[发明专利]一种准确测量钻孔灌注桩沉渣厚度的装置及方法

说明书

本发明公开了一种准确测量钻孔灌注桩沉渣厚度的装置及方法，包括上位机和沉渣探头，所述沉渣探头包括外壳、机械探针和底盘；所述底盘的底面均布有至少四个第一压力传感器；所述机械探针的端部设有第二压力传感器，用于记录进入沉渣层中直至沉渣层底部的实时压力值；所述机械探针的本体上还设有测量其倾角的角度传感器；所述第一压力传感器、所述第二压力传感器及所述角度传感器均与上位机电连接；所述底盘上设有可实时调节的配重装置；本装置及方法能够准确判断处沉渣层上表面的位置及沉渣厚度，在测量底盘底部和机械探针压力的同时，并测量机械探针的倾斜度，可综合压力值及倾斜值对测试结果进行修正，从而得到准确的沉渣厚度。

技术领域

本发明涉及到沉渣厚度测量技术领域，具体涉及到一种准确测量钻孔灌注桩沉渣厚度的装置及方法。

背景技术

沉渣是指在钻孔时钻头破碎岩土体后，被切削的岩土碎屑与泥浆混合在一起，虽经反复清洗孔底，但仍未全部清除而残落在孔底的物质。由于受到重力、浮力和泥浆阻力的影响，沉淀于底部的沉渣呈上松下密的状态，上方的物质多为泥浆沉淀，呈絮绒状，随着混凝土的浇筑，大部分将会被挤压而返升到地面；底部多为破碎岩屑，在混凝土的浇筑过程中，能够承受压力而留在桩底。规范中所指的沉渣厚度即为混凝土浇筑完成后仍然残留在桩底的沉渣的厚度。孔底沉渣过厚对成桩的承载力有着至关重要的影响，是超深、大直径的桩基施工遇到的最大隐患。过厚的沉渣将产生“软垫”效应，直接影响了桩承载力，增加桩顶沉降，使其承载力达不到原有的设计要求，影响整个工程的质量。

目前使用的沉渣厚度检测方法主要有测锤法、电参数法(电阻率或电容)、声波法和机械式方法4种。

①测锤法：检测工具为一个锥形测锤，其顶端连接测量绳；根据测量绳上的刻度确定深度值h；然后依靠测锤的自重使其到达钻孔的底部，再确定钻孔深度值H；计算(H-h)即为沉渣的厚度值。主要问题在于过度依赖操作人员的经验来判断，可能同一测点不同人员测试结果完全不同，测试结果缺乏实质性的依据。随着技术发展，这种方式会逐步被淘汰。

②电参数法：该方法是利用不同介质存在的电性能差异检测沉渣厚度。测试时，容易受孔中水及其他杂质混合液体的干扰，尤其是在沉渣表面时，往往较为浑浊，没有一个明显的分界面，电参数多数呈一个缓慢变化的趋势，不利于对电参数突变现象进行观察，从而干扰对沉渣厚度的判断。

③声波法。声波传播过程中受孔中介质干扰严重，会使声波能量造成快速衰减。同时尤其是在沉渣表面时，往往较为浑浊，没有一个明显的分界面，波阻抗差异较小，导致声波反射并不明显。即便能观察到反射的现象，对于沉渣层的波速也需要靠人为经验进行估算，也会带来误差。同时测试时，对发射和接收探头的性能要求也比较高。

④机械式检测方法：检测时，其底部的圆盘将平躺在沉渣层的上表面，在主机中的程序控制下，机械探杆将从圆盘中心处的一个圆孔中伸出，并穿过沉渣层，到达硬土层，此时探杆的垂直度会发生突变，通过突变的位置可以确定沉渣的厚度。目前测试通常是基于最基本的模型来进行，但并未考虑到实际测试过程中各种情况，如：钻孔倾斜、孔底倾斜、孔底不平整、沉渣层上方泥浆的比重、探杆的实际状态等。导致测试时存在较多的不确定因素，影响测试结果的可靠性。

另外，以上方法中，均存在沉渣层上表面无法准确判断的问题，使得测量的起始基准点不准确，影响测试结果的准确性；而且没有对测得的结果进行修正，并不能真实的反映出沉渣层的厚度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种准确测量钻孔灌注桩沉渣厚度的装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种准确测量钻孔灌注桩沉渣厚度的装置，包括位于地面上的上位机,和位于桩内的与所述上位机线缆连接的沉渣探头，所述沉渣探头包括外壳和底盘，所述外壳内从上至下依次设有上密封件、电路板、电机、机械探针和下密封件，所述机械探针穿过所述下密封件及底盘向外伸出；所述底盘的底面均布有至少四个第一压力传感器；