应用电缆发热与光纤测温综合检测桩基后压浆质量的方法

摘要

应用电缆发热与光纤测温综合检测桩基后压浆质量的方法，包括如下步骤：(1)、安装发热电缆与传感光纤组合装置：将多个带液压缸或气压缸的发热电缆与传感光纤组合装置固定在钢筋笼的主筋上，所述的发热电缆与传感光纤组合装置呈U形结构布置，并且从钢筋笼的底部开始向上通长布置；(2)、安装钢筋笼；(3)、发热电缆与传感光纤组合装置的顶出；(4)往灌注桩的桩孔内浇筑混凝土；(5)、注浆前通过控制调解发热电缆温度，传感光纤记录布置方向的温度变化；(6)、注浆；(7)、注浆结束后读取注浆后布置方向全深度的土体温度值。通过注浆前后温度值的对比可以得到浆液在桩侧土体中的分布状态。

权利要求

1.应用电缆发热与光纤测温综合检测桩基后压浆质量的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、安装发热电缆与传感光纤组合装置：将多个带液压缸或气压缸的发热电缆与传感光纤组合装置固定在钢筋笼的主筋上，所述的发热电缆与传感光纤组合装置与液压缸或气压缸的活塞杆固定连接，外部的采集仪的采集信号输入端连接发热电缆与传感光纤组合装置的输出端；所述的发热电缆与传感光纤组合装置呈U形结构布置，并且从钢筋笼的底部开始向上通长布置；测量缆线、液压管或气压管通过钢丝绑定在主筋旁；

(2)、安装钢筋笼：在预先挖好的灌注桩的桩孔内固定安装钢筋笼，所述的钢筋笼包括由多根垂直设置并呈环形排列的主筋和水平间隔焊接在所述主筋上的多个环向箍筋；

(3)、发热电缆与传感光纤组合装置的顶出：钢筋笼放置到位后，利用液压缸或气压缸将发热电缆与传感光纤组合装置顶出，顶出后的发热电缆与传感光纤组合装置与灌注桩的孔壁相接触；

(4)往灌注桩的桩孔内浇筑混凝土；

(5)、待混凝土达到设计强度的70％或以上后，通过控制调解发热电缆温度，人为控制桩身与原状土结合面处泥皮土温度，使其与之后需压入的后压浆液形成显著可测的温度差异，再通过分布式的传感光纤记录布置方向的温度变化，全程利用采集仪读取注浆前布置方向全深度的土体温度值；

(6)、注浆；

(7)、注浆结束，经过养护加固后，再利用采集仪持续读取注浆后布置方向全深度的土体温度值；通过注浆前后温度值的对比可以得到浆液在桩身高度上的分布情况，以此评价注浆对桩侧摩阻力的改善效果。

2.如权利要求1所述的应用电缆发热与光纤测温综合检测桩基后压浆质量的方法，其特征在于：所述的液压缸或气压缸通过固定支架固定在主筋上。

说明书

应用电缆发热与光纤测温综合检测桩基后压浆质量的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种应用电缆发热与光纤测温综合检测桩基后压浆质量的方法，属于桥梁桩基检测领域，具体来说是涉及桩基工程在实施桩基后压浆技术后，采用电缆发热与分布式光纤测温综合技术对其压浆效果进行评价的一种方法。

背景技术

[0002] 桩基后压浆技术通过向桩端和桩侧的土体注入能够起到胶结固化作用的浆液，加强、固化桩端和桩侧的土体，可有效减少桩长，提高灌注桩承载力，减少桩身沉降量，缩短工期、降低灌注桩的工程造价等优点，桩基后压浆技术优势明显，应用前景好，近些年在交通、建筑、水利等领域得到了广泛应用。

[0003] 然而由于桩基属于隐蔽工程，桩基后压浆施工质量好坏难以判断，地质条件多变复杂，注浆过程中预先设定的浆液配方、注浆压力、压浆量在压浆工序实施后，其具体压浆效果的评定难度很大，到目前主要是通过测量单桩极限承载力来评定桩是否满足设计要求，该方法只能随机抽取一部分进行代表性检测，无法适用于大批量桩基注浆效果的评定，且无法直接对压浆效果进行评价，只能间接的反映压浆效果。在现有检测手段中，针对桩身底部和桩周土体中浆液的加固效果，目前尚未有较好的质量检测方法。

[0004] 本专利针对此问题，提出采用电缆发热与分布式光纤测温综合技术，利用液压或者气压顶出装置的设计方法，可以对桩基后压浆技术的压浆效果、浆液在土体中的分布情况进行检测，从而为评价桩基后压浆的效果提供检测数据。另外针对桩基的施工特点，利用液压或气压的顶出装置设计方法，大大提高分布式光纤与孔壁的接触效果，从而提高测量精度和准确性。

发明内容

[0005] 为了解决现有桩基后压浆施工质量好坏难以判断的缺陷，本发明提供一种应用电缆发热与光纤测温综合检测桩基后压浆质量的方法。本发明通过发热电缆发热使电缆周围泥皮土稳定控温，与后压浆液形成显著温差，再通过分布式光纤测温技术实现对压浆前后桩周温度变化的实时检测与精确定位，从而对桩基压浆效果进行检测。

[0006] 本发明采用的技术方案是：

[0007] 应用电缆发热与光纤测温综合检测桩基后压浆质量的方法，其特征在于：包括如下步骤：

[0008] (1)、安装发热电缆与传感光纤组合装置：将多个带液压缸或气压缸的发热电缆与传感光纤组合装置固定在钢筋笼的主筋上，所述的发热电缆与传感光纤组合装置与液压缸或气压缸的活塞杆固定连接，外部的采集仪的采集信号输入端连接发热电缆与传感光纤组合装置的输出端；所述的发热电缆与传感光纤组合装置呈U形结构布置，并且从钢筋笼的底部开始向上通长布置；测量缆线、液压管或气压管通过钢丝绑定在主筋旁；

[0009] (2)、安装钢筋笼：在预先挖好的灌注桩的桩孔内固定安装钢筋笼，所述的钢筋笼包括由多根垂直设置并呈环形排列的主筋和水平间隔焊接在所述主筋上的多个环向箍筋；

[0010] (3)、发热电缆与传感光纤组合装置的顶出：钢筋笼放置到位后，利用液压缸或气压缸将发热电缆与传感光纤组合装置顶出，顶出后的发热电缆与传感光纤组合装置与灌注桩的孔壁相接触；

[0011] (4)往灌注桩的桩孔内浇筑混凝土；

[0012] (5)、待混凝土达到设计强度的70％或以上后，通过控制调解发热电缆温度，人为控制桩身与原状土结合面处泥皮土温度，使其与之后需压入的后压浆液形成显著可测的温度差异，再通过分布式的传感光纤记录布置方向的温度变化，全程利用采集仪读取注浆前布置方向全深度的土体温度值；

[0013] (6)、注浆；

[0014] (7)、注浆结束，经过养护加固后，再利用采集仪持续读取注浆后布置方向全深度的土体温度值；通过注浆前后温度值的对比可以得到浆液在桩身高度上的分布情况，以此评价注浆对桩侧摩阻力的改善效果。

[0015] 所述的液压缸或气压缸通过固定支架固定在主筋上。

[0016] 桩基后压浆技术是指在灌注桩成桩并达到一定强度后，通过预先埋置在桩周或桩身内的压浆管，使用高压注浆泵将能够起到胶结固化作用的浆液压入桩端土层和桩周土体中，从而桩端沉渣、桩端持力层和桩周泥皮利用浆液的渗透、填充、压密、劈裂和固结等作用，改变原土体的物理性质和力学状态，使桩端土和桩侧土的强度得到提高，在不同程度上提高桩端阻力和桩侧摩擦力，进而减小桩的沉降量，提高桩的承载力。

[0017] 本发明通过控制发热电缆的温度，可以人为控制桩身与原状土结合面处泥皮土温度与注入后压浆液温度形成显著温差，而后压浆的上返、渗透会使得结合面处温度出现明显变化，而后可通过检测平行于发热光缆布置的分布式测温光纤(缆)的温度在注浆前后的变化，利用分布式光纤测温系统将散射回来的光波经波分复用、检测解调后，送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来，并且由光纤中光波的传输速度和背向光回波的时间可对这些信息定位，从而精确测试出反浆所达到的高度，从而反映出水泥浆的压浆效果。

[0018] 针对桩基后压浆加固范围，使用电缆发热与分布式光纤测温综合技术进行压浆效果的检测内容主要包括：

[0019] 1、发热电缆及传感光纤(缆)组合装置，主要利用特殊的固定装置固定在竖向主筋上，利用橡胶的自由弹性变形，让其与钻孔桩壁自然贴紧。

[0020] 2、在注入后压浆前，通过控制发热电缆温度，可以人为控制桩身与原状土结合面处泥皮土温度，使其与之后需压入的后压浆液形成显著可测的温度差异。

[0021] 3、在桩基后压浆过程中，桩端以上一定高度内的泥皮土和泥皮土外围的土体在一定宽度范围注入了水泥浆，进而影响其对桩身的压力，提高了桩侧阻力，同时发热电缆及传感光纤(缆)组合装置周围的泥皮土温度也会随着水泥浆的注入、上返、渗透而发生显著变化，采用分布式光纤测温技术可以检测上述温度变化在发热电缆及传感光纤(缆)布设方向(竖直方向)的实时变化，进而检测出水泥浆在桩身高度上的分布情况，以此评价注浆对桩侧摩阻力的改善效果。

[0022] 本发明的有益效果体现在：

[0023] 1、新型发热电缆与传感光纤(缆)组合装置中传感光纤(缆)本身直接作为敏感元件，既感知温度信息又传输温度信息，可以根据需要获取任意测温层面任意位置的温度信息，不受具体的测温点的制约，通过感知温度变化可以对桩基后压浆空间分布状态进行准确测量和实时监控，检测效率大大提高。

[0024] 2、新型发热电缆与传感光纤(缆)组合装置中的发热电缆以电力为能源，碳纤维、铜等为发热体，将电能转化为热能，通过结构层内的导热将热量传到物体表面，运行费用低、热稳定性好、控制方便。

[0025] 3、新型发热电缆与传感光纤(缆)组合装置具有安装方便，采用液压式顶出法或气缸顶出装置设计方法，装置简单且牢固，便于现场的施工。

附图说明

[0026] 图1a是本发明顶出前装置结构示意图。

[0027] 图1b是本发明顶出后装置结构示意图。

[0028] 图2是本发明钢筋笼横断面图。

[0029] 图3是图2A-A截面图。

[0030] 图4是图2B-B截面图。

[0031] 图5是本发明顶出前示意图。

[0032] 图6是本发明顶出后示意图。

[0033] 图7是本发明技术实施示意图。

具体实施方式

[0034] 参照图1a至图7，应用电缆发热与光纤测温综合检测桩基后压浆质量的方法，包括如下步骤：

[0035] (1)、安装发热电缆与传感光纤组合装置：将多个带液压缸或气压缸2的发热电缆与传感光纤组合装置1固定在钢筋笼的主筋51上，所述的发热电缆与传感光纤组合装置1与液压缸或气压缸2的活塞杆21固定连接，外部的采集仪7的采集信号输入端连接发热电缆与传感光纤组合装置1的输出端；所述的发热电缆与传感光纤组合装置1呈U形结构布置，并且从钢筋笼的底部开始向上通长布置；测量缆线、液压管或气压管4通过钢丝绑定在主筋51旁；

[0036] (2)、安装钢筋笼：在预先挖好的灌注桩的桩孔内固定安装钢筋笼，所述的钢筋笼包括由多根垂直设置并呈环形排列的主筋51和水平间隔焊接在所述主筋上的多个环向箍筋52；

[0037] (3)、发热电缆与传感光纤组合装置的顶出：钢筋笼放置到位后，利用液压缸或气压缸2将发热电缆与传感光纤组合装置1顶出，顶出后的发热电缆与传感光纤组合装置1与灌注桩的孔壁6相接触；

[0038] (4)往灌注桩的桩孔内浇筑混凝土；

[0039] (5)、待混凝土达到设计强度的70％或以上后，通过控制调解发热电缆温度，人为控制桩身与原状土结合面处泥皮土温度，使其与之后需压入的后压浆液形成显著可测的温度差异，再通过分布式的传感光纤记录布置方向的温度变化，全程利用采集仪7读取注浆前布置方向全深度的土体温度值；

[0040] (6)、注浆；

[0041] (7)、注浆结束，经过养护加固后，再利用采集仪持7续读取注浆后布置方向全深度的土体温度值；通过注浆前后温度值的对比可以得到浆液在桩身高度上的分布情况，以此评价注浆对桩侧摩阻力的改善效果。

[0042] 所述的液压缸或气压缸2通过固定支架3固定在主筋51上。

[0043] 桩基后压浆技术是指在灌注桩成桩并达到一定强度后，通过预先埋置在桩周或桩身内的压浆管，使用高压注浆泵将能够起到胶结固化作用的浆液压入桩端土层和桩周土体中，从而桩端沉渣、桩端持力层和桩周泥皮利用浆液的渗透、填充、压密、劈裂和固结等作用，改变原土体的物理性质和力学状态，使桩端土和桩侧土的强度得到提高，在不同程度上提高桩端阻力和桩侧摩擦力，进而减小桩的沉降量，提高桩的承载力。

[0044] 本发明通过控制发热电缆的温度，可以人为控制桩身与原状土结合面处泥皮土温度与注入后压浆液温度形成显著温差，而后压浆的上返、渗透会使得结合面处温度出现明显变化，而后可通过检测平行于发热光缆布置的分布式测温光纤(缆)的温度在注浆前后的变化，利用分布式光纤测温系统将散射回来的光波经波分复用、检测解调后，送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来，并且由光纤中光波的传输速度和背向光回波的时间可对这些信息定位，从而精确测试出反浆所达到的高度，从而反映出水泥浆的压浆效果。

[0045] 针对桩基后压浆加固范围，使用电缆发热与分布式光纤测温综合技术进行压浆效果的检测内容主要包括：

[0046] 1、发热电缆及传感光纤(缆)组合装置，主要利用特殊的固定装置固定在竖向主筋上，利用橡胶的自由弹性变形，让其与钻孔桩壁自然贴紧。

[0047] 2、在注入后压浆前，通过控制发热电缆温度，可以人为控制桩身与原状土结合面处泥皮土温度，使其与之后需压入的后压浆液形成显著可测的温度差异。

[0048] 3、在桩基后压浆过程中，桩端以上一定高度内的泥皮土和泥皮土外围的土体在一定宽度范围注入了水泥浆，进而影响其对桩身的压力，提高了桩侧阻力，同时发热电缆及传感光纤(缆)组合装置周围的泥皮土温度也会随着水泥浆的注入、上返、渗透而发生显著变化，采用分布式光纤测温技术可以检测上述温度变化在发热电缆及传感光纤(缆)布设方向(竖直方向)的实时变化，进而检测出水泥浆在桩身高度上的分布情况，以此评价注浆对桩侧摩阻力的改善效果。

[0049] 最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。