[发明专利]一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置及方法

说明书

本发明提供了一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置及方法，其中装置用于设置在钻机上，钻机包括钻喷杆、设置在钻喷杆上的喷嘴和驱动钻喷杆进行旋转的驱动机构，高压旋喷桩成桩直径实时监测装置包括第一保护盒、超声波探头和处理器，第一保护盒设置在钻喷杆上且位于喷嘴的下方，超声波探头设置在第一保护盒内，超声波探头连接有无线信号发射装置，处理器连接有无线信号接收装置，无线信号发射装置与无线信号接收装置连接。本发明可在高压旋喷桩成桩施工过程中对成桩直径进行实时监控，既能避免高压旋喷桩桩径不足导致的潜在安全隐患，又能避免高压旋喷桩桩径过大而造成的材料浪费。

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，尤其涉及一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置及方法。

背景技术

高压旋喷桩技术在工程上主要用于地基加固和形成止水帷幕，其拥有施工占地少、振动小、噪音较、成本相对较低等特点，因此应用较为广泛。高压旋喷桩的原理是利用钻机把带有特制喷嘴的钻喷杆钻到设计深度的土层,并以20～40MPa的压力把浆液从喷嘴中喷射出来,形成喷射流冲击破坏原状土层，被破坏的土颗粒与浆液搅拌混合形成重新排列的混合流体,凝固后便在土中形成一个固结体。施工工艺包括单管法(仅喷射水泥浆)、双管法(喷射水泥浆+空气)、三管法(喷射水泥浆+空气+水)，三种工艺选择根据旋喷转成桩直径及地层条件综合选择。

成桩直径是高压旋喷桩施工的重要控制指标之一，但高压流体切削土体作用机理复杂，加之土体性质多变，以致机理研究较困难，因此目前尚未有成熟的理论说明其成桩直径的控制机理，施工中仅依靠施工经验进行施工参数控制，不确定性加大，常导致断桩、缩颈等现象，所以高压旋喷桩的成桩质量控制一直都是施工难点，目前施工过程参数采集缺少成桩直径参数有效监测办法，导致止水帷幕不能完全咬合或加固桩承载力达不到要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置，可在高压旋喷桩成桩施工过程中对成桩直径进行实时监控，既能避免高压旋喷桩桩径不足导致的潜在安全隐患，又能避免高压旋喷桩桩径过大而造成的材料浪费。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高压旋喷桩成桩直径实时监测装置，用于设置在钻机上，钻机包括钻喷杆、设置在钻喷杆上的喷嘴和驱动钻喷杆进行旋转的驱动机构，高压旋喷桩成桩直径实时监测装置包括第一保护盒、超声波探头和处理器，第一保护盒设置在钻喷杆上且位于喷嘴的下方，超声波探头设置在第一保护盒内，超声波探头连接有无线信号发射装置，处理器连接有无线信号接收装置，无线信号发射装置与无线信号接收装置连接。

进一步地，钻喷杆包括依次连接的上部管段、第一连接管段、中部管段、第二连接管段和下部管段，第一连接管段和第二连接管段均为中空设置，无线信号接收装置设置在第一连接管段内，第二连接管段的外壁开设有第一连接孔，无线信号发射装置设置在第二连接管段内，第一保护盒设置在第二连接管段上，且其靠近第二连接管段的一侧开设有与第一连接孔对应的第二连接孔，超声波探头通过导线依次穿过第二连接孔和第一连接孔与无线信号发射装置电连接。

进一步地，无线信号发射装置包括第二保护盒、电磁信号发射线圈和电路放大模块，第二保护盒设在第二连接管段内部的顶端，电磁信号发射线圈竖直设置在第二保护盒内，电路放大模块设置在第二保护盒内，且其分别通过导线与电磁信号发射线圈和超声波探头电连接；

无线接收装置包括第三保护盒、电磁信号接收线圈和输出信号接口，第三保护盒设置在第一连接管段内，电磁信号接收线圈竖直设置在第三保护盒内，输出信号接口设置在第一连接管段外侧，且通过导线与电磁信号接收线圈电连接，处理器与输出信号接口电连接。

进一步地，第三保护盒通过若干钢丝与第一连接管连接。

进一步地，电磁信号发射线圈通过若干第一连接杆与第二保护盒连接，电磁信号接收线圈通过若干第二连接杆与第三保护盒连接。