一种预制桩及其施工方法、质量检测方法

摘要

一种预制桩，其包括：用作桩体且在长度方向分为螺旋锚段和光管段的钢管、位于所述螺旋锚段顶端的接头、固定于所述螺旋锚段且周向螺旋分布的锚盘和位于所述光管段末端的端部结构、以及与所述钢管固定的分布式光纤传感器。针对上覆土层下卧岩石或坚硬土体的原状土地基，通过在钢管桩身上增设螺旋分布的锚盘，增加桩身的承载能力，从而实现减小桩身尺寸，降低钢桩制造、运输和施工成本的有益技术效果；通过预先打孔解决了螺旋锚不适用于覆盖层较浅、下卧岩石或坚硬土体地质条件的缺陷，扩大了螺旋锚基础的适用范围；通过所述分布式光纤传感器获得注浆后所述预制桩的温度变化以及成桩应力分布，从而实现对成桩质量的数据化实时检测。

权利要求

1.一种预制桩，适用于上覆土层下卧岩石或坚硬土体的原状土地基，其特征在于，所使用的预制桩包括：用作桩体且在长度方向分为螺旋锚段和光管段的钢管（1）、位于所述螺旋锚段顶端的接头（2）、固定于所述螺旋锚段且周向螺旋分布的锚盘（3）、位于所述光管段末端的端部结构（4）、与所述钢管（1）固定的分布式光纤传感器（5）；所述端部结构（4）包括敞口式端部或闭合式端部；所述闭合式端部为锥形且中间具有注浆孔（103）；所述分布式光纤传感器检测所述预制桩施工结束后的温度，并根据所述温度变化确定注浆材料胶结质量；

所述分布式光纤传感器检测所述预制桩施工后静荷载试验时的桩体应力分布，并根据预制桩的表面积和应力分布进行计算以确定成桩质量。

2.如权利要求1所述的一种预制桩，其特征在于，所述钢管（1）外侧沿长度方向设有开槽，用于埋设分布式光纤传感器（5）。

3.如权利要求1所述的一种预制桩，其特征在于，所述钢管（1）的直径为70 300mm。

~

4.如权利要求1所述的一种预制桩，其特征在于，所述钢管（1）的壁厚为6 20mm。

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5.如权利要求1所述的一种预制桩，其特征在于，所述锚盘（3）的数量为1 4片。

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6.如权利要求1所述的一种预制桩，其特征在于，所述锚盘（3）直径为钢管（1）的直径的

2 5倍。

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7.一种预制桩施工方法，其特征在于，所述施工方法用于如权利要求1所述的一种预制桩的施工，包括如下步骤：S10：采用钻孔机械在地基中钻制桩孔；

S20：清除所述桩孔的底部沉渣；

S30：将所述预制桩旋拧进入所述桩孔至预设基础埋深；

S40：通过注浆或压注混凝土填充所述预制桩与地基间的间隙；

S50：当所述预制桩注浆施工结束后，上位机通过光时域反射仪和分布式光纤传感器（5）获取所述预制桩不同位置的温度变化数据；

S60：将所述预制桩不同位置的温度变化数据与注浆材料固化过程的标准温度曲线对比以确定注浆材料的填充和胶结质量。

8.如权利要求7所述的一种预制桩施工方法，其特征在于，所述桩孔的直径大于所述钢管直径（101）且小于所述锚盘直径（301）。

9.如权利要求7所述的一种预制桩施工方法，其特征在于，所述桩孔的直径满足如下条件：大于所述钢管（1）的直径20 100mm且小于所述锚盘（3）的直径200mm。

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10.如权利要求7所述的一种预制桩施工方法，其特征在于，所述注浆或压注混凝土的压力为0.8 1.5MPa。

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11.如权利要求7所述的一种预制桩施工方法，其特征在于，所述清除所述桩孔的底部沉渣包括：用气吹、抽浆、掏渣或换浆对所述桩孔底部沉渣进行清理。

12.一种预制桩质量检测方法，用于如权利要求1所述的一种预制桩或如权利要求7所述一种预制桩施工方法施工而成的预制桩的成桩质量检测，其特征在于，所述质量检测方法包括如下步骤：C10：当所述预制桩施工完成后，采用压力机械对所述预制桩施加预设的静载荷；

C20：上位机通过光时域反射仪和分布式光纤传感器（5）获取所述预制桩不同位置的应力分布数据；

C30：根据获得的应力分布数据和预制桩的尺寸数据计算预制桩的成桩承载力；

C40：将所述成桩承载力与所述预制桩额定承载力比较以判定成桩质量。

13.如权利要求12所述的一种预制桩质量检测方法，其特征在于，所述分布式光纤传感器（5）位于所述预制桩的钢管（1）外侧沿长度方向设置的开槽内。

14.如权利要求12所述的一种预制桩质量检测方法，其特征在于，所述分布式光纤传感器（5）包括光子晶体光纤或聚合物光纤。

说明书

一种预制桩及其施工方法、质量检测方法

技术领域

[0001] 本发明属于岩土工程钢桩领域，具体涉及一种预制桩及其施工方法、质量检测方法。

背景技术

[0002] 随着技术的不断发展，工程建设中基础逐渐朝着小微型化、机械化和环保化发展，采用螺旋锚、预制钢管桩等原状土基础的工程越来越多，已成为降低工程投资的重要途径。然而此类基础均有其适用范围，较大地限制了工程中的推广应用。此外，在许多山地和丘陵地区，采用单一形式的原状土基础将无法满足工程建设的需求，因此需要选用预制桩基础，充分发挥原状岩土体的承载力。

[0003] 螺旋锚作为一种钢制环保基础，由锚杆、锚盘、锚头等组成，施工时无需开挖基坑，通过在锚杆顶部施加扭矩将螺旋锚旋拧至较深土体中，对地基土体的扰动小，能够充分发挥原状土层的承载性能，相比混凝土现浇基础，具有重量轻、运输施工方便、承载性能好等特点，其主要适用于较软弱的土质地基，对坚硬土层适用性差，岩石地基不适用；复杂地层螺旋锚施工旋拧扭矩不确定性高，施工机械配置难度大。

[0004] 钢管桩作为一种深基础，由若干个沉入土中的钢桩和连接桩顶的承台组成，可采用锤击、震动、静压等方式沉桩，通过桩侧与地基土之间的阻力和桩端阻力共同承担上部荷载作用，具有承载力高、水平阻力大、设计灵活、施工周期短等优点，适用于上部土层较软弱、下部为坚硬土层或岩层地区。但钢管桩使用成本高，因此限制了进一步的应用推广。

[0005] 注浆是一项实用性强、应用范围广的工程技术，利用液压、气压或电化学的方法，把用于岩土体固结的浆液注入到岩土体的孔隙、裂隙中去，使岩土体成为强度高、稳定性高的新结构体，从而达到改善岩土体的物理力学性质的目的；也是提高原状土基础承载性能最常用技术措施，注浆质量对原状土基础的承载力影响大。而岩土体的缝隙具有强烈的不规则特征，严重影响注浆的效果，现有施工工艺难以检测注浆质量。

发明内容

[0006] 本发明的目的是扩展螺旋锚、钢管桩的适用范围，降低钢管桩使用成本，提高施工质量。

[0007] 本发明的目的是采取下述技术方案来实现的：

[0008] 一种预制桩，所述预制桩包括：用作桩体且在长度方向分为螺旋锚段和光管段的钢管、位于所述螺旋锚段顶端的接头、固定于所述螺旋锚段且周向螺旋分布的锚盘和位于所述光管段末端的端部结构。

[0009] 优选的，所述预制桩还包括与所述钢管固定的分布式光纤传感器。

[0010] 优选的，所述钢管外侧沿长度方向设有开槽，用于埋设分布式光纤传感器。

[0011] 优选的，所述端部结构包括敞口式端部或闭合式端部。

[0012] 优选的，所述闭合式端部的中间具有注浆孔。

[0013] 优选的，所述钢管的直径为70 300mm。~

[0014] 优选的，所述钢管的壁厚为6 20mm。~

[0015] 优选的，所述锚盘的数量为1 4片。~

[0016] 优选的，所述锚盘直径为钢管的直径的2 5倍。~

[0017] 基于同一发明构思本发明还提供了一种预制桩施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

[0018] S10：采用钻孔机械在地基中钻制桩孔；

[0019] S20：清除所述桩孔的底部沉渣；

[0020] S30：将所述预制桩旋拧进入所述桩孔至预设基础埋深；

[0021] S40：通过注浆或压注混凝土填充所述预制桩与地基间的间隙。

[0022] 优选的，所述桩孔的直径大于所述钢管直径且小于所述锚盘直径。

[0023] 优选的，所述桩孔的直径满足如下条件：大于所述钢管的直径20 100mm且小于所~述锚盘的直径200mm。

[0024] 优选的，所述注浆或压注混凝土的压力为0.8 1.5MPa。~

[0025] 优选的，所述清除所述桩孔的底部沉渣包括：用气吹、抽浆、掏渣或换浆对所述桩孔底部沉渣进行清理。

[0026] 基于同一发明构思本发明还提供了一种预制桩质量检测方法，用于所述预制桩注浆质量的检测，所述检测方法包括如下步骤：

[0027] Z10：当所述预制桩注浆施工结束后，上位机通过光时域反射仪和分布式光纤传感器获取所述预制桩不同位置的温度变化数据；

[0028] Z20：将所述预制桩不同位置的温度变化数据与注浆材料固化过程的标准温度曲线对比以确定注浆材料的填充和胶结质量。

[0029] 基于同一发明构思本发明还提供了另一种预制桩质量检测方法，用于所述预制桩的成桩质量检测，所述检测方法包括如下步骤：

[0030] C10：当所述预制桩施工完成后，采用压力机械对所述预制桩施加预设的静载荷；

[0031] C20：上位机通过光时域反射仪和分布式光纤传感器（5）获取所述预制桩不同位置的应力分布数据；

[0032] C30：根据获得的应力分布数据和预制桩的尺寸数据计算预制桩的成桩承载力；

[0033] C40：将所述成桩承载力与所述预制桩额定承载力比较以判定成桩质量。

[0034] 优选的，所述分布式光纤传感器位于所述预制桩的钢管外侧沿长度方向设置的开槽内。

[0035] 优选的，所述分布式光纤传感器包括光子晶体光纤或聚合物光纤。

[0036] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0037] 本发明公开了一种预制桩，所述预制桩包括：用作桩体且在长度方向分为螺旋锚段和光管段的钢管、位于所述螺旋锚段顶端的接头、固定于所述螺旋锚段且周向螺旋分布的锚盘和位于所述光管段末端的端部结构。本发明针对上覆土层下卧岩石或坚硬土体的原状土地基，通过在钢管桩身上增设螺旋分布的锚盘，增加桩身的承载能力，从而实现减小桩身尺寸，降低钢桩制造、运输和施工成本的有益技术效果；通过预先打孔解决了螺旋锚不适用于覆盖层较浅、下卧岩石或坚硬土体地质条件的缺陷；本发明克服了钢管桩在软土层承载力不足和螺旋桩不适用于覆盖层较浅、下卧岩石或坚硬土体地质条件的缺陷，降低了钢管桩的使用成本，并通过不同的施工工艺，进一步拓展原状土类基础适用范围。

[0038] 本发明公开了一种预制桩检测方法，其包括：当所述预制桩施工结束后，利用分布式光纤传感器检测所述预制桩的温度，并根据所述温度变化确定注浆材料胶结质量；当需要进行应力检测时，基于分布式光纤传感器检测预制桩的桩体应力分布，并根据所述桩体应力分布判定成桩质量。本发明通过所述分布式光纤传感器获得注浆后所述预制桩的温度变化以及成桩应力分布规律，从而实现对成桩质量的数据化实时检测，提高了施工质量，降低了施工风险，进一步降低了钢管桩的使用成本。

附图说明

[0039] 图1为本发明的结构示意图；

[0040] 图2为图1中截面A‑A的截面图；

[0041] 图3为图1中截面B‑B的截面图；

[0042] 图4为本发明敞口式端部示意图；

[0043] 图5为本发明闭合式端部示意图；

[0044] 图6为本发明一种预制桩的施工方法流程图；

[0045] 图7为本发明注浆材料浇筑后钢管温度变化曲线图；

[0046] 图8为本发明施工后桩身应力分布曲线图；

[0047] 图9为本发明一种预制桩的施工方法流程图；

[0048] 其中：1‑钢管、2‑接头、3‑锚盘、4‑端部结构、5‑分布式光纤传感器、6‑胶结区域、101‑钢管直径、102‑端部开口、103‑注浆孔、301‑锚盘直径、302‑锚盘螺距、303‑锚盘间距。

具体实施方式

[0049] 下面结合附图和具体实施例对技术方案做进一步说明，以助于理解本发明的内容。

[0050] 实施例1

[0051] 如图1所示，本发明公开了一种预制桩，所述预制桩包括：用作桩体且在长度方向分为螺旋锚段和光管段的钢管1、位于所述钢管1螺旋锚段顶端的接头2、固定于所述钢管1螺旋锚段且周向螺旋分布的锚盘3、位于所述钢管1光管段末端的端部结构4、以及与所述钢管1固定的分布式光纤传感器5。

[0052] 如图2和图3所示，所述钢管1包括用于埋设所述分布式光纤传感器5的槽，所述分布式光纤传感器5放置在槽中并与钢管1粘合固定，可采用环氧树脂类结构胶固定。

[0053] 所述端部结构4包括敞口式端部或闭合式端部；所述敞口式端部如图4所示，在钢管1末端保持开口状态，具有与钢管的内径相同尺寸的端部开口102；所述闭合式端部如图5所示，所述钢管1的末端为锥形，在锥形末端具有注浆孔103用于注浆通过。

[0054] 所述钢管1的直径为70 300mm；所述钢管1的壁厚为6 20mm；根据预制桩的最大承~ ~载和地基的地质条件来计算钢管直径101和壁厚，具体力学计算过程为现有技术，故不再赘述。

[0055] 所述锚盘3的数量为1 4片，锚盘3为以桩身轴心为旋转轴的螺旋面，每个锚盘3的~周角为360度以提供均衡的支撑力，增加锚盘3的数量能够增加预制桩的承载能力缩短桩身尺寸，对于承载力要求较低的施工项目所述预制桩通过增加锚盘数量可以适用于软土层而不必植入硬土或岩石层，从而大幅降低施工难度和施工成本；锚盘3的数量是根据预制桩的最大承载和地基的地质条件计算确定，具体力学计算过程为现有技术，故不再赘述。

[0056] 所述锚盘直径301为钢管直径101的2 5倍，过大的锚盘直径301会增大旋入时的扭~矩，进而增加施工难度和成本；较大的锚盘直径301能够提高预制桩的承载能力，较大的开孔直径可以降低锚盘进入地层的深度降低旋入扭矩，因此需要根据具体施工的地质条件平衡所述锚盘直径301、钻孔直径和钢管直径101之间的比例关系，计算过程为建筑领域现有技术，故不详述。

[0057] 所述分布式光纤传感器5包括光子晶体光纤或聚合物光纤。

[0058] 螺旋锚作为一种钢制环保基础，由锚杆、锚盘、锚头等组成，施工时无需开挖基坑，通过在锚杆顶部施加扭矩将螺旋锚旋拧至较深土体中，对地基土体的扰动小，能够充分发挥原状土层的承载性能，相比混凝土现浇基础，具有重量轻、运输施工方便、承载性能好等特点，其主要适用于较软弱的土质地基。

[0059] 钢管锚是将钢管直接放入机械（或人工）在岩石地基中钻取的钻孔中，通过浇筑水泥砂浆使钢管与岩体胶结成整体的基础。钢管桩作为一种深基础，由若干个沉入土中的钢桩和连接桩顶的承台组成，可采用锤击、震动、静压等方式沉桩，通过桩侧与地基土之间的阻力和桩端阻力共同承担上部荷载作用，具有承载力高、水平阻力大、设计灵活、施工周期短等优点，适用于上部土层较软弱、下部为坚硬土层或岩层地区，但现有钢管桩必须进入下部为坚硬土层或岩层才能提供足够的承载力，对于软土层较厚或者对承载要求高的施工项目，钢管桩必须增加长度和直径尺寸，但因此进一步增加了钢管桩的使用成本。

[0060] 本发明提出的预制桩是一种上部为螺旋锚下部是钢管锚的复合结构钢桩，通过锚盘与土体的锚固力、混凝土与钢管间的粘结力和岩土体共同抵抗上部结构作用力。由接头、钢管和螺旋状锚盘和端部结构组成的预制桩，接头位于钢管顶部，锚盘布设在钢管上部，端部结构位于钢管底部；钢管外部开槽，自上而下埋设至少一个回路的分布式光纤传感器；端部结构可采用敞口式或闭合式，闭合式端部结构预设注浆孔，可通过钢管内部进行注浆或压注混凝土；预制桩安装至预设埋深后，锚盘应旋拧进入上覆土层，端部结构进入下卧岩石或坚硬（密实）土体；通过在钢管与地基岩土缝隙间注浆或压注混凝土，使其与桩周岩土体胶结形成整体，共同抵抗上部结构的作用力，该新型桩体结构能够发挥上覆土层和下卧岩石或坚硬（密实）土体的承载力，同时可通过分布式光纤传感器检测成桩质量。

[0061] 如图2所示，图1截面A‑A由内而外依次为：钢管1、安装在槽内的分布式光纤传感器5、钢管1与地基之间的胶结区6、锚盘3；如图3所示，图1截面B‑B由内而外依次为：钢管1、安装在槽内的分布式光纤传感器5、钢管1与地基之间的胶结区域6。

[0062] 所述预制桩的材质及构造要求：钢材采用Q235、Q355或Q420；钢管直径70mm~300mm，壁厚6mm 20mm；钢管上部可布置1 4片锚盘，锚盘直径为钢管直径2 5倍，锚盘间距宜~ ~ ~
为锚盘螺距的整数倍以使得多片锚盘的路径重合，能够减少旋拧阻力；注浆材料可采用水泥浆、水泥砂浆等；分布式光纤传感器5可采用光子晶体光纤、聚合物光纤。

[0063] 钢管锚是将钢管直接放入机械（或人工）在岩石地基中钻取的钻孔中，通过浇筑水泥砂浆使钢管与岩体胶结成整体的基础。螺旋锚作为一种钢制环保基础，由锚杆、锚盘、锚头等组成，施工时无需开挖基坑，通过在锚杆顶部施加扭矩将螺旋锚旋拧至较深土体中，对地基土体的扰动小，能够充分发挥原状土层的承载性能，相比混凝土现浇基础，具有重量轻、运输施工方便、承载性能好等特点，其主要适用于较软弱的土质地基。

[0064] 本发明针对上覆土层下卧岩石或坚硬土体的原状土地基，通过在钢管桩身上增设螺旋分布的锚盘，增加桩身的承载能力，从而实现减小桩身的直径和长度尺寸，降低钢桩制造、运输和施工成本的有益技术效果；通过预先打孔解决了螺旋锚不适用于覆盖层较浅、下卧岩石或坚硬土体地质条件的缺陷；本发明克服了钢管桩在软土层承载力不足和螺旋桩不适用于覆盖层较浅、下卧岩石或坚硬土体地质条件的问题，并通过不同的施工工艺，进一步拓展原状土类基础适用范围；本发明通过所述分布式光纤传感器获得注浆后所述预制桩的温度变化以及成桩应力分布规律，从而实现对成桩质量的数据化实时检测，提高了施工质量，降低了施工风险，具有显著的经济效益。

[0065] 实施例2

[0066] 基于同一种发明构思，本发明还提供了一种预制桩施工方法，所述施工方法用于如实施例1所述的一种预制桩的施工，包括如下步骤：

[0067] S10：采用钻孔机械在地基中钻制桩孔，所述桩孔的直径大于所述钢管直径且小于所述锚盘直径；

[0068] S20：清除所述桩孔的底部沉渣；

[0069] S30：将所述预制桩旋拧进入所述桩孔至预设基础埋深；

[0070] S40：通过注浆或压注混凝土填充所述预制桩与地基间的间隙。

[0071] 所述桩孔的直径满足如下条件：大于所述钢管的直径20 100mm且小于所述锚盘的~直径200mm，通过调整桩孔尺寸和锚盘直径尺寸的差值能够实现对承载力和所需旋入扭矩的调整，能够提高预制桩施工灵活性和对不同地质环境的适应能力。

[0072] 所述注浆或压注混凝土的压力为0.8 1.5MPa。~

[0073] 所述清除所述桩孔的底部沉渣包括：用气吹、抽浆、掏渣或换浆对所述桩孔底部沉渣进行清理。

[0074] 如图6所示，具体施工方法如下：

[0075] 施工准备；

[0076] 钻孔：可采用水磨钻机、气动冲击钻机等机械施工，钻孔直径D = 钢管直径d + (20mm   100mm)，且应比锚盘直径小200mm；~

[0077] 清孔：钻孔完成后，可采用气吹、抽浆、掏渣和换浆等方式对孔底沉渣进行清理；

[0078] 旋拧：采用机械旋拧施工，将螺旋锚‑钢管锚预制桩基础旋拧至预设基础埋深；

[0079] 注浆：或压注混凝土；注浆作业之前对孔底进行清渣处理，然后进行注浆或压注混凝土作业，注浆压力维持在1MPa左右，注浆材料应按设计注浆量1.5倍准备材料，当出现孔壁局部塌孔时，应视具体情况增加注浆量。

[0080] 施工结束后的结构状态如图9所示，钢管1穿入岩体或坚硬土体，锚盘3与土体结合，从接头2处预留的开口加入注浆或混凝土，经钢管1内部到达端部结构4处并进入钢管1与地基之间的缝隙空间，所述钢管1和土体、岩体或硬土体之间的空隙通过注浆（或压注混凝土）形成胶结区域6，从而实现了本发明预制桩与原状土基础之间的强力固定，使得预制桩达到预期强度。

[0081] 本发明针对上覆土层下卧岩石或坚硬土体的原状土地基，通过在钢管桩身上增设螺旋分布的锚盘，增加桩身的承载能力，从而实现减小桩身的直径和长度尺寸，降低钢桩制造、运输和施工成本的有益技术效果；通过预先打孔解决了螺旋锚不适用于大直径钢桩的缺陷；本发明克服了钢管桩在软土层承载力不足和螺旋桩不适用于大直径钢桩的问题，并通过不同的端部结构以适应不同的施工工艺和地质条件，从而进一步拓展原状土类基础适用范围。

[0082] 实施例3

[0083] 基于同一种发明构思，本发明还提供了一种预制桩质量检测方法，用于所述预制桩注浆质量的检测，所述检测方法包括：

[0084] Z10：当所述预制桩注浆施工结束后，上位机通过光时域反射仪和分布式光纤传感器（5）获取所述预制桩不同位置的温度变化数据；

[0085] Z20：将所述预制桩不同位置的温度变化数据与注浆材料固化过程的标准温度曲线对比以确定注浆材料的填充和胶结质量。

[0086] 其中所述预制桩为实施例1所述的预制桩，但不限于本发明所公开的预制桩，所述预制桩注浆质量检测方法同样适用于其它类型预制桩的注浆质量检测。

[0087] 灌浆料的凝结硬化一般分为以下几个阶段：

[0088] ①初始反应期：水化初期，由于水化物尚不多，包有水化物膜层的灌浆料颗粒之间是分离着的，相互间引力较小，此时灌浆料浆具有良好的塑性。一般的放热反应速度为168J/g•h，持续时间为5‑‑‑10min。

[0089] ②潜伏期：凝胶体膜层围绕灌浆料颗粒成长，相互间形成点接触，构成疏松网状结构，使灌浆料浆体开始失去流动性和部分可塑性，这时为初凝，但此时还不具有强度。放热反应速度为4.2J/g•h，持续时间1h。

[0090] ③凝结期：凝胶体膜层破裂（由于水分渗入膜层内部的速度大于水化物通过膜层向外扩散的速度而产生的渗透压)，灌浆料颗粒进一步水化，而使反应速度加快，直至新的凝胶体重新修补好破裂的膜层为止。放热反应速度在6h内逐渐增加到211/g•h，持续时间为6h。

[0091] ④硬化期：形成的凝胶体进一步填充颗粒之间空隙，毛细孔越来越少，使结构更加紧密，灌浆料浆体逐渐产生强度而进入硬化阶段。放热反应速度在24h内逐渐降低到4.2J/g•h，持续时间6h至若干年。经过长时间（几个月甚至几年)的水化以后，多数颗粒仍剩余尚未水化的内核。因此，硬化后的灌浆料石是由凝胶体、未水化灌浆料颗粒和毛细孔组成的不均质结构体。

[0092] 关于注浆材料的固化过程，由于上述第一阶段时间较短和第二阶段放热率很低，因此业内也有省略前两个阶段，将固化过程分为凝结期和硬化期两个阶段，本实施例的温度曲线也仅体现凝结期和硬化期两个阶段的温度变化。而测量预制桩温度曲线的目的是通过温度变化来确定注浆材料的固化过程结束，注浆材料的结构强度达到预期指标，以便于开展下一工序的工作。

[0093] 胶结质量检测：随着注浆材料胶结不断产生水化热，桩端和桩周的温度逐渐升高，随后缓慢降低。通过桩身布设的分布式光纤，可连续检测多个点位的温度，并绘制出时间‑温度曲线，如果多个点位的时间‑温度曲线趋势均如图7所示，则认为胶结质量良好，如部分点位没有明显的升温过程，则认为该点位胶结质量不符合预期，温升不明显即表明该点位注浆材料填充不足，没有温升即表明该点位注浆材料有较大空洞，通过多个点位的温度变化可以判断缺陷位置的分布范围和大小。

[0094] 注浆材料水化产生热量，注浆后持续监测桩体温度，温度变化曲线如图7所示，图中温度曲线分为温度上升段、温度下降段和缓慢下降段三个部分；所述温度上升段和下降段共同对应注浆材料固化反应的凝结期，其中温度上升段代表固化反应达到极值前的放热时间段，当固化反应达到极值后放热量逐步减少，从而表现为温度曲线的温度下降段；温度曲线的缓慢下降段代表注浆材料固化反应的硬化期，这阶段固化反应的放热量大幅下降，而前期固化反应积累的热量不断散失，硬化期的固化反应释放热量低于所述预制桩向周围环境散失的热量，因此形成温度曲线上的缓慢下降段。所述缓慢下降段的形成代表注浆材料固化反应的硬化期开始，根据所使用注浆材料的固化特性（固化时间和强度的关系）和后续工序对预制桩承载强度的最低要求计算得出硬化期的最小硬化时间，当温度曲线的缓慢下降段的时间大于最小硬化时间后即认为预制桩的注浆固化结束，从而实现通过温度变化检测注浆材料胶结质量。

[0095] 本发明通过所述分布式光纤传感器获得注浆后所述预制桩的温度变化，从而实现对注浆质量的数据化实时检测，提高了成桩质量，降低了施工风险，具有显著的经济效益。

[0096] 实施例4

[0097] 基于同一种发明构思，本发明还提供了另一种预制桩承载力检测方法，用于所述预制桩的成桩质量检测，所述检测方法包括如下步骤：

[0098] C10：当所述预制桩施工完成后，采用压力机械对所述预制桩施加预设的静载荷；

[0099] C20：上位机通过光时域反射仪和分布式光纤传感器（5）获取所述预制桩不同位置的应力分布数据；

[0100] C30：根据获得的应力分布数据和预制桩的尺寸数据计算预制桩的成桩承载力；

[0101] C40：将所述成桩承载力与所述预制桩额定承载力比较以判定成桩质量。

[0102] 所述预制桩施工采用如实施例2所述的一种预制桩施工方法。

[0103] 所述分布式光纤传感器位于所述预制桩的钢管外侧沿长度方向设置的开槽内。

[0104] 所述分布式光纤传感器包括光子晶体光纤或聚合物光纤。

[0105] 所述预制桩质量检测方法使用的检测装置包括：与预制桩固定的分布式光纤传感器、与所述分布式光纤传感器连接的光时域反射仪、以及与所述光时域反射仪连接的上位机；所述分布式光纤传感器与所述预制桩相互固定；其中所述预制桩为实施例1所述的预制桩，但不限于本发明所公开的预制桩，所述预制桩承载力检测方法同样适用于其它类型预制桩的成桩质量检测。

[0106] 所述分布式光纤传感器位于所述预制桩的钢管外侧沿长度方向设置的开槽内。

[0107] 所述分布式光纤传感器包括光子晶体光纤或聚合物光纤。

[0108] 关于数据收集和数据处理均为现有技术，故不再赘述。

[0109] 静载荷试验：静载荷试验时，可利用分布式光纤检测多个点位的应变，根据应变可计算出桩身应力分布如图8，进而计算出承载力，确定成桩质量。

[0110] 开展工程质量抽样检测静荷载试验时，通过分布式光纤传感器测量桩体应力分布，其应力随深度变化趋势如图8所示，通过预制桩的表面积和应力分布能够计算出（计算过程为现有技术，不再赘述）预制桩的实际承载能力，当预制桩的实际承载能力小于工程预期承载能力即代表该预制桩的成桩质量不达标，当预制桩的实际承载能力大于工程预期承载能力即代表该预制桩的成桩质量达标，从而实现根据应力分布确定成桩质量。

[0111] 本发明通过所述分布式光纤传感器获得成桩应力分布规律，计算获得预制桩的承载能力，从而实现对成桩质量的数据化实时检测，提高了成桩质量，降低了施工风险，具有显著的经济效益。

[0112] 以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。