還通過密封線路 與電源、數據採集器、數據集成處理和輸出模塊相連。
8. 根據權利要求7所述的混凝土澆築連續性監測儀，其特徵在於，所述壓力傳感器、電 源、數據採集器、數據集成處理和輸出模塊密封地安裝於一根空心杆上。
9. 根據權利要求8所述的混凝土澆築連續性監測儀，其特徵在於，所述空心杆的一端 設為數據輸出埠，用於讀取其內部數據。
10. 根據權利要求7至9中任一項所述的混凝土澆築連續性監測儀，其特徵在於，所述 壓力傳感器為等距離分布，且位置始終固定。
【文檔編號】E02D33/00GK104099956SQ201410390150
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2014年8月8日
【發明者】王燕飛 申請人:杭州銀博交通工程材料有限公司