[发明专利]基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置及方法

权利要求书

1.一种基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：包括第一加速度传感器(1)、第二加速度传感器(2)、预埋管(3)、脉冲锤(5)、引线(6)以及数据采集处理装置(7)；所述脉冲锤(5)用于敲击混凝土灌注桩(4)的桩顶；至少一条所述的预埋管(3)垂直埋设于混凝土灌注桩(4)的钢筋笼内；所述的第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)均吊挂于预埋管(3)中并保持间距；两个传感器上均设有用于将传感器临时固定在预埋管(3)管壁上的固定装置；第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)均通过引线(6)与外部的数据采集处理装置(7)相连。

2.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的固定装置为气囊固定装置，所述的气囊固定装置为一个具有充气口的密闭气囊(8)，气囊(8)环绕包裹于传感器外部，其充气口密闭连接充气管(9)的一端，充气管(9)的另一端连接至基桩外部。

3.如权利要求2所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的预埋管(3)内径需大于传感器的最大外径，但小于传感器和泄气状态下气囊固定装置的最大外径之和。

4.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的固定装置为弹簧固定装置，每个传感器上的弹簧固定装置均包括导管(11)和若干弹簧(10)；若干条弹簧(10)围绕传感器的周侧表面固定，所述的导管(11)内径大于传感器；当传感器位于导管(11)内时，传感器周向的弹簧(10)的自由端以压缩状态支顶于导管(11)内壁上，对传感器进行临时固定；每个传感器的引线(6)包裹有硬质的引线管(12)，引线管(12)一端固定于传感器上，另一端穿过预埋管(3)并伸出混凝土灌注桩(4)的桩顶；且弹簧(10)末端与导管(11)内壁之间在引线管(12)的推力作用下能够滑动；所述弹簧(10)的长度应满足：传感器滑出导管(11)后，弹簧(10)能够支顶于预埋管(3)内壁上对传感器进行临时固定。

5.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的预埋管(3)有多条，分布于混凝土灌注桩(4)横截面的不同位置。

6.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的引线(6)上设有刻度。

7.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的数据采集处理装置(7)为动测仪器。

8.如权利要求4所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的引线管(12)为钢管或硬质塑料管，且均为笔直的中空圆管。

9.如权利要求1所述的基桩的孔中双测点低应变完整性检测装置，其特征在于：所述的充气管连接置于基桩外部的充气装置，且充气管上设有止气阀。

10.一种利用如权利要求1～9任一所述检测装置的基桩的孔中双测点低应变完整性检测方法，用于检测基桩的混凝土波速、桩长及桩身完整性，其特征在于，步骤如下：

1)利用引线(6)将第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)吊放到预埋管(3)中，并分别通过固定装置将其与预埋管(3)的内管壁固定，保持第一加速度传感器(1)的位置在混凝土灌注桩(4)上部无缺陷的高度处；记录第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)之间的间距为L₀，位于下方的第二加速度传感器(2)距离桩顶的深度为z；

2)利用脉冲锤对混凝土灌注桩(4)的桩顶进行敲击，通过数据采集处理装置(7)采集第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)的响应数据；

3)计算第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)对本次敲击的振动响应时间差Δt₀，得到该混凝土灌注桩(4)中混凝土波速为

4)计算第二加速度传感器(2)在本次敲击后接收到的入射波及桩底反射波的时间差Δt₁，得到桩的总长为

5)根据本次敲击采集的第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)反射波特征判断桩身的完整性：若第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)均只接收到桩底反射波时，判断当前基桩中不存在缺陷，桩身完整；若第一加速度传感器(1)或第二加速度传感器(2)除接收到桩底反射波外，还接收到桩身缺陷的特征反射波时，判断当前基桩中存在缺陷，桩身不完整；

6)对于存在缩颈缺陷的混凝土灌注桩(4)，根据第一加速度传感器(1)和第二加速度传感器(2)的反射波特征，进一步判断缩颈缺陷所处的位置：

若第二加速度传感器(2)只接收到扩颈处的特征反射波而没有接收到缩颈处的特征反射波，则判断当前第二加速度传感器(2)所处位置即为缺陷所处的位置；

若第二加速度传感器(2)能够接收到缩颈处和扩颈处的特征反射波，则判断缺陷所处的位置位于第二加速度传感器(2)下方；

若第二加速度传感器(2)既没有接收到缩颈处的特征反射波也没有接收到扩颈处的特征反射波，则判断缺陷所处的位置位于第二加速度传感器(2)上方；

7)根据步骤6)的判断结果，若第二加速度传感器(2)不在缩颈缺陷所处的位置，则通过调节固定装置，将第二加速度传感器(2)朝缩颈缺陷所处的位置移动，然后再次重复步骤2)～6)，直至第二加速度传感器(2)位于缩颈缺陷所处的位置；

8)在第一加速度传感器(1)位于缩颈缺陷位置上方，而第二加速度传感器(2)位于缩颈缺陷所处的位置的情况下，获取脉冲锤进行桩顶敲击后的两个传感器的波响应数据；并记录所述波响应数据对应的第一加速度传感器(1)与桩顶的高度差为z₁，第二加速度传感器(2)与桩顶的高度差为z₂；

然后计算缩颈缺陷的顶部位置与桩顶的高度差为h₁：

式中：Δt₂为所述波响应数据中第一加速度传感器(1)接收到的入射波和缩颈处特征反射波的时间差；

计算缩颈缺陷的底部位置与桩顶的高度差为h₂：

式中：Δt₃为所述波响应数据中第二加速度传感器(2)接收到的入射波和扩颈处特征反射波的时间差；

根据公式(a)和(b)分别计算缩颈缺陷所在位置的等效横截面积S₂：

式中：A₁为所述波响应数据中第一加速度传感器(1)接收到的入射波的振幅；A₂为所述波响应数据中第一加速度传感器(1)接收到的缩颈处特征反射波的振幅；A₃为所述波响应数据中第二加速度传感器(2)接收到的入射波的振幅；S₁为混凝土灌注桩(4)中不存在缺陷的正常桩身段横截面面积。