[发明专利]基于数字钻进评价振冲碎石桩密实度的方法

说明书

本发明提供一种基于数字钻进评价振冲碎石桩密实度的方法，即在振冲碎石桩顶部附近安装一钻探设备；将钻探设备钻进碎石桩，获取钻探设备的响应参数；根据钻探设备的响应参数计算碎石桩的密实度系数；根据碎石桩密实度系数评价振冲碎石桩质量。本发明将钻探设备中的探杆伸入碎石桩桩体内，使探杆与碎石桩直接接触作用，通过解译探杆的响应参数，得到振冲碎石桩的密实度系数，且定量计算了探测深度对密实度系数的影响，从而评价各种深度桩体密实度。本发明解决了当前对于超深碎石桩密实度无法准确量化评价的现状，实现碎石桩的连续测量和施工质量的评价，填补了技术空白，快速且节约人工成本，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种评价振冲碎石桩密实度的方法，具体地说，涉及一种基于数字钻进技术评价振冲碎石桩密实度的方法。本发明属于振冲碎石桩施工质量检测技术领域。

背景技术

在水利、工民建及公路等工程中，需要对地基特别是软地基进行加固，振冲法是经常采用且较为有效的处理方法。所谓振冲法就是利用振冲器在高压水流作用下，向地基深处钻孔，边钻孔边向孔内分批次填入碎石填料，边振动边提升振冲器；填充的碎石料在振冲器的振动作用下被挤压密实，形成桩体，与桩间土构成复合地基共同承担上部荷载。振冲法具有质量可靠、造价低、进度快、节约钢材和水泥、施工简便等特点。振冲碎石桩对地基的加固原理是振冲挤密和置换作用，填充的碎石被挤压密实，并与桩间土形成不同程度挤密，因此密实度是衡量振冲碎石桩及其与桩间土之间挤密质量的唯一指标。

目前，针对振冲碎石桩复合地基密实度的常规检测方法是对振冲碎石桩桩体进行重型动力触探试验。所谓重型动力触探试验就是采用一定的锤击能量(锤重63.5kg，自由落76cm)，将一圆锥探头(探头锥角60°，锥底面积43cm)打入碎石桩体中，将打入10cm 时需要的锤击数作为评价指标，即根据打入桩体中的难易程度判断桩体的密实度。这种方法对于较浅的碎石桩检测是可行的，但问题是随着振冲碎石桩深度的增加，由于加在圆锥探头上的摩阻力越来越大，需要的锤击数也越来越多，甚至锤击上百次也无法贯入桩体10 cm。且，随着深度的增加，阻碍锤击贯入的因素是摩阻力还是密实度难以区分，故，锤击次数无法真实地表征振冲碎石桩的密实度。

另外，国家规范中只给出桩身长度为20m以内的桩体密实度测量数据和深度修正系数；对于桩身大于20m的桩体如果评价其密实度以及如何对测量数据进行修正，国家规范中均没有给出明确的指导说明！也就是说，目前，对于桩身长度超过20m的碎石桩的密实度如何评价，没有一科学可靠的方法！

此外，还有专家学者在研究上，尝试采用物探的方法检查振冲碎石桩密实度，桩身在 10m范围内的地表浅层，其密实度是可测的，但是，随着深度的增加，物探方法测量也不准确。总之，无论是通过重型动力触探试验还是物探方法对碎石桩密实度进行检测，其检测深度均受限于桩身的长度，且随着桩体深度的增加，检测数据产生非线性波动，检测结果不可靠。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种不受振冲碎石桩长度限制、可准确地评价碎石桩密实度的基于数字钻进的振冲碎石桩密实度评价方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于数字钻进评价振冲碎石桩密实度的方法，它包括如下步骤：

S1：安装钻探设备

在振冲碎石桩顶部附近固定一机架，机架上支撑钻探组件，在机架及钻探组件上搭载用于检测钻探组件响应参数的数据采集组件，该数据采集组件与数据仪进行数据传输；

S2：数字钻进，获取钻探设备的响应参数

开启钻探设备，钻探组件中的探杆及探头在外力的驱动下钻入振冲碎石桩桩体内；在钻进过程中，数据采集组件每间隔1s采集钻探组件的响应参数即钻进位移S、钻进压强P 和旋转转速N，并将采集的数据同步传输至数据仪；

S3：根据钻探设备的响应参数计算碎石桩的密实度系数