灌注桩混凝土界面检测仪器的研发.pdf

第 4 3卷第 1 期 2 0 1 6年 1 月 探矿工程 ( 岩土钻掘工程 ) E x p l o r a t i o n E n g i n e e r i n g( R o c k＆ S o i l Dri l l i n g a n d T u n n e l i n g ) Vo 1 ． 4 3 No ． 1 J a n ．2 0 1 6： 3 6—3 9 灌注桩混凝土界面检测仪器的研发 祝世平 ， 刘春生 ， 王伏春 ， 涂国强 ， 章传明 ( 1 ． 湖北 中南勘察基础工程有限公司， 湖北 武汉 4 3 0 0 8 1 ； 2 ． 武汉长盛工程检测有限公司， 湖北 武汉4 3 0 3 1 2 ) 摘要： 灌注桩混凝土与泥浆界面检测一直是困扰施工行业的难题， 常规的手工量测误差随着空孔段的加深越来越 大。利用混凝土的密度和电阻抗与其它介质不同的物性原理， 研发了灌注桩混凝土界面 自动检测仪 ， 介绍了仪器 的主要结构组成、 软件设计、 现场试验等。试验结果表明， 该检测仪器能够有效解决灌注桩混凝土灌注过程中混凝 土与泥浆界面检测问题， 具有很好的经济、 社会效益。 关键词 ： 灌注桩； 混凝土界面； 检测仪器 中图分类号 ： T U 4 7 3 ． 1 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 2—7 4 2 8 ( 2 0 1 6 ) 0 l 一 0 0 3 6— 0 4 De v e l o p me n t o f De t e c t i n g I n s t r u me n t o f Co n c r e t e I n t e r f a c e f o r Bo r e d Pi l e ／ Z HU S h i - p i n g ， U C h u n — s h e n g ，WA NG F u — c h u n ， 础 G u o — q i a n g ， Z H A N C C h u a n — ru i n g ( 1 ． H u b e i C e n t r a l S o u t h E x p l o r a t i o n a n d F o u n d a t i o n E n g i n e e r i n g C o ． ， L t d ．，W u h a n Hu b e i 4 3 0 0 8 1 ，C h i n a ；2 ． W u h a n C o n o u r i s h E n g i n e e ri n g E x p l o r a t i o n T e c h n o l o g y De v e l o p me n t C o ． ，L t d ． ， Wu h a n Hu b e i 4 3 0 3 1 2 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e d e t e c t i o n o f th e i n t e r f a c e b e t w e e n b o r e d p i l e c o n c r e t e a n d mu d h a s b e e n a b o t h e r i n g i s s u e i n c o n s t r u c t i o n， ma n u ~ me a s u r e me n t e r r o r i n c r e a s e s wi t h t h e d e p t h i n c r e a s i n g o f t h e e mp t y h o l e s e c t i o n ．Ba s e d O 13 ． t h e p h y s i c a l p r o p e r t i e s t h a t t h e d e n s i t y a n d e l e c t r i c a l i mp e d a n c e o f c o n c r e t e a r e d i f f e r e n t w i t h t h o s e o f o t h e r me d i a ，a n a u t o ma t i c d e t e c t i n g i n s t r u — me n t o f c o n c r e t e i n t e r f a c e f o r b o r e d p i l e wa s d e v e l o p e d ．T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h i s i n s t r u me n t a b o u t i t s ma i n s t ruc t u r e c o m— p o s i t i o n．s o f t w a r e d e s i g n a n d t h e fi e l d t e s t ．T h e t e s t r e s u l t s h o ws i t s g o o d e c o n o mi c a n d s o c i a l b e n e fi t s ． Ke y wo r ds：b o r e d pi l e；c o n c r e t e i n t e r f a c e；d e t e c t i n g i n s t rume n t 1 项 目背景 随着我 国城市化进程 的加速发展， 建筑土地成 本随之升高， 高层和超高层建筑越来越多， 因此城市 地下空间的开发与利用成为了当前城市基本建设的 热点之一， 这样直接导致以下结果： 一方面作为建筑 基础的形式更多采用钻孔桩基础 ， 且桩径越来越大 、 桩长越来越长 ； 另一方面钻孔灌注桩桩顶埋深越来 越大 ， 且空孔长度与桩身长度的 比例越来越大。以 我们刚完成的武汉长江航运 中心基坑及桩基工程为 例 ： 该建筑物由 1 栋超高层 、 5栋住宅楼及商业裙楼 组成 ， 4层地下室 ， 基坑开挖深度 1 9～ 2 5 m。依据设 计文件， 该建筑采用钻孔灌注桩基础 形式 ， 桩径为 8 0 0、 1 0 0 0 mm， 桩长为 6 3～ 7 0 I n 。由于上部空孔段 较长 ， 桩身混凝土面标高的控制难度较空孔段短的 灌注桩难度大得多。 常规的桩身混凝土面标高量测方法是通过一个 带着测绳 的测锤进行量测 ， 测锤质量 约 1 k g ， 呈锥 形。测锤通过人工 向桩孔 内放人 ， 由于混凝土 中含 有碎石等粗骨料 ， 当测锤在混凝土 中通过时 ， 其测量 人员的手感与在泥浆 中的手感不一样 ， 通过这种感 觉确认混凝土面的标高。可见随着空孔段的增加 ， 混凝土面越来越深 ， 手工量测误差越来越大。 由于混凝土面的标高控制难以精确， 待桩身混凝 土凝 固， 基坑开挖后 ， 坑内桩身柱高低不一 ， 呈“ 石林 ” 状。其直接导致的结果是： ( 1 ) 工程材料的浪费， 工程 成本的上升 ； ( 2 ) 桩头的截取难度增加 ， 不仅增加运 出 和处置费用 ， 而且造成堆放地块的使用， 同时坑 内施 工工期延长。比如上述武汉长江航运 中心基坑及桩 基工程， 基坑开挖后 ， 量测坑底以上桩柱长度2～ 5 m， 平均 3 m以上 ， 直接浪费混凝土 4 0 9 3 ． 6 m 。 为了解决 以上问题 ， 研究开发一种快速精确量 测灌注桩混凝土与泥浆界面的技术及设备 ， 及时终 止混凝土灌注工序具有重要的现实意义。为此， 企 业 自筹资金 ， 于 2 0 1 3年 6月立项进行研发 ， 目前样 机已研制成功 ， 正在进行现场测试 。 收稿 日期 ： 2 0 1 5— 0 2—1 3 ；修回 日期： 2 0 1 5—1 1 —2 5 作者简介 ： 祝世平 ， 男 ， 汉族 ， 1 9 6 8年生 ， 总工程师 ， 教授级高级工程师 ， 从事岩土工程勘察 、 设计工作 ， 湖北省武汉市青山区和平大道 1 2 5 0号， z s p h b h y @ 1 6 3 ． c o n。 第 4 3卷第 1期 祝世平等 ： 灌注桩混凝土界面检测仪器的研发 3 9 表 1 灌注桩混凝土界面检测试验数据 泥浆的物性差异为依据 ， 设计 、 开发一套检测混凝土 与泥浆界面的快速 、 方便、 简易的仪器设备 ， 可 以确 ( 上接第 3 5页) 保灌注混凝土面的标高达到设计 要求 ， 并且在保证 工程质量的 同时 ， 减少 混凝土 的浪费 ， 缩短施 工工 期 ， 降低工程成本。 灌注桩混凝土与泥浆界面检测技术可广泛应用 于桩基施工领域 ， 解决困扰桩基施工业多年的难题 ， 并有较好的经济、 社会效益。 参考文献 ： [ 1 ] 常士骠 ， 张苏民． 工程地 质手册 ( 第 四版 ) [ M] ． 北 京 ： 中 国建筑 工业出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 2 ] 李粮纲， 陈惟明， 李小青． 基础工程施工技术[ M] ． 湖北武汉： 中国地质大学出版社 ， 2 0 0 7 ． 张新 明 ， 郑 秀华 ， 于进洋 ， 等． 钻孔灌 注桩泥浆流变性 能评价方 法探讨 [ J ] ． 探矿工程 ( 岩土钻掘工程) ， 2 0 1 3 ， 4 0 ( 4 ) ： 7 5— 7 7 ． 许厚材 ． 复杂地 质条件下 基坑支 护灌 注桩施 工技术 [ J ] ． 探矿 工 程( 岩土钻掘工程 ) ， 2 0 1 2 ， 3 9 ( 1 1 )： 5 4—5 7 ． 郝 长明． 小直径灌注桩旋挖成孔工艺 [ J ] ． 探矿工程 ( 岩土钻掘 工程) ， 2 0 1 4， 4 1 ( 4 ) ： 7 6— 7 8 ． 李 旺． 旋挖钻孔灌 注桩在 泥质粉砂 岩地 区施 工实践 [ J ] ． 探矿 工程 ( 岩土钻掘工程 ) ， 2 0 1 4 ， 4 1 ( 1 1 )： 6 7—6 9 ． 丁力生 ， 梁旭 黎， 王 自强 ， 等． 深基坑地 下水对钻孔灌 注桩施工 的影 响及对策 [ J ] ． 探 矿工程 ( 岩土 钻 掘工程 ) ， 2 0 1 3 ， 4 0( 4) ： 5 1—5 4． 5 9． 胡朝彬 ， 王宝勋 ， 罗冬华 ， 等． 钻孔灌注桩成孔质量检测技术开发 应用研究[ J ] ． 探矿工程( 岩土钻掘工程 ) ， 2 0 1 4 ， 4 1 ( 8 ) ： 4 6—4 9 ． ◆◆J ●ii J i ●i i J l l ●ii J l l ◆ I , - O ．J ●q ll l ◆4 5结语 G y r o S P r o c e s s 程 序包 含软 件 J 6处 理 、 显示 、 打 印、 保存 、 回放功能及上述新特性 ， 还改进了陀螺漂 移测试功能， 使漂移过程可存储、 以图形曲线反映漂 移过程 ； 增添初始深度预置功能 ， 结束 了操作人员扳 动绞车测量轮来同步深度的做法； 为了解程序的适 应性 ， 成功地在 Wi n d o w s 7中进行 了运行 。 由于 G y r o S P r o c e s s 性 能 的增强 ， 必将提高作业 效率， 使操作人员精神紧张的程度有所减缓， 为测斜 成果 的后续利用提供 了方便。可以替代软件 J 6 。 参考文献 ： [ 1 ] 郭光钧， 王静， 王铁群． J D T—l lI 型连续测量陀螺测斜仪[ J ] ． 建 井技术 ， 1 9 8 1 ( 4 )： 2 5—2 8 ． [ 2 ] 袁东锋， 肖炜， 马冰， 等． J D T一 1 0型陀螺连续测斜仪的研制及 应用 [ J ] ． 建井技术 ， 2 0 1 1 ， 3 2 ( 1 ／ 2) ： 9 3—9 5 ． [ 3 ] 吕伟 ， 李玮燕 ， 张龙 ， 等． 基于光纤 陀螺仪 的油 井测绘 系统 [ J ] ． 测井技术 ， 2 0 1 1 ， ( 1 2 ) ． [ 4 ] 任春华 ， 李兵 ， 赵幸子 ， 等． 全姿态 光纤陀螺井 眼轨迹连续测 量 仪研究[ J ] ． 仪器仪表学报， 2 0 1 2 ， ( 1 2 ) ： 2 7 0 3 — 2 7 0 8 ． [ 5 ] 张春熹 ， 高爽． 自主式光纤陀螺油井测斜仪 [ J ] ． 仪表技术 与传 感器 ， 2 0 0 6， ( 1 1 ) ： 9—1 1 ． [ 6 ] 王铁群． 重力加速度 计在钻孔 弯 曲测量 中的应 用 [ J ] ． 煤炭 学 报 ， 1 9 9 6， ( 2 ) ： 1 6 4—1 6 7 ． [ 7 ] 冯林 ， 吴超 ， 吴 振 宇． 石油 测井 深度 测量 系统 [ J ] ． 计 量技 术 ， 2 0 0 3， ( 4 ) ． [ 8 ] 马敬东， 陈明方． 基于 U S B串口通信数据采集技术的实施[ J ] ． 仪表技术与传感器， 2 0 0 7 ， ( 2 ) ： 6 8— 6 9 ， 7 5 ． [ 9 ] 张交柏． 基于 V B 6 ． 0环境下的变频器 控制系 统的设计 [ J ] ． 电 脑知识与技术 ， 2 0 1 0， ( 6 ) ： 1 4 8 5—1 4 8 6 ， 1 4 8 9 ． [ 1 0 ] 孔柱新 ， 焦明华 ， 俞建卫 ， 等 ， 基于 VB 6 ． 0的变频 器与计算 机 通讯程序设计 [ J ] ． 控制工程 ， 2 0 0 6 ， ( 6 )： 5 8 3— 5 8 5， 6 1 2 ． [ 1 1 ] 史迩冬 ， 李青栋 ， 周雪莉． 基于 U S B接 口的 5 1单片机与 P c机 通信的方法[ J ] ． 大众科技 ， 2 0 0 8 ， ( 1 1 ) ． [ 1 2 ] 肖圣泗 ， 等． 钻孔弯曲测量( 第二版 ) [ M] ． 北京 ： 地质 出版社 ， 1 9 8 9： 4 0 1—4 08 ． [ 1 3 ] 李静， 张金昌， 陈晓琳． 地质勘探钻孔轨迹计算新模型[ J ] ． 探 矿工程( 岩土掘进工程 ) ， 2 0 1 1 ， 3 8 ( 1 ) ： 2 2— 2 4 ． [ 1 4 ] 李泉新． 煤矿井下定向钻孔轨迹设计 与计 算方法 [ J ] ． 煤 矿安 全 ， 2 0 1 4， ( 2 ) ： 1 4 1 —1 4 4 ． [ 1 5 ] 唐新军， 严和平． 利用 V B 6 ． 0和A u t o C A D处理工程图形[ J ] ． 计算机应用 ， 2 0 0 2 ， ( 1 ) ． [ 1 6 ] 李鹏 ， 冯宏 ， 董建梁 ， 等． O p e n S c e n e G r a p h在 水平 钻孔 轨迹 三 维立体成图中的应用[ J ] ． 电子测试 ， 2 0 1 3， ( 9 ) ： 7 5— 7 7 ． [ 1 7] 黄井武 ， 王志强 ， 谭 玉峰． 煤矿 工程钻孔轨迹参 数计算方法及 绘图[ J ] ． 建井技术， 2 0 1 2 ， ( 2 ) ： 1 9— 2 2 ． 3 4 5 6 7 8