本發(fā)明屬于樁底注漿領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)留管底激振旁孔接收波速測試樁底注漿測試裝置及方法。

背景技術(shù)：

樁底注漿是指鉆孔、沖孔和挖孔灌注樁在成樁后，用注漿泵以一定的壓力將能固化的漿液(常用水泥漿)通過樁身注漿通道(可預(yù)埋管道，也可后造孔)注入樁底。漿液固化后，可改善樁基持力層受力狀態(tài)和荷載傳遞性能，大幅提高樁側(cè)摩阻力，修補(bǔ)樁身缺陷等，從而提高樁基承載力或起到對事故樁的加固作用，其主要機(jī)理如下：

由于孔底沉渣和首灌混凝土離析產(chǎn)生的虛尖使樁底混凝土強(qiáng)度降低、孔隙較大等缺陷，致使單樁承載力不足和沉降量過大。注漿時，漿液首先滲透到較疏松的樁底沉渣間隙中，與沉渣相結(jié)合，形成強(qiáng)度較高的結(jié)石體，減輕樁底沉渣的影響，減小樁基沉降。

當(dāng)沉渣間隙被漿液充滿后，隨著注漿量的增加及注漿壓力的增大，漿液不斷向樁端持力層中滲透、充填和壓密，形成滲透注漿和壓密注漿。滲透注漿主要是漿液在較小的壓力下進(jìn)入土體孔隙中，置換土體中的水空間，形成一個密實的、強(qiáng)度高的結(jié)石體。壓密注漿是用濃漿置換、滲透和擠壓土體，在土中形成漿泡、漿脈，同時產(chǎn)生密實效應(yīng)，使土體壓密并提高其應(yīng)力，漿泡的半徑隨注漿壓力的增大而增大，同時漿液總是擠向不均勻地基中的薄弱區(qū)，從而使土體的變形性質(zhì)均一化。

當(dāng)注漿壓力大于樁端土層的最小主應(yīng)力時，會出現(xiàn)劈裂注漿。漿體克服土體初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度而破壞土體，在正常固結(jié)和欠固結(jié)的土體中形成垂直的裂縫，在裂縫最前端出現(xiàn)應(yīng)力集中，使裂縫迅速發(fā)展，漿液充填裂隙后呈脈狀網(wǎng)絡(luò)分布。當(dāng)劈裂漿體達(dá)到飽滿狀態(tài)后，漿體的粘滯性會阻止?jié){體進(jìn)一步流動，致使注漿壓力不斷升高。漿液固化后對持力層起加筋作用，增大樁端的承載面積和樁基的有效長度，從而提高樁的承載力。

同時，隨著注漿壓力的增大，漿液克服土體孔隙摩阻力沿樁壁上竄，通過滲透、充填、擠密和膠結(jié)作用破壞樁周泥皮的結(jié)構(gòu)，并填充樁與樁周土體之間的孔隙，在樁周形成脈狀結(jié)石體，從而提高了樁身下部的樁側(cè)摩阻力，提高樁的承載力。

樁端土性質(zhì)、樁長、樁徑和樁身質(zhì)量等樁自身因素以及注漿施工因素是影響壓力注漿樁承載力的主要因素。樁底注漿工藝和參數(shù)應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件有針對性地確定，在保證樁底土不破壞和樁不上浮的前提下，增大樁底注漿量和注漿壓力可以有效提高樁承載力效果。

當(dāng)前灌注樁的注漿技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，大量科學(xué)研究和工程實例說明，樁底注漿對于提高樁基承載力，減少樁基沉降有很明顯的作用。但是由于樁底注漿屬于隱蔽工程，實際工程中只能通過靜載試驗來檢測樁基承載力的變化，來判斷樁底注漿的效果。然而靜載試驗一般規(guī)模較大，特別是對于大直徑樁基，靜載試驗需要花費(fèi)大量的人力物力，并不經(jīng)濟(jì)。而且靜載試驗只能得到樁底注漿技術(shù)處理過后的結(jié)果，即承載力的體現(xiàn)，對于樁底注漿的作用機(jī)理以及作用范圍并不清楚。因此有必要研究一種能夠直觀檢測樁底注漿效果的手段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

現(xiàn)有的檢測樁底注漿效果的手段只有靜載試驗，然而現(xiàn)有靜載荷試驗的成本過高，以及每次試驗都要重新搭建試驗平臺，耗費(fèi)大量的人力物力，還有只能測得樁基承載力，對于注漿的作用機(jī)理和作用范圍無法準(zhǔn)確得知。

本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有樁底注漿效果檢測方法的不足，提供一種預(yù)留管底激振旁孔接收波速測試樁底注漿測試裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種預(yù)留管底激振旁孔接收波速測試樁底注漿測試裝置，包括設(shè)置于樁身內(nèi)的預(yù)留管道和旁孔，預(yù)留管道沿垂直方向設(shè)置且從樁頂豎向貫穿至樁底，預(yù)留管道在樁底處封口；預(yù)留管道內(nèi)從樁頂懸吊一個激振重錘，激振重錘的最大下落深度超過樁底封口部位，使其在自由掉落時可以對樁底產(chǎn)生激振；旁孔開設(shè)與樁身附近，且旁孔穿越樁底注漿影響區(qū)域；旁孔中埋設(shè)有若干個呈直線陣列排布的波速傳感器。

作為優(yōu)選，所述的預(yù)留管道在灌注樁成樁前安裝在鋼筋籠上，樁身灌注完成后被固定于樁身內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述的波速傳感器通過連接線連接信號收集裝置，用于收集剪切波信號。

作為優(yōu)選，所述的波速傳感器的深度可調(diào)，以調(diào)整傳感器的感應(yīng)范圍。

作為優(yōu)選，所述的波速傳感器等間距設(shè)置，以便于后續(xù)信號數(shù)據(jù)的處理和計算。

作為優(yōu)選，所述的波速傳感器的跨度范圍穿越樁底注漿影響區(qū)域，最大程度提高測量區(qū)域范圍和準(zhǔn)確性。

作為優(yōu)選，所述的旁孔與樁身的延伸方向一致，以提高測量準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種預(yù)留管底激振旁孔接收波速測試樁底注漿評價方法，包括以下步驟；

步驟1：混凝土灌注樁在成樁前，在鋼筋籠上設(shè)置預(yù)留管道，預(yù)留管道沿垂直方向設(shè)置且從樁頂豎向貫穿至樁底，且底部封口；

步驟2：灌注樁成樁后，在樁身一定距離處鉆旁孔，旁孔深度應(yīng)大于樁底深度且穿越樁底注漿影響區(qū)域，在旁孔內(nèi)埋置一串呈直線陣列排布的波速傳感器；預(yù)先測量得到各波速傳感器的深度；

步驟3：樁身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，在樁底注漿前，在樁身預(yù)留管道內(nèi)懸吊一個激振重錘，將其提升一定高度后讓其自由落下，使其沖擊樁底產(chǎn)生激振，同時記錄旁孔中各個波速傳感器的信號，記錄激振與接收信號的時間差；

步驟4：在樁底注漿并且形成預(yù)定強(qiáng)度后，重復(fù)步驟3，得到樁底注漿后各個波速傳感器的激振與接收信號的時間差；

步驟5：根據(jù)兩次測試分別得到的時間差以及激振點到各傳感器的距離，計算對應(yīng)土體的剪切波速；

步驟6：根據(jù)剪切波速分析樁底注漿的作用效果和作用范圍。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：

一、設(shè)備簡單，操作方便；二、不需大噸位靜載試驗，節(jié)省人力物力；三、能夠分析樁底注漿前后土質(zhì)變化，檢測注漿具體效果，填補(bǔ)現(xiàn)有檢測技術(shù)的空白；四、本發(fā)明的裝置可以循環(huán)使用。本發(fā)明的其他效果將通過具體實施方式進(jìn)行說明。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施步驟對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是一種預(yù)留管底激振旁孔接收波速測試樁底注漿測試裝置布置示意圖；

圖2是本發(fā)明中激振前重錘上提一段距離時下部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中激振時重錘與傳感器相對位置示意圖；

圖中：1、灌注樁；2、樁底注漿影響區(qū)域；3、預(yù)留管道；4、激振重錘；5、旁孔；6、聲波傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說明。本發(fā)明中各個實施方式的技術(shù)特征在沒有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。

如圖1所示，一種預(yù)留管底激振旁孔接收波速測試樁底注漿測試裝置，包括預(yù)留管道3和旁孔5，兩者可進(jìn)行組合實現(xiàn)測試過程。

灌注樁1樁身上的預(yù)留管道3在灌注樁1成樁前安裝在鋼筋籠上，樁身灌注完成后被固定于樁身內(nèi)。預(yù)留管道3沿垂直方向設(shè)置且從樁頂豎向貫穿至樁底，樁底處封口，防止?jié){液進(jìn)入。預(yù)留管道3可采用鋼管等硬質(zhì)管道。灌注樁成樁后，預(yù)留管道3內(nèi)從樁頂懸吊一條懸索，懸索末端固定一個激振重錘4，激振重錘4可通過懸索控制豎向自由移動，提高一定距離后自由掉落。懸索的長度需要略長于樁身長度，使激振重錘4的最大下落深度超過樁底封口部位，激振重錘4提升一定距離自由掉落時可以對樁底產(chǎn)生激振。

樁身旁孔5位于樁身一定距離處，旁孔5深度應(yīng)大于樁身長度，具體深度根據(jù)注漿情況確定注漿的可能影響區(qū)域，旁孔5的深度需要穿越樁底注漿影響區(qū)域2。旁孔5中埋設(shè)一串呈直線陣列排布的波速傳感器6，各傳感器深度均為已知，傳感器連接線通向地面的信號收集裝置，供讀取波速數(shù)據(jù)。為了使波速傳感器6的測量范圍能否覆蓋注漿區(qū)域，波速傳感器6的跨度范圍(即最上方和最下方的傳感器連線范圍)需要穿越樁底注漿影響區(qū)域2。進(jìn)一步的，為了調(diào)整波速傳感器6的測量范圍，可通過將其綁接于繩索上，實現(xiàn)其深度可調(diào)。

與上述裝置相對應(yīng)，還可以提供一種預(yù)留管底激振旁孔接收波速測試樁底注漿評價方法，該方法也可以供本領(lǐng)域技術(shù)人員理解上述裝置的工作原理。評價方法具體包括以下步驟；

步驟1：混凝土灌注樁1在成樁前，在鋼筋籠上設(shè)置預(yù)留管道3，預(yù)留管道3沿垂直方向設(shè)置且從樁頂豎向貫穿至樁底，且底部封口；

步驟2：灌注樁1成樁后，在樁身一定距離處鉆旁孔5，旁孔5深度應(yīng)大于樁底深度且穿越樁底注漿影響區(qū)域2，在旁孔5內(nèi)埋置一串呈直線陣列排布的波速傳感器6，將各波速傳感器6分別連接至由測試信號收集裝置，由其記錄并顯示剪切波波形和到達(dá)時間。預(yù)先測量得到各波速傳感器6的深度，并根據(jù)幾何關(guān)系換算得到激振點到各傳感器的距離；

步驟3：樁身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，在樁底注漿前，在樁身預(yù)留管道3內(nèi)懸吊一個激振重錘4，將其提升一定高度后讓其自由落下，使其沖擊樁底產(chǎn)生激振，同時記錄旁孔5中各個波速傳感器6的信號，記錄激振與接收信號的時間差；

步驟4：在樁底注漿并且形成預(yù)定強(qiáng)度后，重復(fù)步驟3，得到樁底注漿后各個波速傳感器6的激振與接收信號的時間差；

步驟5：根據(jù)兩次測試分別得到的時間差以及激振點到各傳感器的距離，計算對應(yīng)土體的剪切波速；

步驟6：根據(jù)剪切波速分析樁底注漿的作用效果和作用范圍。

由于剪切波速和土體強(qiáng)度之間存在相關(guān)關(guān)系，注漿前土體強(qiáng)度小，波速也小，注漿后土體波速提高。通過對比注漿前后的時間差，可以得到剪切波在激振點至傳感器連線上波速的變化，就能判斷樁底土體強(qiáng)度的提高與設(shè)計值的差別，以及估計注漿的影響范圍。由于波速傳感器6是呈陣列排布的，其跨度穿越了注漿區(qū)域影響范圍，因此，部分波速傳感器6在影響范圍內(nèi)，也有部分在影響范圍外，其接收到的波速都會相對于注漿前發(fā)生變化，但變化的大小不一致。位于注漿范圍內(nèi)的波速傳感器6，其波速的變化與其距離激振點的距離呈比例。而對于位于注漿范圍外的波速傳感器6，由于激振點和傳感器的連線可能有一部分在影響范圍外，其波速由該條連線位于注漿區(qū)域內(nèi)和位于注漿區(qū)域外的各自長度而決定。通過剪切波速分析，可以大致確定該條連線上影響區(qū)域的邊界點，而根據(jù)多個傳感器得出的不同邊界點，可以大致確定影響區(qū)域的圓弧邊界。

另外，波速傳感器6盡量等間距設(shè)置，以便后續(xù)數(shù)據(jù)的處理。旁孔5的延伸方向盡量與樁身的延伸方向一致，保持垂直開孔，使其與樁身之間的距離一定，提高其測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。