[发明专利]利用分布式压电电缆阻抗传感技术检测桩基承载力的系统及其施工和检测方法

说明书

本发明公开一种利用分布式压电电缆阻抗传感技术检测桩基承载力的系统，其特征是：包括多通道阻抗分析仪和分布式压电电缆，分布式压电电缆沿桩体长度方向分布且内置于桩体内，分布式压电电缆环绕桩体均匀分布至少三条，分布式压电电缆与多通道阻抗分析仪电信号连接，分布式压电电缆包括压电电缆、压电电缆导线和开关交换装置，其中压电电缆和压电电缆导线平行分布，压电电缆导线与压电电缆之间多处设置控制开关交换装置，通过所述开关交换装置控制多通道阻抗分析仪所要检测的位置，所述的分布式压电电缆整体采用外皮包裹约束。还公开以上系统的施工方法和检测方法。该系统的防滑能力更强且成本更低。

技术领域

本发明涉及桩基工程领域和压电阻抗技术领域，特别涉及一种利用分布式压电电缆阻抗传感技术检测桩基承载力的系统。本发明还涉及一种利用分布式压电电缆阻抗传感技术检测桩基承载力的系统的施工方法。本发明还涉及一种利用分布式压电电缆阻抗传感技术检测桩基承载力的系统的检测方法。

背景技术

桩基工程是建筑基础的重要组成部分，在施工过程中桩基施工质量的好坏对桩基承载力影响很大，在运维过程中桩基的稳定直接影响到上部建筑物的稳定和使用者的人身安全，所以对桩基工程施工过程中和长期运维过程中的检测变得尤为重要。但现场施工和运维过程中环境复杂，桩基础数据采集环境恶劣，对桩基的检测提出了更高的要求。只有准确检测桩基承载力的变化过程，将检测信号及时的传递并做出分析与预警，对实际工程中可能出现的基础破坏及时地进行预警，才能更好地完善对桩基施工过程中和运维过程中承载特性的研究。

当前检测混凝土灌注桩和PHC管桩，常用的检测方法为钢筋计、电阻式应变片、光纤光栅和分布式光纤等。最常用的是光纤光栅和分布式光纤。但分布式光纤有很多缺点：(1)分布式光纤光纤解调仪价格贵、尺寸较大、受国外技术垄断；(2)空气或灰尘进入法兰盘导致激光无法传输从而损耗光纤信号；(3)光纤较为脆弱，需要外层钢绞线保护等。

压电电缆从内到外由四层构成，分别为合金、PVDF铜丝和聚乙烯保护层。压电电缆具有高的抗拉伸强度，PVDF压电电缆的工作环境温度范围很广，在-20摄氏度至50摄氏度范围内。压电系数g₃₃基本保持不变。如今，压电电缆多应用在车流量检测等方面，在桩基检测等周界安全检测应用比较少。而压电电缆的阻抗与作用力成线性关系，在周界安全检测方面有很大的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用分布式压电电缆阻抗传感技术检测桩基承载力的系统，该系统的防滑能力更强且成本更低。本发明的目的还包括提供一种利用分布式压电电缆阻抗传感技术检测桩基承载力的系统的施工方法。本发明目的还包括提供一种利用分布式压电电缆阻抗传感技术检测桩基承载力的系统的检测方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用分布式压电电缆阻抗传感技术检测桩基承载力的系统，其特征是：包括多通道阻抗分析仪和分布式压电电缆，分布式压电电缆沿桩体长度方向分布且内置于桩体内，分布式压电电缆环绕桩体均匀分布至少三条，分布式压电电缆与多通道阻抗分析仪电信号连接，分布式压电电缆包括压电电缆、压电电缆导线和开关交换装置，其中压电电缆和压电电缆导线平行分布，压电电缆导线与压电电缆之间多处设置开关交换装置，通过所述开关交换装置控制多通道阻抗分析仪所要检测的位置，所述的分布式压电电缆整体采用外皮包裹约束。

优选的，所述桩体为PHC管桩，PHC管桩表面沿桩身表面预先设计所要测试的路线开设有布线槽，所述分布式压电电缆置入在布线槽内并采用胶凝材料固化封装，每个测试截面间隔90°布设四组所述分布式压电电缆。

优选的，所述桩体为灌注桩，灌注桩钢筋笼上沿截面间隔90°均匀分布的4根纵筋上通过扎丝和环氧树脂各固定一根分布式压电电缆。

本发明还提供上述利用分布式压电电缆阻抗传感技术检测桩基承载力的系统的施工方法，其特征是：包括以下步骤：