[发明专利]预留管底激振旁孔接收波速测试桩底注浆测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种预留管底激振旁孔接收波速测试桩底注浆测试装置及其方法。该装置包括灌注桩内预留孔道、桩身附近旁孔、激振重锤以及接受信号传感器。成桩时在灌注桩桩内预留孔道，成桩后在距离桩一定距离钻孔，并埋设一串声波接收传感器。在桩底注浆前、后用通过重块在预留孔道内对桩底土体进行激振，通过传感器接收激振信号。通过信号接收时间及激振点和接收点的距离计算注浆前后土体剪切波速，分析桩底注浆的效果。试验结束后，激振重锤和传感器可以回收反复使用。

技术领域

本发明属于桩底注浆领域，具体涉及一种预留管底激振旁孔接收波速测试桩底注浆测试装置及方法。

背景技术

桩底注浆是指钻孔、冲孔和挖孔灌注桩在成桩后，用注浆泵以一定的压力将能固化的浆液(常用水泥浆)通过桩身注浆通道(可预埋管道，也可后造孔)注入桩底。浆液固化后，可改善桩基持力层受力状态和荷载传递性能，大幅提高桩侧摩阻力，修补桩身缺陷等，从而提高桩基承载力或起到对事故桩的加固作用，其主要机理如下：

由于孔底沉渣和首灌混凝土离析产生的虚尖使桩底混凝土强度降低、孔隙较大等缺陷，致使单桩承载力不足和沉降量过大。注浆时，浆液首先渗透到较疏松的桩底沉渣间隙中，与沉渣相结合，形成强度较高的结石体，减轻桩底沉渣的影响，减小桩基沉降。

当沉渣间隙被浆液充满后，随着注浆量的增加及注浆压力的增大，浆液不断向桩端持力层中渗透、充填和压密，形成渗透注浆和压密注浆。渗透注浆主要是浆液在较小的压力下进入土体孔隙中，置换土体中的水空间，形成一个密实的、强度高的结石体。压密注浆是用浓浆置换、渗透和挤压土体，在土中形成浆泡、浆脉，同时产生密实效应，使土体压密并提高其应力，浆泡的半径随注浆压力的增大而增大，同时浆液总是挤向不均匀地基中的薄弱区，从而使土体的变形性质均一化。

当注浆压力大于桩端土层的最小主应力时，会出现劈裂注浆。浆体克服土体初始应力和抗拉强度而破坏土体，在正常固结和欠固结的土体中形成垂直的裂缝，在裂缝最前端出现应力集中，使裂缝迅速发展，浆液充填裂隙后呈脉状网络分布。当劈裂浆体达到饱满状态后，浆体的粘滞性会阻止浆体进一步流动，致使注浆压力不断升高。浆液固化后对持力层起加筋作用，增大桩端的承载面积和桩基的有效长度，从而提高桩的承载力。

同时，随着注浆压力的增大，浆液克服土体孔隙摩阻力沿桩壁上窜，通过渗透、充填、挤密和胶结作用破坏桩周泥皮的结构，并填充桩与桩周土体之间的孔隙，在桩周形成脉状结石体，从而提高了桩身下部的桩侧摩阻力，提高桩的承载力。

桩端土性质、桩长、桩径和桩身质量等桩自身因素以及注浆施工因素是影响压力注浆桩承载力的主要因素。桩底注浆工艺和参数应根据不同的地质条件有针对性地确定，在保证桩底土不破坏和桩不上浮的前提下，增大桩底注浆量和注浆压力可以有效提高桩承载力效果。

当前灌注桩的注浆技术已经发展得较为成熟，大量科学研究和工程实例说明，桩底注浆对于提高桩基承载力，减少桩基沉降有很明显的作用。但是由于桩底注浆属于隐蔽工程，实际工程中只能通过静载试验来检测桩基承载力的变化，来判断桩底注浆的效果。然而静载试验一般规模较大，特别是对于大直径桩基，静载试验需要花费大量的人力物力，并不经济。而且静载试验只能得到桩底注浆技术处理过后的结果，即承载力的体现，对于桩底注浆的作用机理以及作用范围并不清楚。因此有必要研究一种能够直观检测桩底注浆效果的手段。

发明内容

现有的检测桩底注浆效果的手段只有静载试验，然而现有静载荷试验的成本过高，以及每次试验都要重新搭建试验平台，耗费大量的人力物力，还有只能测得桩基承载力，对于注浆的作用机理和作用范围无法准确得知。

本发明的目的针对现有桩底注浆效果检测方法的不足，提供一种预留管底激振旁孔接收波速测试桩底注浆测试装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：