基于平行地震法确定基桩长度的检测装置及其检测方法
【专利摘要】基于平行地震法确定基桩长度的检测装置，包括激振锤（300）、主机（400）、钻孔设备（500）、扶正下钻设备（600）和触发器（800），触发器（800）放置在所述基桩（100）的承台上，主机（400）与触发器（800）连接有数据线路组，其特征在于，所述钻孔设备（500）包括钻体（501），所述钻体（501）的底端设置有钻头（1）、顶端安装有电机（12），所述钻体（501）内安装有电机（12）带动旋转的螺旋杆（5），所述螺旋杆（5）与钻头（1）之间安装有碾碎柱子（7），本发明的有益效果：本发明通过将检测装置布设为一体结构，检测的时候速度快，可随时检测不需要预打孔，减少施工时间，适合推广使用。
【专利说明】
基于平行地震法确定基桩长度的检测装置及其检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于平行地震法检测基粧长度检测装置，属于建筑检测技术领 域。
【背景技术】
[0002] 随着经济建设的快速发展，高楼大厦不断涌现，粧基工程获得了空前发展，粧基础 是目前应用最为广泛的基础形式。由于粧基工程施工具有高度隐蔽性，发现质量问题相对 较难，工业与民用建筑中的质量事故很多是由于粧基工程的质量问题引起的。
[0003] 近年来基粧检测技术得到了长足的发展，相关检测标准、规范相继颁布和实施，对 保证工程质量起到了良好的作用。但目前常规的基粧检测技术，如静载荷试验、钻芯法、高 应变法、低应变法及声波透射法等，均需直接接触基粧粧顶，因而其使用场合受到了一定的 限制，一般仅适用于上部建筑结构尚未施工前。
[0004] 然而，工程建设中经常会遇到对既有建(构)筑物下的基粧长度或完整性发生怀疑 而产生矛盾纠纷，或由于既有建筑年代久远，在后续改造工程中缺乏粧长等重要资料时，以 及由于发生了地表下沉、地震等其他原因而对粧基造成了后期破坏等情况而需要对既有建 筑下的粧基进行检测，但由于此时上部建筑结构已经存在，无法直接接触粧顶，因而常规的 基粧检测方法无能为力。
[0005] 由于目前国内既有建(构)筑物下基粧检测技术的系统研究尚属空白，因此研究一 种适应性强、受限制条件少的既有建(构)筑物下的基粧检测新技术，对客观准确地评定工 程质量、解决工程建设中的矛盾纠纷以及完善既有建(构)筑物质量评定或危房安全鉴定指 标体系等，有着较大的现实意义，也必将推动建筑基粧检测技术的进一步发展。
[0006] 如一申请号为CN103953076A公开了一种土木工程粧基工程质量检测领域的基于 旁孔透射波拐点法的既有工程粧粧底深度确定方法，通过在粧侧钻探孔后在探孔内检波， 并根据不同深度信号沿深度生成时间-深度信号图，通过在时间-深度信号图中确定拐点， 并对拐点深度通过拐点深度修正公式修正后得到粧底深度。本发明不受上部结构对波形的 影响，检测方便，确定拐点位置简单而直观。与现有旁孔透射波法基于两线交点确定粧底深 度的方法相比，旁孔透射波拐点法对钻孔深度要求较低，只需超过待测粧2~3m即可，减小 了探孔孔深要求，节省成本，对于无工程经验的技术人员也具有较好的可操作性，较好解决 了目前既有工程粧难以确定粧底深度的难题。
[0007] 又如一申请号为CN103898931A公开了一种基于钻孔雷达的基粧三维检测装置及 基粧三维检测方法，所述检测装置包括基于钻孔雷达的基粧三维检测装置，基于内设通孔 的基粧，所述通孔沿基粧轴向方向延伸，包括钻孔雷达、牵引模块和中央控制模块，所述钻 孔雷达包括相互连接的井中天线和雷达主机，所述雷达主机与中央控制模块连接，所述检 测方法包括定位井中天线、三维扫描探测、移位探测、传输数据、生成三维图像等步骤，采用 本发明所述的技术方案可以实现对基粧完整性、粧底沉渣厚度和钢筋笼长度的检测，并可 以得到三维图像，让探测人员直观地看到基粧及基粧外围的情况。
[0008] 上述两个对比文件是预本申请最接近的现有技术，但是其具有的问题如下:预检 测比较麻烦，需要打孔，注清水，工序比较繁琐。
【发明内容】
[0009] 本发明克服了现有技术存在的问题，提出了一种基于平行地震法确定基粧长度的 检测装置及其检测方法，本发明通过将检测装置布设为一体结构，检测的时候速度快，可随 时检测不需要预打孔，减少施工时间。
[0010]本发明的具体技术方案如下：
[0011] 基于平行地震法确定基粧长度的检测装置，包括激振锤、主机、钻孔设备、扶正下 钻设备和触发器，触发器放置在所述基粧的承台上，主机与触发器连接有数据线路组，其特 征在于，所述钻孔设备包括钻体，所述钻体的底端设置有钻头、顶端安装有电机，所述钻体 内安装有电机带动旋转的螺旋杆，所述螺旋杆与钻头之间安装有碾碎柱子，所述碾碎柱子 的顶端设有与螺旋杆的齿轮一相啮合的上行星轮，所述碎柱子的底端设有与钻头的齿轮二 相啮合下行星轮;所述钻体内设有保护管，所述保护管内放置有检波器，所述检波器与主机 连接有数据线路组二。
[0012] 优先地，所述钻头上面布设有多个导土孔一通入钻体内，所述碾碎柱子的上方还 安装有过滤导土隔板。所述钻头的顶端还安装有与螺旋杆相通的出土管，所述出土管的开 口向下。
[0013] 优先地，所述扶正下钻设备包括车体，所述车体的两端安装有移动固定套和旋转 箱，移动固定套上安装有拉环，所述车体的旋转箱端安装有绞绳机，所述拉环与绞绳机之间 连接有钢丝绳，所述钢丝绳的中间段通过安装在车体上的支撑杆撑起。
[0014] 基于上述装置，本发明还提供了一中基于平行地震法确定基粧长度的检测方法， 其特征在于，包括如下步骤：
[0015] 1)选好检测点，通过将钻孔设备放在扶正下钻设备上面，通过移动固定套和旋转 箱固定住，其中：移动固定套固定套住钻孔设备的上方，旋转箱套住钻孔设备的下端；
[0016] 2)通过绞绳机带动钢丝绳拉起使钻孔设备垂直立正，松开移动固定套，并启动电 机带动钻头下钻设定深度;其中：下钻过程中，土壤通过导土孔一进入钻体并通过过滤导 土隔板进入螺旋杆内排出到出土管外；
[0017] 3)在基粧的承台上放置触发器，并将触发器的数据线路组和检波器的数据线路组 二连接主机，检测前工作准备完成；
[0018] 4)检测时先将检波器置于保护管的管口或管底，通过激振方式在工程粧上生成机 械波的同时，在测管内检测振动信号，分析信号采集的质量，若质量不佳则重新采样，否则 保存该测点的波形，并且在一个激振-检波周期后将检波器的高度下降或提升〇.5-lm，继续 锤击采样，直至检波器上提到管口或管底为止；
[0019] 5)主机400输出图像，通过对如下评判准则：1、在时间-深度图中初至时间斜率的 变化;2、能量的大幅衰减振幅；即对地震波波列的初至时间及振幅的综合分析，判断粧身长 度和完整性。
[0020] 本发明的有益效果:本发明通过将检测装置布设为一体结构，检测的时候速度快， 可随时检测不需要预打孔，减少施工时间，适合推广使用。
【附图说明】
[0021]图1为本发明基于平行地震法确定基粧长度的检测装置的结构示意图；
[0022]图2为钻孔设备的结构示意图；
[0023]图3为扶正下钻设备的结构示意图；
[0024]图4为扶正下钻设备作业时候结构示意图；
[0025]图5为24#粧检测结果图；
[0026]图6为17#粧检测结果图；
[0027]图7为166#粧检测结果图；
[0028]图8为171#粧检测结果图；
[0029]图9为钻孔编号及位置图；
【具体实施方式】
[0030]如图所示，基于平行地震法确定基粧长度的检测装置，包括激振锤300,激振锤300 用来通过激振方式在工程粧上生成机械波；、主机400、钻孔设备500、扶正下钻设备600和触 发器800,触发器800放置在所述基粧100的承台上，主机400与触发器800连接有数据线路 组。其中，钻孔设备500由扶正下钻设备600辅助做到垂直下钻。
[0031]钻孔设备500包括钻体501，所述钻体501的底端设置有钻头1、顶端安装有电机12， 所述钻体501内安装有电机12带动旋转的螺旋杆5，所述螺旋杆5与钻头1之间安装有碾碎柱 子7,所述碾碎柱子7的顶端设有与螺旋杆5的齿轮一 6相啮合的上行星轮8,所述碎柱子7的 底端设有与钻头1的齿轮二502相啮合下行星轮;所述钻体501内设有保护管，所述保护管内 放置有检波器4,所述检波器4与主机400连接有数据线路组二。电机12带动旋转的螺旋杆5 旋转从而通过上行星轮8带动碾碎柱子7旋转再而通过下行星轮带动钻头1旋转。
[0032]此外，钻头1上面布设有多个导土孔一2通入钻体501内，所述碾碎柱子7的上方还 安装有过滤导土隔板9。所述钻头1的顶端还安装有与螺旋杆5相通的出土管11，所述出土管 11的开口向下。在下钻时，土体通过导土孔一 2进入钻体501并通过过滤导土隔板9进入螺旋 杆5内排出到出土管11外，这样钻孔设备500可以快速下钻到达指定深度。
[0033]扶正下钻设备600包括车体25,所述车体25的两端安装有移动固定套22和旋转箱 28,移动固定套22上安装有拉环20,所述车体25的旋转箱28端安装有绞绳机16,所述拉环20 与绞绳机16之间连接有钢丝绳19,所述钢丝绳19的中间段通过安装在车体25上的支撑杆撑 起。
[0034]基于上述装置，本发明还提供了一种基于平行地震法确定基粧长度的检测方法， 其特征在于，包括如下步骤：
[0035] 1)选好检测点，通过将钻孔设备500放在扶正下钻设备600上面，通过移动固定套 22和旋转箱28固定住，其中：移动固定套22固定套住钻孔设备500的上方，旋转箱28套住钻 孔设备500的下端；
[0036] 2)通过绞绳机16带动钢丝绳19拉起使钻孔设备500垂直立正，松开移动固定套22， 并启动电机12带动钻头1下钻设定深度;其中：下钻过程中，土壤通过导土孔一2进入钻体 501并通过过滤导土隔板9进入螺旋杆5内排出到出土管11外；
[0037] 3)在基粧100的承台上放置触发器800,并将触发器800的数据线路组和检波器4的 数据线路组二连接主机400，检测前工作准备完成；
[0038] 4)检测时先将检波器置于保护管的管口或管底，通过激振锤300在工程粧上生成 机械波的同时，在测管内检测振动信号，分析信号采集的质量，若质量不佳则重新采样，否 则保存该测点的波形，并且在一个激振-检波周期后将检波器4的高度下降或提升0.5-lm， 继续锤击采样，直至检波器上提到管口或管底为止；
[0039] 5)主机400输出图像，通过对如下评判准则：1、在时间-深度图中初至时间斜率的 变化;2、能量的大幅衰减振幅；即对地震波波列的初至时间及振幅的综合分析，判断粧身长 度和完整性。
[0040] 基于上述装置和检测方法应用于宁波某小区的粧长检测，如下：该房屋交付使用 后，其中的7号楼地基发生不均匀沉降（中间大、两边小的盆形沉降），导致部分墙体、梁、板 等出现开裂损坏现象。
[0041] 7号楼为六层钢筋混凝土框架结构，房屋平面呈矩形，东西向对称，建筑面积 3869m2，东西长47.04m，南北宽12.84m，室内外地坪高差0.20m。基础采用Φ 426沉管灌注粧， 粧身砼等级C20,单粧竖向承载力特征值400kN。设计要求粧长由标高、抬架双控。
[0042]根据该工程实际情况，首先对7号楼场地工程地质情况进行了钻孔验证，在此基础 上，采用本发明对7号楼部分基粧的粧长进行了检测，以查明引起不均匀沉降的主要原因。 [0043]根据本工程原岩土工程勘察报告，7号楼粧基持力层顶面埋深在15.70m~22.70m 之间（自勘察时孔口高程起算），起伏较大，总体呈"四角埋深浅，中间埋深大"的V字形凹槽 状，工程地质情况见表1，持力层为粉质粘土层。
[0044] 表5.1 7号楼场地工程地质情况
[0046] 在7号楼场地共布置8个地质验证钻探孔，孔口高程为室外地坪高程，钻孔编号及 位置见图9，钻探结果显示场地土层情况与原岩土工程勘察报告基本一致，其粧基持力层基 本呈中间深、两边浅的V字形凹槽。
[0047] 本次平行地震法粧长检测测试孔利用地质验证钻探孔，共检测8根粧（附图9)，钻 孔的中心与被检测粧粧侧平面距离为0.8m，承台厚度0.5m。假设淤泥质粘土的纵波速度为 400m/s，粉质粘土的纵波波速为800m/s，粧身混凝土的纵波波速为3500m/s。当粧端位于齡 泥质粘土时校正因子为1. lm，当粧端位于粉质粘土时校正因子为1.0m。部分粧的检测结果 如下：
[0048] 24#粧:24#粧对应钻探孔编号为ZK1。根据初至时间斜率拐点和首波振幅的大小， 判断其粧端位于室外地坪以下21.3m，校正后的粧端深度为20.3m，即该粧进入持力层2.4m。 (请参阅附图5)
[0049] 17#粧：17#粧对应钻探孔编号为ZK2。根据初至时间斜率拐点和首波振幅的大小， 判断其粧端位于室外地坪以下20.7m，校正后的粧端深度为19.6m，未进入设计持力层。（请 参阅附图6)
[0050] 166#粧：166#粧对应钻探孔编号为ZK3。根据初至时间斜率拐点和首波振幅的大 小，判断其粧端位于室外地坪以下21.5m，校正后的粧端深度为20.5m，进入设计持力层 2.5m。另外，粧深9.5~11.0m段，出现初至时间后延和振幅强衰减现象，推测该段粧身存在 局部离析现象。（请参阅附图7)
[0051 ] 171 #粧：171 #粧对应钻探孔编号为ZK4。根据初至时间斜率拐点和首波振幅的大 小，判断其粧端位于室外地坪以下约19.6m，校正后的粧端深度为18.5m，未进入设计持力 层。（请参阅附图8)
[0052]结论:从检测结果可知，位于建筑物角部的24#粧、166#粧的粧端进入了粉质粘土 层，位于建筑物中间的17#粧、171#粧的粧端在第②b层淤泥质粘土层中，未进入设计持力 层。由于本工程粧基持力层基本呈中间深、两边浅的V字形凹槽状，角部工程粧粧端进入设 计持力层，中间部位工程粧粧端未进入设计持力层，导致建筑物最终发生"中间大、两边小" 的盆形沉降。检测结果与现场实际情况可相互印证，为解决该工程质量纠纷提供了有力的 证据。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的 技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【主权项】
1. 基于平行地震法确定基粧长度的检测装置，包括激振锤(300)、主机(400)、钻孔设备 (500)、扶正下钻设备(600)和触发器(800)，触发器(800)放置在所述基粧（100)的承台上， 主机(400)与触发器(800)连接有数据线路组，其特征在于， 所述钻孔设备(500)包括钻体(501)，所述钻体(501)的底端设置有钻头（1)、顶端安装 有电机(12 )，所述钻体(501)内安装有电机(12 )带动旋转的螺旋杆(5 )，所述螺旋杆(5 )与钻 头（1)之间安装有碾碎柱子(7)，所述碾碎柱子(7)的顶端设有与螺旋杆(5)的齿轮一 (6)相 啮合的上行星轮(8)，所述碎柱子(7)的底端设有与钻头（1)的齿轮二（502)相啮合下行星 轮;所述钻体(501)内设有保护管，所述保护管内放置有检波器(4)，所述检波器(4)与主机 (400)连接有数据线路组二。2. 如权利要求1所述基于平行地震法确定基粧长度的检测装置，其特征在于，所述钻头 (1)上面布设有多个导土孔一 (2)通入钻体(501)内，所述碾碎柱子(7)的上方还安装有过滤 导土隔板(9)。3. 如权利要求1所述基于平行地震法确定基粧长度的检测装置，其特征在于，所述钻头 (1) 的顶端还安装有与螺旋杆(5)相通的出土管（11)，所述出土管（11)的开口向下。4. 如权利要求1-3中任意一项所述基于平行地震法确定基粧长度的检测装置，其特征 在于，所述扶正下钻设备（600)包括车体（25)，所述车体（25)的两端安装有移动固定套 (22)和旋转箱(28)，移动固定套（22)上安装有拉环(20)，所述车体(25)的旋转箱(28)端安 装有绞绳机（16 )，所述拉环（20 )与绞绳机（16 )之间连接有钢丝绳（19 )，所述钢丝绳（19 )的 中间段通过安装在车体(25 )上的支撑杆撑起。5. 基于平行地震法确定基粧长度的检测方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 选好检测点，通过将钻孔设备(500)放在扶正下钻设备(600)上面，通过移动固定套 (22)和旋转箱(28)固定住，其中：移动固定套（22)固定套住钻孔设备(500)的上方，旋转箱 (28)套住钻孔设备(500)的下端； 2) 通过绞绳机（16)带动钢丝绳（19)拉起使钻孔设备（500)垂直立正，松开移动固定套 (22)，并启动电机（12)带动钻头（1)下钻设定深度；其中：下钻过程中，土壤通过导土孔一 (2) 进入钻体(501)并通过过滤导土隔板(9)进入螺旋杆(5)内排出到出土管（11)外； 3) 在基粧（100)的承台上放置触发器(800)，并将触发器(800)的数据线路组和检波器 (4)的数据线路组二连接主机(400)，检测前工作准备完成； 4) 检测时先将检波器置于保护管的管口或管底，通过激振锤（300)在工程粧上生成机 械波的同时，在测管内检测振动信号，分析信号采集的质量，若质量不佳则重新采样，否则 保存该测点的波形，并且在一个激振-检波周期后将检波器(4)的高度下降或提升0.5-lm， 继续锤击采样，直至检波器上提到管口或管底为止； 5) 主机(400)输出图像，通过对如下评判准则：1、在时间-深度图中初至时间斜率的变 化;2、能量的大幅衰减振幅；即对地震波波列的初至时间及振幅的综合分析，判断粧身长度 和完整性。
【文档编号】E02D33/00GK106088170SQ201610648547
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610648547.1, CN 106088170 A, CN 106088170A, CN 201610648547, CN-A-106088170, CN106088170 A, CN106088170A, CN201610648547, CN201610648547.1
【发明人】杨桦, 吴宝杰, 黄林伟, 侯宏伟, 沈辰龙, 董跃
【申请人】浙江省建设工程质量检验站有限公司