[发明专利]一种即时监控沉管灌注桩质量的方法

说明书

本发明涉及一种建筑工程地基处理的质量监控技术。

沉管灌注桩是当前应用于中、低层建筑进行常规地基加固处理中最常用的措施。目前，全国各地普遍采用的沉管灌注桩施工方法主要有锤击沉管法与震动沉管法两大类。为了保证沉管灌注桩的施工质量，所采用的规范规定：凡采用沉管灌注桩施工工艺进行地基加固的工程，必须先打试桩，由试桩来确定单桩承载力，作为工程设计的依据。规定工程验收必须做大量的动测单桩承载力，必要时还必须做静荷载试验。对于特殊地区，如在宁波等地区的沉管灌注桩工程，则必须进行全面“跑桩”，即对每一根工程桩进行按设计荷载的1.5倍进行快速试桩，以保证施工质量。这些措施对于提高施工质量，防止工程事故发生都起到了很好的作用。但是这些均属于事后检测。而一旦检测出桩基存在质量问题时，均在施工完成后所采取补救措施进行补救。这样，势必要化费大量的人力、物力，而且事倍功半。

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种能即时监控沉管灌注桩成桩质量的方法。该方法能对地基处理中沉管灌注桩的成桩过程进行即时动态地监测，并能对与质量相关的量——单位长度内的成桩平均直径和桩长进行有效的控制，并为桩机操作人员提供直观的动态成桩过程，从而达到控制沉管桩成桩质量的目的。

本发明的基本思路是：将沉管灌注桩的设计桩长分成若干个测量单位(亦称采样点)，桩机沉管每上拔一个测量单位就对料面进行一次测量，计算出料面的变化高度，从而推算出该测量单位内的成桩平均直径。如果所测得某段的平均直径小于最小控制直径，桩机操作人员就将沉管反插超过该位置，然后上拔，进行第二次补充灌注，直到桩径达到或超过控制直径，这样就能有效地控制桩体直径，使其在每个测量单位内的平均直径都能达到设计要求。

本发明所述的方法是，应用最新的计算机技术、数字电路和传感器技术对沉管灌注桩的成桩过程进行即时动态监测，其具体作法是：采用位移传感器测量沉管上下位移，位置传感器测量料面高度的变化，所测得的两个量通过数字电路的整形放大，经计算机进行数据处理，由计算机将处理结果和模拟的桩形图显示在屏幕上，另一方面将数据存盘、打印输出。而经过计算机数据处理后所得到的两个量，即分别为单位长度内的成桩平均直径和桩长。通过有效地控制这两个量的变化范围，即可对沉管灌注桩的施工质量得到即时有效的控制。

本发明所述的方法的理论依据是：

见图1，当沉管上拔一个测量单位H时，在沉管出料口1下形成一段高度为H，直径为D的圆柱体，其体积等于沉管上拔H时的落料量(图1)，其数学模型为：

   V₁＝V₂

而：

   V₁＝H·π·(D/2)²

   V₂＝(H＋dH)·π·(d/2)²

因此： D = d 1 + dH / H - - - - - - ( 1 ) ]]>

其中：

   V₁——测量单位内的桩体体积

   V₂——桩机上拔一个测量单位落料的体积

   dH——料面的下降高度，上升为负

   d——桩机沉管内径

   D——成桩平均直径

在(1)式中，d为已知数，dH可通过位置传感器测得，H的控制则通过位移传感器，这样就能测量出单位长度内的平均直径。

在有些沉管灌注桩的成桩工艺中，为了使桩长达到设计要求，需要空中加料，因此，从图2中得出沉管灌注桩桩长的通用公式为：

     L＝(DP＋H_o)＋Hs-H_f-∑dH    (2)

其中：

    DP——沉管下打深度

    L——桩长