一种在冲孔桩成孔过程中对地层情况进行勘察的装置及方法与流程

本发明涉及一种在冲孔桩成孔过程中对地层情况进行勘察的装置。按照国际分类表(ipc)划分属于固定建筑物部分，基础小类，现场基础土壤勘测技术领域。

背景技术：

施工方在现场进行桩基成孔作业时，由于没有准确的勘察到下方地质情况，如遇未探测到的孤石可能会造成施工器具的损坏、施工工期延长，如遇未探测到的软弱土层甚至孔洞会发生变形或坍塌，造成施工方的巨大经济损失。如何在施工过程中对地质情况进行实时准确的勘察，以此确定合适、及时有效的施工方法，一直以来都是施工方迫切想解决的问题。现场众多案例表明，未检测到下方土层中的孤石对施工机械及其他器具造成严重破坏。特别的，成孔机械遇见孤石时，机械会被严重磨损，且容易出现机器的位移，造成施工质量的问题。桩基础作为桥梁及房屋建筑常用基础形式，一旦存在施工质量的问题将带来严重的后果。目前，针对勘察报告的不够详实的问题，在施工时缺乏迅速有效的应对方法，如何进行实时的地质勘察，成为设计施工减少损失的技术重点。

技术实现要素：

本发明可以于冲孔桩孔底生成振动波，并且接受和分析振动波在地层中碰到波阻抗差异界面的反射传播规律，以此反应孔底一定深度的地质情况特征，原理明确、构筑简单，实验操作易于实现。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种在冲孔桩成孔过程中对地层情况进行勘察的装置，包括：振动波产生系统、反射波传感系统；

所述振动波产生系统包括力棒、滑轨和罗盘仪；所述滑轨设置于冲锤的底部，并与力棒滑动连接；所述力棒的一端与滑轨滑动连接，另一端凸出于滑轨底部，并突出于冲锤，垂直朝向桩基的孔底；到达探测深度时提升冲锤并使冲锤自由下落，带动力棒激振孔底岩土体；所述罗盘仪设置于滑轨的顶部，实时检测滑轨的方位；

所述反射波传感系统包括延伸杆、加速度传感器、旋挖刀片、通讯电缆和分析显示仪器；所述加速度传感器顶部设置延伸杆，在产生振动波前通过延伸杆将加速度传感器压至目标深度；所述加速度传感器底部设置旋挖刀片，顺时针旋转延伸杆带动刀片刺入孔底将加速度传感器固定于孔底岩土体，收集在波阻抗差异界面而产生的反射波，完成数据采集时逆时针旋转延伸杆带动刀片逆向旋转，取回加速度传感器。

在一较佳实施例中：所述桩基为冲孔灌注桩。

在一较佳实施例中：所述振动波产生系统沿冲锤的半径方向布置，通过夹具固定于冲锤底部。

在一较佳实施例中：所述力棒呈t字型，凸出于导轨且凸出于冲锤，力棒的翼缘部分在轨道内沿着轨道延伸方向任意移动。

在一较佳实施例中：所述滑轨的底面设置卡槽，所述力棒移动至卡槽处时固定在当前位置。

在一较佳实施例中：所述反射波传感系统通过冲锤的中空部分，安装于桩孔底部，并与孔底垂直。

在一较佳实施例中：所述反射波传感系统安装在振动波产生系统附近，以采集良好的信号。

一种利用如上所述的在冲孔桩成孔过程中对地层情况进行勘察的装置进行勘察的方法，包括以下步骤：

1)将振动波产生系统沿冲锤的半径方向布置，通过夹具固定于冲锤底部；

2)当到达探测深度时提升冲锤并使其自由下落，带动力棒激振孔底岩土体；

3)金属力棒率先接触孔底，产生垂直方向振动的振动波；

4)加速度传感器收集在波阻抗差异界面而产生的反射波；

5)收集到的信号通过滤波、数据处理，从而反应孔底的地层的情况。

本技术方案具有以下有益效果：

本发明通过在冲孔灌注桩施工冲锤之下设置振动波产生系统和反射波接受系统，有效地产生和接收弹性波，再由处理装置显示波形图，观察波阻抗差异界面，从而反映孔底的地质情况，施工方便能迅速的采取有效的措施和方案，避免造成巨大经济损失和施工事故。

附图说明

图1是本发明中振动波产生系统示意图；

图2是本发明中反射波接受系统示意图；

图3是本发明中勘察装置的工作示意图；

图中标记：振动波产生系统—1；力棒—11；滑轨—12；罗盘仪—13；反射波传感系统—2；延伸杆—12；加速度传感器—22；旋挖刀片—23。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示的振动波产生系统1，在提升冲锤并自由下落后，金属力棒11会率先接触基桩的孔底，产生垂直方向振动的振动波，该振动波经过反射再由加速度传感器22收集，最后经分析处理收集的信号，从而反映孔底地层情况。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种在冲孔桩成孔过程中对地层情况进行勘察的装置，包括振动波产生系统1和反射波传感系统2；

所述振动波产生系统1包括滑轨12、力棒11和罗盘仪13；所述滑轨12设置于冲锤的底部，力棒11的一端与滑轨12滑动连接，可实现力棒11在该系统中沿着滑轨12延伸的方向自由移动从而改变锤击位置；所述力棒11，由金属制成，凸出于滑轨12底部，并凸出于冲锤，垂直朝向孔底；到达探测深度时提升冲锤并使冲锤自由下落，带动力棒11激振孔底岩土体；所述罗盘仪13设置于滑轨12的顶部，实时检测滑轨12的方位；

所述反射波传感系统2包括延伸杆21、加速度传感器22、旋挖刀片23、通讯电缆和分析显示仪器；所述加速度传感器22顶部设置延伸杆21，可在产生振动波前通过延伸杆21将加速度传感器22压至目标深度；所述加速度传感器22底部设置旋挖刀片23，顺时针旋转延伸21杆带动刀片23刺入孔底从而将加速度传感器22固定于孔底岩土体，收集在波阻抗差异界面而产生的反射波，完成数据采集时逆时针旋转延伸杆21带动刀片23逆向旋转，从而取回加速度传感器22。

本实施例中，所述桩基为冲孔灌注桩，成孔时需进行泥浆护壁，故而整个勘测装置的使用过程在泥浆池中完成；所述振动波产生系统1沿冲锤的半径方向布置，通过夹具固定于冲锤底部。

所述金属力棒11呈t字型，金属力棒翼缘部分在轨道12内实现任意移动；所述滑轨12底面设置卡槽，金属力棒11移动至卡槽处可固定在滑轨12轨当前位置；所述罗盘仪13反映滑轨12的实时方位，在已知力棒11离开桩孔中心水平距离的前提下，可获得力棒11在孔底的实时位置；所述反射波传感系统2通过冲锤的中空部分，安装于孔底，安装部位平整、与孔底垂直；

所述反射波传感系统2应该安装在振动波产生系统1附近，以采集良好的信号，当信号不明显时，不断调整传感系统2位置，并增加测点，直至采集到可靠信号。

本实施例提供了一种在冲孔桩成孔过程中对地层情况进行勘察的装置，在使用时包括如下步骤：

1.将振动波产生系统1沿冲锤的半径方向布置，通过夹具固定于冲锤底部；

2.当到达探测深度时提升冲锤并使其自由下落，带动力棒11激振孔底岩土体；

3.力棒11率先接触孔底，产生垂直方向振动的振动波；

4.加速度传感器22收集在波阻抗差异界面而产生的反射波；

5.收集到的信号通过滤波、数据处理，从而反应孔底的地层的情况。

上文所述，仅为本发明较佳的实施范例，不能依此限定本发明实施的范围。即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。