[发明专利]旋喷桩施工质量实时监测方法

权利要求书

1.旋喷桩施工质量实时监测方法，其特征在于，基于瞬变电磁仪对旋喷桩施工过程中桩径质量及大小进行实时监测的方法采用如下步骤：

步骤1：根据旋喷桩径设计值d，选择配套的瞬变电磁仪采集器及其主机，瞬变电磁仪采集器的探测范围应大于d，其监测精度应小于或等于0.05d；

步骤2：将选好的瞬变电磁仪采集器置入旋喷钻头的下部中心处，瞬变电磁仪采集器与旋喷钻头内孔壁采用螺栓连接，在地面放置瞬变电磁仪主机并对采集数据进行处理，瞬变电磁仪采集器与瞬变电磁仪主机之间的数据通过钻杆内的电线传输或无线电波传输；

步骤3：现场标定；根据现场地质情况对瞬变电磁仪进行标定试验，获取感应电动势V与桩径D间的数学关系，并计算出旋喷桩体视电阻率ρs的区间范围，所述根据现场地质情况对瞬变电磁仪进行标定试验，按照如下步骤进行：

（1）采用旋喷钻机在试验场地上进行引孔、高压旋喷作业，形成直径分别为0.25d、0.5d、0.75d、d、1.25d、1.5d、1.75d、2d的旋喷桩，桩长应大于0.5m，标定试验过程中高压旋喷浆液的流量、浓度、压力以及旋喷钻杆的旋转速度和提升速度等旋喷施工参数应与设定的施工方案保持一致；

（2）采用瞬变电磁仪采集器及其主机对不同桩径的旋喷桩施工过程中感应电动势、感应电流、频率等参数进行监测，并实施计算出旋喷桩的视电阻率模型；

（3）根据监测结果拟合出旋喷桩径D与感应电动势V之间的数学关系表达式V=f(D)，并确定旋喷桩的视电阻率范围[ρs1, ρs2]；

步骤4：对目标区域进行引孔作业后，旋喷钻机就位；

步骤5：初始方位确定；将旋喷钻头移送至孔底，采用预监测的方法对瞬变电磁仪采集器的初始方位进行确定，所述采用预监测的方法对瞬变电磁仪采集器的初始方位进行确定，按照如下步骤进行：

（1）按照设定的旋喷施工方案进行旋喷作业，当旋喷钻杆从孔底向上提升1米时，将旋喷钻头的喷嘴调整至正北方向，保持钻杆方向固定，喷射压力调整至设定旋喷压力的1.2-3倍，并将钻杆向下移动至孔底；

（2）根据瞬变电磁仪采集器及其主机的监测数据，孔底上方1米水平面处感应电动势增大区域和视电阻率扩大区域的中心线即正北方向；

（3）根据标定的正北方向即可对旋喷区域的感应电动势分布、视电阻率模型图像的方位进行确定；

步骤6：瞬变电磁仪采集器初始方位确定好后，正式开展旋喷桩施工质量实时监测，通过向上提升旋喷钻头进行旋喷作业，高压旋喷过程中浆液的流量、浓度、压力以及旋喷钻杆的旋转速度和提升速度等旋喷施工参数按照设定施工方案来确定，瞬变电磁仪采集器实时获取钻头轨迹、旋喷桩体及其周边不同位置处的感应电动势、感应电流、频率等参数，并根据瞬变电磁仪采集器实时获取的参数计算视电阻率模型；

步骤7：根据施工过程中钻头偏移轨迹、感应电动势分布、视电阻率模型，结合初始方位确定结果、标定试验结果获取旋喷桩空间位置及旋喷桩径大小图像；

步骤8：完成旋喷桩施工作业。

2.根据权利要求1所述的旋喷桩施工质量实时监测方法，其特征在于，所述步骤7中根据施工过程中钻头偏移轨迹、感应电动势分布、视电阻率模型，结合初始方位确定结果、标定试验结果获取旋喷桩空间位置及旋喷桩径大小图像，按照如下步骤进行：

（1）以旋喷桩底部中心为坐标原点，建立空间直角坐标系；

（2）根据瞬变电磁仪采集器监测钻头偏移轨迹，在空间直角坐标系内绘制钻头偏移轨迹曲线；

（3）根据施工过程中感应电动势分布，结合旋喷桩径D与感应电动势V之间的数学关系表达式V=f(D)，确定施工全过程旋喷桩径的分布图形S1；

（4）根据施工过程中视电阻率模型，结合确定旋喷桩的视电阻率范围[ρs1, ρs2]，确定施工全过程旋喷桩径的分布图形S2；

（5）以施工过程中不同位置处旋喷桩径的分布图形的中心点为基点，将不同位置处旋喷桩径的分布图形的中心点平移至相对应位置处的钻头偏移轨迹上，最终将旋喷桩径的分布图形S1、S2构建于空间直角坐标系上；

（6）旋喷桩径的分布图形S1和S2的并集即为旋喷桩空间位置图像，由旋喷桩空间位置图像即可获取旋喷桩空间位置及旋喷桩径大小图像。

3.根据权利要求1所述的旋喷桩施工质量实时监测方法，其特征在于，所述旋喷桩径的设计值d的范围为0.2m-5.0m。