本發(fā)明屬于物理數(shù)據(jù)監(jiān)測的領(lǐng)域，具體涉及一種灌注樁施工超灌檢測計算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、灌注樁是建筑基礎(chǔ)施工中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，廣泛應用于橋梁、超高層建筑、大型基礎(chǔ)設(shè)施等工程中。灌注樁的施工質(zhì)量直接影響整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力，因此，灌注樁的施工質(zhì)量檢測一直是工程領(lǐng)域中的重要環(huán)節(jié)。為了確保灌注樁的安全性和可靠性，施工過程中通常會使用多種檢測技術(shù)來評估樁身的完整性和施工質(zhì)量，尤其是針對混凝土灌注過程中的超灌現(xiàn)象以及沉渣堆積等問題，業(yè)界已經(jīng)開發(fā)了多種檢測手段。

2、目前，灌注樁的施工質(zhì)量檢測中，超聲波檢測廣泛應用于樁身的完整性檢測中，通過超聲波的傳播速度、衰減系數(shù)等參數(shù)，評估混凝土的均勻性和密實度。例如公開號為cn109457691b的專利文獻提供的深水鉆孔灌注樁成孔成樁一體化監(jiān)控裝置及其控制方法中，該方法具有無損、實時檢測的優(yōu)勢，能夠快速反映樁身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)。然而，超聲波檢測對深度變化、沉渣堆積等復雜工況的靈敏度有限，尤其在深度遞增的樁底區(qū)域，超聲波波速和衰減系數(shù)的變化不易精確捕捉，影響了檢測的準確性。

3、取芯法是灌注樁質(zhì)量檢測中常用的破壞性檢測方法，例如公開號為cn216615991u的專利文獻中提供的灌注樁取芯輔助裝置，通過從樁身中取出混凝土芯樣，分析其抗壓強度、密度、孔隙率等物理參數(shù)，判斷混凝土的質(zhì)量。取芯法具有較高的檢測精度，但操作繁瑣、耗時較長，且無法實現(xiàn)對樁身全深度的全面覆蓋，僅能對局部區(qū)域進行檢測。

4、灌注樁施工中，樁底沉渣堆積是影響樁基承載力的重要因素。沉渣過厚會導致樁底承載能力下降，進而影響整體樁基的穩(wěn)定性。目前，樁底沉渣的檢測通常結(jié)合取芯法和超聲波法進行評估，但對沉渣厚度和沉渣堆積區(qū)的準確檢測仍然存在一定的技術(shù)難題。

5、在部分工程中，使用了基于固定閾值的超灌預警系統(tǒng)。例如在公開號為cn113216193b的專利文獻中提供了一種水下鉆孔灌注樁混凝土超灌高度控制裝置及方法，當其檢測到某一物理參數(shù)（如超聲波波速或抗壓強度）超過設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)會發(fā)出警報。然而，這類系統(tǒng)往往依賴于人工設(shè)定的固定閾值，缺乏對復雜施工條件下數(shù)據(jù)變化的智能分析能力，容易產(chǎn)生誤報或漏報，導致預警效果不理想。

6、盡管以上技術(shù)手段在一定程度上提高了灌注樁施工質(zhì)量的監(jiān)測能力，但仍然存在一些明顯的技術(shù)難題和局限性?，F(xiàn)有的超聲波檢測和取芯法無法充分反映樁身在不同深度下的質(zhì)量變化，特別是在深度遞增的樁底區(qū)域，物理參數(shù)的變化無法精準捕捉，導致混凝土密實度和質(zhì)量的判斷不準確?，F(xiàn)有的檢測方法難以有效應對樁底沉渣堆積和深度變化導致的質(zhì)量問題。目前的檢測系統(tǒng)大多缺乏實時性，難以在灌注過程中進行實時監(jiān)測和判斷。即使在使用超聲波實時檢測的情況下，由于缺乏智能化的數(shù)據(jù)分析手段，系統(tǒng)無法根據(jù)物理量的變化趨勢進行動態(tài)判斷，難以及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的潛在問題。

7、現(xiàn)有的固定閾值預警系統(tǒng)在復雜施工環(huán)境中容易受到外部因素影響，導致誤報率較高。當混凝土物理參數(shù)受到外界干擾（如溫度、濕度變化）時，系統(tǒng)可能會誤發(fā)警報，影響施工效率。此外，固定閾值難以適應施工過程中的動態(tài)變化，導致預警系統(tǒng)的敏感度和準確性不足。

8、取芯法等破壞性檢測手段只能對樁身的局部區(qū)域進行檢測，難以實現(xiàn)對整個樁身全深度的全面覆蓋。這導致檢測結(jié)果的代表性不足，無法全面反映樁身的整體質(zhì)量。

9、隨著灌注深度的增加，混凝土的密實度和質(zhì)量往往會出現(xiàn)變化，現(xiàn)有的檢測系統(tǒng)在處理深度遞增帶來的非線性效應時表現(xiàn)不足，難以準確評估樁身質(zhì)量隨深度的變化。

10、在灌注樁的結(jié)構(gòu)中，超聲波波速與混凝土的抗壓強度密切相關(guān)。這是因為超聲波的傳播速度受到介質(zhì)密度和彈性模量的影響，而混凝土的抗壓強度與其內(nèi)部密度、孔隙率、材料均勻性有關(guān)。因此，當混凝土的強度較高時，其密實度較好，超聲波波速也相應較快。反之，如果強度較低，超聲波波速會相對較慢。

11、隨著深度的增加，混凝土的澆筑質(zhì)量可能發(fā)生變化，尤其在樁底或靠近沉渣的地方，材料密度和抗壓強度可能會隨深度變化呈現(xiàn)非線性關(guān)系。因此，單純依賴波速和抗壓強度的直接導數(shù)可能無法充分反映這些變化。

12、超聲波在材料中的衰減系數(shù)與材料的密度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性以及能量耗散特性有關(guān)。當混凝土密度較大、結(jié)構(gòu)較均勻時，衰減系數(shù)較低，超聲波能量的損耗較小；當混凝土密度較小或存在較多孔隙時，衰減系數(shù)較大，超聲波衰減較快。

13、與波速和抗壓強度類似，衰減系數(shù)與密度的關(guān)系也會隨著深度遞增而發(fā)生變化。在樁底沉渣較厚或混凝土不均勻的情況下，衰減系數(shù)與密度的關(guān)系將不再是簡單的線性關(guān)系。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種灌注樁施工超灌檢測計算方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個或多個技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

2、本發(fā)明提供了一種灌注樁施工超灌檢測計算方法及系統(tǒng)，可通過獲取所述灌注樁中各分區(qū)處對應的超聲波波速和衰減系數(shù)，獲取所述灌注樁中各分區(qū)處對應的抗壓強度和密度；通過超聲波波速、衰減系數(shù)與混凝土抗壓強度、密度之間的導數(shù)進行維度計算，獲取聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量；比較聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量，以判斷異常。該方法能夠有效識別混凝土不均勻性、沉渣堆積等問題，提高了灌注樁施工過程中的質(zhì)量控制水平，尤其在深度遞增的樁底區(qū)域具有較高的精度和靈敏度，確保了超灌施工樁身結(jié)構(gòu)的整體狀態(tài)的安全性和可靠性。

3、為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種灌注樁施工超灌檢測計算方法，所述方法包括以下步驟：

4、對于實施超灌的灌注樁，將所述灌注樁進行分區(qū)，標記分區(qū)的深度；

5、對所述灌注樁進行超聲波檢測，獲取所述灌注樁中各分區(qū)處對應的超聲波波速和衰減系數(shù)；

6、對所述灌注樁進行混凝土芯樣的采樣，獲取所述灌注樁中各分區(qū)處對應的抗壓強度、孔隙率、密度；

7、通過超聲波波速、衰減系數(shù)與混凝土抗壓強度、密度之間的導數(shù)進行維度計算，獲取聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量；

8、比較聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量，以判斷異常。

9、其中，所述聲速抗壓差異向量為根據(jù)各分區(qū)的超聲波波速與抗壓強度之間的導數(shù)關(guān)系計算得到的，而用于評估灌注樁不同分區(qū)下混凝土質(zhì)量變化趨勢的一個數(shù)值表示；所述衰減密度差異向量為根據(jù)各分區(qū)的超聲波衰減系數(shù)與混凝土密度之間的導數(shù)關(guān)系計算得到的，而用于檢測灌注樁不同分區(qū)下混凝土均勻性和密實度變化的一個數(shù)值表示。

10、進一步地，其中，將所述灌注樁進行標記分區(qū)：對所述灌注樁進行超聲波檢測的覆蓋區(qū)域，應與對所述灌注樁進行混凝土芯樣的采樣覆蓋區(qū)域相互一致，且其覆蓋區(qū)域?qū)龉嘧兜恼麄€縱深長度。

11、進一步地，對所述灌注樁進行超聲波檢測，獲取所述灌注樁中各分區(qū)處對應的超聲波波速和衰減系數(shù)。

12、進一步地，對所述灌注樁進行混凝土芯樣的采樣，獲取所述灌注樁中各分區(qū)處對應的抗壓強度、密度。

13、進一步地，通過超聲波波速、衰減系數(shù)與混凝土抗壓強度、密度之間的導數(shù)進行維度計算，獲取聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量的方法可為：

14、計算每個分區(qū)的超聲波波速相對于其抗壓強度的導數(shù)，以各分區(qū)的超聲波波速分別相對于其抗壓強度的導數(shù)組成的數(shù)組作為所述聲速抗壓差異向量；

15、計算每個分區(qū)的衰減系數(shù)相對于其密度的導數(shù)，以各分區(qū)的衰減系數(shù)分別相對于其密度的導數(shù)組成的數(shù)組作為所述衰減密度差異向量。

16、進一步地，通過超聲波波速、衰減系數(shù)與混凝土抗壓強度、密度之間的導數(shù)進行維度計算，獲取聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量的方法，或者可為：

17、計算每個分區(qū)的超聲波波速相對于其深度的導數(shù)，作為每個分區(qū)的聲速縱深導數(shù)，以各分區(qū)的聲速縱深導數(shù)組成的數(shù)組作為聲速縱深導數(shù)向量；

18、計算每個分區(qū)的抗壓強度相對于其深度的導數(shù)，作為每個分區(qū)的抗壓縱深導數(shù)，以各分區(qū)的抗壓縱深導數(shù)組成的數(shù)組作為抗壓縱深導數(shù)向量。

19、計算每個分區(qū)的衰減系數(shù)相對于其深度的導數(shù)，作為每個分區(qū)的衰減縱深導數(shù)，以各分區(qū)的衰減縱深導數(shù)組成的數(shù)組作為衰減縱深導數(shù)向量；

20、計算每個分區(qū)的密度相對于其深度的導數(shù)，作為每個分區(qū)的密度縱深導數(shù)，以各分區(qū)的抗壓縱深導數(shù)組成的數(shù)組作為密度縱深導數(shù)向量。

21、將聲速縱深導數(shù)向量中各維度的數(shù)值，點對點相比于抗壓縱深導數(shù)向量中各維度的數(shù)值，所得的比值組成的向量為聲速抗壓差異向量。

22、將衰減縱深導數(shù)向量中各維度的數(shù)值，點對點相比于密度縱深導數(shù)向量中各維度的數(shù)值，所得的比值組成的向量為衰減密度差異向量。

23、進一步地，通過超聲波波速、衰減系數(shù)與混凝土抗壓強度、密度之間的導數(shù)進行維度計算，獲取聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量的方法或者還可包括：

24、將聲速縱深導數(shù)向量中各維度的數(shù)值，點對點減去抗壓縱深導數(shù)向量中各維度的數(shù)值，所得的差值組成的向量為聲速抗壓差異向量；

25、將衰減縱深導數(shù)向量中各維度的數(shù)值，點對點減去密度縱深導數(shù)向量中各維度的數(shù)值，所得的差值組成的向量為衰減密度差異向量。

26、進一步地，比較聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量，以判斷異常，具體可為：

27、計算所述聲速抗壓差異向量與所述衰減密度差異向量之間的相似度，當所述的相似度小于閾值，則判斷所述灌注樁存在異常。

28、進一步地，比較聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量，以判斷異常的方法或者為：

29、計算所述聲速抗壓差異向量與所述衰減密度差異向量之間的余弦相似度，計算所述聲速抗壓差異向量與所述衰減密度差異向量之間的相關(guān)系數(shù)，通過比較所述的余弦相似度與所述的相關(guān)系數(shù)，以判斷異常。例如，若所述聲速抗壓差異向量與所述衰減密度差異向量之間的余弦相似度小于所述聲速抗壓差異向量與所述衰減密度差異向量之間的相關(guān)系數(shù)，則判斷所述灌注樁存在異常。

30、本發(fā)明還提供了一種灌注樁施工超灌檢測計算系統(tǒng)，所述一種灌注樁施工超灌檢測計算系統(tǒng)包括：處理器、存儲器及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)所述灌注樁施工超灌檢測計算方法中的步驟，所述一種灌注樁施工超灌檢測計算系統(tǒng)可以運行于桌上型計算機、筆記本電腦、手機、掌上電腦及云端數(shù)據(jù)中心等計算設(shè)備中，可運行的系統(tǒng)可包括，但不僅限于，處理器、存儲器、服務器集群，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序運行在以下系統(tǒng)的單元中：

31、數(shù)據(jù)獲取單元，用于對實施超灌的灌注樁進行分區(qū)，獲取所述灌注樁中各分區(qū)處對應的超聲波波速和衰減系數(shù)的數(shù)據(jù)，獲取所述灌注樁中各分區(qū)處對應的抗壓強度和密度的數(shù)據(jù)；

32、維度計算單元，用于通過超聲波波速、衰減系數(shù)與混凝土抗壓強度、密度之間的導數(shù)進行維度計算，獲取聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量；

33、數(shù)值檢測單元，用于比較聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量，以判斷異常。

34、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供了一種灌注樁施工超灌檢測計算方法及系統(tǒng)，可通過獲取所述灌注樁中各分區(qū)處對應的超聲波波速和衰減系數(shù)，獲取所述灌注樁中各分區(qū)處對應的抗壓強度和密度；通過超聲波波速、衰減系數(shù)與混凝土抗壓強度、密度之間的導數(shù)進行維度計算，獲取聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量；比較聲速抗壓差異向量和衰減密度差異向量，以判斷異常。該方法能夠有效識別混凝土不均勻性、沉渣堆積等問題，提高了灌注樁施工過程中的質(zhì)量控制水平，尤其在深度遞增的樁底區(qū)域具有較高的精度和靈敏度，確保了超灌施工樁身結(jié)構(gòu)的整體狀態(tài)的安全性和可靠性。

35、傳統(tǒng)灌注樁施工中的檢測手段（如超聲波檢測和取芯法）在樁身混凝土質(zhì)量不均勻、沉渣堆積等復雜情況下的檢測精度不高，尤其是無法精準反映深度遞增對檢測結(jié)果的影響。本發(fā)明所述技術(shù)方案通過引入縱深導數(shù)、差值計算以及余弦相似度與相關(guān)系數(shù)的結(jié)合，不僅提高了對物理量變化的靈敏度，還通過深度變化的計算方式，能夠更精確地識別樁身的質(zhì)量問題和異常區(qū)域。這種改進提升了檢測的精度，尤其在深度變化明顯的樁底區(qū)域，能夠準確捕捉到沉渣堆積和混凝土不均勻等問題。

36、傳統(tǒng)的檢測手段往往難以精確識別局部的材料退化和沉渣堆積問題，特別是在樁底和樁身不同深度的局部區(qū)域，異常不容易被及時發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明通過對聲速、衰減系數(shù)、抗壓強度和密度等物理量進行綜合分析，結(jié)合縱深導數(shù)和差值計算的方式，能夠準確檢測局部區(qū)域的異常變化，特別是在樁底沉渣堆積和材料劣化方面的表現(xiàn)非常突出。這種細化的檢測方法能夠更精確地識別出局部的隱患，從而保證樁身結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。