一种实时测量碎石桩料位的方法与流程

本发明涉及一种实时测量碎石桩料位的方法。

背景技术：

1、碎石桩地基是挤密桩地基的一种，是一种常用的软土地基处理方法。利用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中先机械垂直成孔，再填充碎石、卵石或矿渣等硬粒料并振动密实，形成大直径的砂卵石、碎石所构成的密实桩体。这种地基经济、简单、有效。

2、碎石桩的充盈系数指的是单位桩长内碎石料的填入量和设计体积的比值，碎石桩的充盈系数一般要求控制在1.0～1.3。碎石桩在成桩的过程中，由于底部土压力较大，经常会出现底部难以出料，而顶部出料较多的情况，此种情况下碎石桩的充盈系数沿桩长分布不均匀。随着信息化和智能化越来越多地应用在碎石桩的施工过程中，对于成桩连续性的要求越来越高。如某填海造陆工程中，设计碎石桩桩体的成桩连续性要求一致，即从设计桩底到桩顶的充盈系数要一致。为了控制碎石桩的桩体连续性，必须实时动态测量碎石桩在拔桩(出料)过程中的提拔桩管的高度变化以及管内料位的高度变化。通常是采用雷达测距仪来测量桩管内的料位，但是由于振动锤始终处于高频振动状态，雷达测距仪等相关精密设备很难在高频振动状态下长期保持设备的完好率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种实时测量碎石桩料位的方法，它能实时动态反映碎石桩在施工过程中料位的变化情况，用于指导碎石桩施工质量控制。

2、本发明的目的是这样实现的：一种实时测量碎石桩料位的方法，采用测深装置实现，该测深装置包括驱动机构、测深绳和测深锤；所述驱动机构包括安装在陆上碎石桩机或海上碎石桩船的平台上的伺服电机、安装在打桩架的顶部并位于伺服电机的正上方的第一定滑轮和安装在打桩架的顶部并位于桩管的正上方和第一定滑轮的正前方的第二定滑轮；测深绳的尾部绕在由所述伺服电机驱动的卷轴上，测深绳上设有刻度；所述测深锤与所述测深绳的头部连接；

3、本发明的实时测量碎石桩料位的方法，包括以下步骤：

4、步骤一，使用陆上碎石桩机或海上碎石桩船，通过振动锤将桩管振沉至设计标高；

5、步骤二，将石料全部投入桩管；

6、步骤三，上拔桩管前，采用测深装置测量桩管内石料的初始高度；测量时先通过伺服电机和测深绳将所述测深锤伸入桩管内，使测深锤的底面抵在桩管内石料的顶面上，再读取位于伺服电机处的测深绳上的数值为l1＝a+b+c1+d1；其中：a为伺服电机至第一定滑轮的高度，直接量取，为固定值；b为第一定滑轮至第二定滑轮的水平距离，直接量取，为固定值；c1为第二定滑轮至桩管顶面的垂直距离，通过打桩架上的刻度读取，为变化值；d1为桩管顶面至桩管内石料顶面的距离，则桩管内石料的初始高度为h1＝e-d1，e为桩管的长度，为固定值；将桩管内石料的初始高度h1与投料高度h进行比对，若0＜h1-h＜2m，则认为是正常的，若h1-h＞2m，则判定为有外部泥沙侵入，若h1-h＜-2m，则判定为桩管外部的土体不密实导致桩尖门自行打开并有石料外溢；

7、步骤四，先上拔桩管一定高度，并保持测深锤的底面与桩管内石料的顶面接触，再次测量桩管内石料的高度，即再次读取位于伺服电机处的测深绳上的数值为l2＝a+b+c2+d2，c2为第一定滑轮和第二定滑轮至桩管顶面的垂直距离，通过打桩架上的刻度读取，为变化值；d2为桩管顶面至桩管内石料顶面的距离，为计算值；c1-c2为桩管上拔的高度；d2-d1为桩管内石料变化的高度，则l1至l2阶段碎石桩的充盈系数为(d1-d2)/(c1-c2)；

8、步骤五，再次上拔桩管一定高度，并重复步骤四，直到将桩管拔到桩管的底部高出碎石桩的顶标高。

9、上述的实时测量碎石桩料位的方法，其中，所述测深装置中的第一定滑轮和第二定滑轮通过支架安装在所述打桩架的顶部。

10、本发明的实时测量碎石桩料位的方法具有以下特点：

11、1、所需要的设备简单，仅需要一台伺服电机，以及带刻度的测深绳和铁质测深锤，能够适应高频振动的恶劣工况；

12、2、由于碎石桩在拔管过程中料位一直处于变化的状态，对于料位的监测和测量也需要实时进行；本发明采用的测深绳通过伺服电机牵引，能够具有持续的张紧力，使得测深绳始终处于紧绷状态，能使实时测量桩管内料位的目的得以实现，能实时动态反映碎石桩施工过程中料位高度的变化情况，用于指导碎石桩施工质量控制。

技术特征：

1.一种实时测量碎石桩料位的方法，采用测深装置实现，该测深装置包括驱动机构、测深绳和测深锤；所述驱动机构包括安装在陆上碎石桩机或海上碎石桩船的平台上的伺服电机、安装在打桩架的顶部并位于伺服电机的正上方的第一定滑轮和安装在打桩架的顶部并位于桩管的正上方和第一定滑轮的正前方的第二定滑轮；测深绳的尾部绕在由所述伺服电机驱动的卷轴上，测深绳上设有刻度；所述测深锤与所述测深绳的头部连接；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的实时测量碎石桩料位的方法，其特征在于，所述测深装置中的第一定滑轮和第二定滑轮通过支架安装在所述打桩架的顶部。

技术总结
本发明公开了一种实时测量碎石桩料位的方法，采用包括驱动机构、测深绳和测深锤的测深装置实现；驱动机构包括安装在陆上碎石桩机或海上碎石桩船的平台上的伺服电机、通过支架安装在打桩架的顶部的第一定滑轮和第二定滑轮；测深绳上设有刻度且尾部绕在由伺服电机驱动的卷轴上；测深锤与测深绳的头部连接。本发明的方法包括以下步骤：步骤一，将桩管振沉至设计标高；步骤二，将石料全部投入桩管；步骤三，上拔桩管前，采用测深装置测量桩管内石料的初始高度；步骤四，上拔桩管一定高度，再次测量桩管内石料的高度；步骤五，再次上拔桩管，并重复步骤四，直到将桩管拔到高出碎石桩的顶标高。本发明能实时动态反映碎石桩在施工过程中料位的变化情况。

技术研发人员：郑荣平,李中华,冯小亮,肖海泉,郭剑,徐济雷
受保护的技术使用者：中交第三航务工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13