[发明专利]贯入式沉渣厚度自动检测的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔灌注桩桩底沉渣厚度的以预压、冲击和局部位移为基准 的快速定位、实时量测和自动分析的检测技术领域，更具体涉及一种贯入式沉渣 厚度自动检测的方法，同时还涉及一种贯入式沉渣厚度自动检测装置，尤其适用于对 深孔(大于100米)、充水(泥浆)以及人员无法到达的钻孔灌注桩桩底沉渣厚 度的快速精确测量。

背景技术

桩底沉渣是在钻孔时钻头破碎岩土体后所形成的残留在桩底的松散渣石或 渣土，过厚沉渣的存在会影响桩的承载力和导致桩的沉降量过大。现行的国家有 关标准和规范对沉渣厚度有明确的规定，如以《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94) 为例，泥浆护壁成孔灌注桩桩底沉渣厚度指标应符合：1)端承桩小于50mm；2) 摩擦端承桩、端承摩擦桩和地下连续墙小于100mm；3)摩擦桩小于300mm。 这种严格的质量控制标准对桩底沉渣厚度检测装置提出了很高的要求：1、高精 度(达到0.1mm)；2、实时与快速测量；3、具有在深孔(大于100米)中测量 能力；4、具有在水下(泥浆中)测量能力；4、能够快速移位和反复测量。

成桩前与成桩后的桩底沉渣厚度检测方法有所不同，前者多以系吊重锤的方 式，定性测量沉渣的存在和推算其厚度；而后者通常采用超过桩长的钻孔取芯， 用实物岩芯来判断沉渣并量测其厚度，若取得的岩芯不完整，则可以采用数字钻 孔成像技术，用孔壁岩芯图像来准确判断与量测沉渣及厚度。虽然成桩后的检测 方法直观可靠，得到的结果可信，但仍属于桩基工程结束后的评价，难以改变继 承事实，对工程的设计与施工可能产生不利的影响。因此，如何有效、准确和科 学地进行成桩前的桩底沉渣厚度检测就成为影响到整个工程安全的关键问题之 一。为此，本发明提出的贯入式沉渣厚度自动检测装置将从根本上科学地解决这一 技术难题。

目前，成桩前的沉渣厚度检测方法主要为静力贯入法。通过预置沉渣顶面测 定盘测出沉渣顶面位置，然后利用沉渣底面测定锥在上部荷载自动脱钩后的自重 力作用下缓慢贯入沉渣中，直至原状土(天然地层)。从沉渣顶面到原状土(天 然地层)的距离，即为沉渣厚度。由于在不同工程场地和位置上的应用，原状土 (天然地层)的力学性质和指标会随之发生变化，而具有不变自重荷载的静力贯 入法则无法区分这些变化，因此，沉渣底面测定锥贯入原状土(天然地层)不可 避免，此时测定出的沉渣厚度包含了贯入原状土(天然地层)的那个部分，大于 实际的沉渣厚度。为了提供足够的荷载，静力贯入法的设备必将十分庞大，现场 搬运和操作十分困难，而且在每完成一次测定后，必须将测定仪器提升到地面读 取沉渣厚度值，缺乏自动读数、快速测定和自动分析的能力。

鉴于静力贯入法存在的问题，本发明提出一种动力贯入法应用于成桩前的桩 底沉渣厚度检测，即贯入式沉渣厚度自动检测装置，使成桩前的桩底沉渣厚度检测 方法及测试装置得到了突破性和实质性的进展。该方法采用传统的预压方式确定 沉渣顶面位置，通过多次锤击探针使其贯入到沉渣直至原状土(天然地层)，计算 机自动记录每次锤击后探针的贯入量，并形成锤击数与贯入总量的关系曲线。由 于沉渣与原状土(天然地层)的力学性质存在较大差异(至少是数量级的差异)， 因此，锤击数与贯入总量的关系曲线上必定出现明显的拐点，通过编制相应的算 法程序，使计算机很容易识别这个拐点，并计算出沉渣厚度。动力贯入法及测试 装置的优点在于对场地和环境的要求较低，对沉渣和原状土(天然地层)力学性 质等背景资料要求较少，且测试精度高、速度快，记录和分析自动化。

发明内容

本发明的目的就是为了克服成桩前静力贯入法和成桩后钻孔检测法存在的 缺点和不足，在于提供了一种贯入式沉渣厚度自动检测的方法，其原理简单，方法可 行，对场地和环境的要求较低，对沉渣和原状土(天然地层)力学性质等背景资 料要求较少。

本发明的另一个目的是在于提供了一种贯入式沉渣厚度自动检测装置，该装置 测试精度高、速度快、记录和分析自动化，且结构简单、操作方便、易于携带、 经久耐用、稳定性好、经济实用，具有广泛的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

本发明工作原理是：