一种获取地下碎石桩形状的方法与流程

本发明涉及振冲碎石桩，尤其涉及一种获取地下碎石桩形状的方法。

背景技术：

1、振冲法是一种地基处理的方法，在振冲器水平振动和高压水或辅以高压空气的共同作用下，使松散地基土层振密；或在地基土层中成孔后，回填性能稳定的硬质粗颗粒材料，经振密形成的增强体(碎石桩)和周围地基土形成复合地基的地基处理方法。

2、图1a和图1b显示的现有的碎石桩形成过程，首先利用图2所示的振冲碎石桩机从地面30向下振冲，在土层50中形成碎石桩孔20，参见图2；然后，将碎石填料置入所述碎石桩孔20中，通过所述振冲器对置入所述碎石桩孔中的碎石填料进行振冲加密，形成碎石桩60。

3、现有技术通常根据每延米桩体平均填料量和密实系数，估算碎石桩的平均桩径，也就是说，现有技术通常把碎石桩视为一个理想的圆柱体。

4、碎石桩是在地下形成的，而地下土层的结构又非常复杂，碎石桩孔的土层密度不一定是相同的，所以形成的碎石桩并不是圆柱体，而是一个不规则的柱体，若实际形成的不规则柱体不能达标，这样的碎石桩就会存在安全隐患。

5、如果能够在碎石桩施工过程中，测量或预测所形成的碎石桩的形状，就能够在施工期间确定碎石桩是否符合施工要求，从而获得符合施工要求的地下碎石桩。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种获取地下碎石桩形状的方法，以便能够根据所获取的地下碎石桩的形状判断所形成的碎石桩是否符合施工要求。

2、本发明的一种获取地下碎石桩形状的方法，包括：

3、通过对包括伸缩导杆和振冲器的振冲碎石桩机的水气联动进行控制，完成碎石桩孔的振冲施工；

4、通过在所述碎石桩的周围分别钻孔，形成多个用于测量碎石桩形状的测量孔，其中每个测量孔的深度与所述碎石桩孔的深度相同，并在每个测量孔中吊装与所述振冲器同步提升的压力传感器组件；

5、在每次将碎石填料置入所述碎石桩孔中，通过振冲器振冲加密碎石填料以形成每个碎石桩段时，根据每次置入碎石桩孔内的碎石填料的填料量，计算并保存每个碎石桩段的平均桩径；

6、在所述振冲器对每次置入所述碎石桩孔中的碎石填料进行振冲加密期间，碎石桩孔周围的每个测量孔中的压力传感器组件检测振冲器通过土层传导的振冲碎石桩填料的振冲信号；

7、根据每个测量孔中的压力传感器组件检测的振冲信号以及每个碎石桩段的平均桩径，计算振冲器加密碎石桩填料而形成的每个碎石桩段的形状。

8、优选地，利用每次置入碎石桩孔内的碎石填料的填料量，计算每个碎石桩段的平均桩径包括：

9、在所述碎石填料置入碎石桩孔之前，测量未填料的振冲器深度；

10、在所述碎石桩段振冲加密完成后，测量已完成的碎石桩段的振冲器深度；

11、根据已完成的碎石桩段的振冲器深度和未填料的振冲器深度，得到碎石桩段高度；

12、利用碎石桩孔中碎石填料的体积以及密实系数，得到碎石桩段体积，再根据所述碎石桩段体积和碎石桩段高度，求出每个碎石桩段平均桩径。

13、优选地，根据每个测量孔中的压力传感器组件检测的振冲信号以及每个碎石桩段的平均桩径，计算振冲器加密碎石桩填料而形成的每个碎石桩段的形状包括：

14、根据每个测量孔中的压力传感器组件检测的振冲信号，计算所有压力传感器组件检测的振冲信号的平均信号强度；

15、将平均信号强度定义为所述碎石桩段平均桩径位置上的信号强度；

16、根据每个测量孔中的压力传感器组件检测的振冲信号的强度值与平均信号强度的差值，确定每个碎石桩段的形状。

17、优选地，根据每个测量孔中的压力传感器组件检测的振冲信号的强度值与平均信号强度的差值，确定每个碎石桩段的形状包括：

18、若测量孔中压力传感器检测的信号强度小于平均信号强度，则确定该测量孔方向的碎石桩段的桩径小于平均桩径；

19、若测量孔中压力传感器检测的信号强度等于平均信号强度，则确定该测量孔方向的碎石桩段的桩径等于平均桩径；

20、若测量孔中压力传感器检测的信号强度大于平均信号强度，则确定该测量孔方向的碎石桩段的桩径大于平均桩径；

21、根据所确定的碎石桩在每个测量孔方向桩径相对于平均桩径的大小，绘制碎石桩相对于平均桩径的形状图形。

22、优选地，根据每个测量孔中的压力传感器组件检测的振冲信号的强度值与平均信号强度的差值，确定每个碎石桩段的形状包括：

23、按照每个测量孔中的压力传感器检测的振冲信号强度与距离平方成反比的关系，计算碎石桩在每个测量孔方向上的桩径大小；

24、根据所计算的碎石桩在每个测量孔方向上的桩径大小，绘制碎石桩的形状。

25、优选地，按照每个测量孔中的压力传感器检测的振冲信号强度与距离平方成反比的关系，计算碎石桩在每个测量孔方向上的桩径大小包括：

26、根据所述平均信号强度与平均桩径，计算振冲源信号强度；

27、根据振冲源信号强度、每个测量孔中压力传感器检测的信号强度与距离平方成反比的关系，计算碎石桩在每个测量孔方向上的桩径大小。

28、优选地，每个测量孔中的压力传感器组件与振冲器同步移动，具体包括：

29、将提升振冲器的主卷扬机的提升高度信息发送给每个测量孔的用于吊挂压力传感器组件的分卷扬机的控制器；

30、每个测量孔的分卷扬机的控制器根据接收到的主卷扬机的提升距离信息，控制每个每个测量孔的分卷扬机提升压力传感器组件，使压力传感器组件与振冲器始终保持相同的高度。

31、优选地，将所计算的每个碎石桩段的形状进行合成，得到碎石桩的整体形状。

32、优选地，利用显示器显示所得到的碎石桩的整体形状。

33、优选地，所述的通过对包括伸缩导杆和振冲器的振冲碎石桩机的水气联动进行控制，快速完成碎石桩孔的振冲施工包括：

34、根据当前钻孔速度确定供应下水的下水流量以及供应下气的下气压力；

35、根据所确定供应下水的下水流量以及供应下气的下气压力，控制振冲碎石桩机供应下水的下水流量和控制供应下气的下气压力，使振冲器在下水、下气协同作用下完成碎石桩孔的振冲施工。

36、本发明的有益效果体现在以下方面：

37、1)能够获取地下碎石桩的形状，从而可以根据所获取的碎石桩的形状，指导加固地基的施工；

38、2)本发明通过对上水压力的精确控制，实现伸缩导杆内部上水压力始终大于外部泥浆压力，以便防止外部泥浆从伸缩导杆的间隙进入到伸缩导杆内部；并通过在振冲施工过程中控制当前上水流量位于目标上水流量范围内，控制上气压力位于目标上气压力范围内，以便清除进入到伸缩导杆内的少量砂石，使伸缩导杆在上水、上气作用下自由伸缩，从而使基于伸缩导杆的复杂地层的深孔振冲施工可靠进行。

技术特征：

1.一种获取地下碎石桩形状的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的获取地下碎石桩形状的方法，其特征在于，利用每次置入碎石桩孔内的碎石填料的填料量，计算每个碎石桩段的平均桩径包括：

3.根据权利要求1或2所述的获取地下碎石桩形状的方法，其特征在于，根据每个测量孔中的压力传感器组件检测的振冲信号以及每个碎石桩段的平均桩径，计算振冲器加密碎石桩填料而形成的每个碎石桩段的形状包括：

4.根据权利要求3所述的获取地下碎石桩形状的方法，其特征在于，根据每个测量孔中的压力传感器组件检测的振冲信号的强度值与平均信号强度的差值，确定每个碎石桩段的形状包括：

5.根据权利要求3所述的获取地下碎石桩形状的方法，其特征在于，根据每个测量孔中的压力传感器组件检测的振冲信号的强度值与平均信号强度的差值，确定每个碎石桩段的形状包括：

6.根据权利要求5所述的获取地下碎石桩形状的方法，其特征在于，按照每个测量孔中的压力传感器检测的振冲信号强度与距离平方成反比的关系，计算碎石桩在每个测量孔方向上的桩径大小包括：

7.根据权利要求3所述的获取地下碎石桩形状的方法，其特征在于，每个测量孔中的压力传感器组件与振冲器同步移动，具体包括：

8.根据权利要求1所述的获取地下碎石桩形状的方法，其特征在于还包括，将所计算的每个碎石桩段的形状进行合成，得到碎石桩的整体形状。

9.根据权利要求8所述的获取地下碎石桩形状的方法，其特征在于，利用显示器显示所得到的碎石桩的整体形状。

10.根据权利要求1所述的获取地下碎石桩形状的方法，其特征在于，所述的通过对包括伸缩导杆和振冲器的振冲碎石桩机的水气联动进行控制，快速完成碎石桩孔的振冲施工包括：

技术总结
本发明公开了一种获取地下碎石桩形状的方法，包括：通过对包括伸缩导杆和振冲器的振冲碎石桩机的水气联动进行控制，完成碎石桩孔的振冲施工；在碎石桩的周围形成多个测量孔，并在每个测量孔中吊装与振冲器同步提升的压力传感器组件；在每次将碎石填料置入碎石桩孔中，通过振冲器振冲加密碎石填料以形成每个碎石桩段时，计算并保存每个碎石桩段的平均桩径；在振冲器对每次置入碎石桩孔中的碎石填料进行振冲加密期间，碎石桩孔周围的压力传感器组件检测振冲器通过土层传导的振冲碎石桩填料的振冲信号；根据每个测量孔中的压力传感器组件检测的振冲信号以及每个碎石桩段的平均桩径，计算振冲器加密碎石桩填料而形成的每个碎石桩段的形状。

技术研发人员：郭万红,孙亮,石峰
受保护的技术使用者：中国水电基础局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11