[发明专利]一种预制管桩桩长及完整性检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种预制管桩桩长及完整性检测系统及方法，该系统包括：激振工具、激振点、信号拾取装置和检测主机，激振点和信号拾取装置均设置有若干个，且若干个激振点和若干个信号拾取装置设置在预制管桩的桩顶上，并位于管桩直径方向与管桩壁厚中环线相交处，若干个激振点和若干个信号拾取装置分别沿管桩直径对称设置；信号拾取装置通过信号线缆与检测主机连接，激振工具用于向激振点施加激振信号。本发明充分结合管桩的结构特点，降低了管桩连接部位对测试信号影响，实现对管桩桩身缺陷及底部反射信号的有效提取，突破低应变检测技术不适合检测空心薄壁结构的技术瓶颈，实现对预应力管桩桩身桩长及完整性的检测。

技术领域

本发明涉及预制管桩检测技术领域，特别是涉及一种预制管桩桩长及完整性检测系统及方法。

背景技术

目前，根据规范《公路工程基桩检测技术规程》(JTG/T3512-2020)中，对管桩的桩身完整性检测，可采用低应变法检测，在实际的工程应用中，桩顶激励信号受管桩内壁、管桩接头处的焊接质量及外壁约束作用，造成对信号干扰，难以识别桩身健全性及桩底位置，因此检测精度也就难以保证。另外，预制管桩施工时，一般为1节～4节预制桩焊接或拼接而成，低应变法检测时，信号受焊缝或接缝处的缝隙影响，在桩顶激振后的信号能量大部分在缝隙部位产生反射，只有很少部分向下传播，经过多个界面的反射后，安装在桩顶的传感器则无法采集到有效的桩底反射信号，也就无法分析确定桩长及桩身的缺陷。

经过低应变法的现场实际应用，对预应力管桩的检测效果并不理想，主要体现在：1)预应力管桩为空心结构，桩顶激振产生的震荡信号影响桩底/桩身回波信号的拾取；2)各预制节段桩间连接部位阻抗差异界面的反射信号对桩底/桩身反射信号的干扰。因此利用低应变法难以对预制管桩的质量进行准确检测。

对于桩长检测，行业内研究者进行了大量的研究，并有少量实际应用的报道。主要的检测方法为声波透射法、磁测法、旁孔透射法等方法。声波透射法的测试原理与超声法检测钻孔灌注桩桩身完整性的原理一致，需要在管桩内外钻孔，如图1a和图1b所示，最大孔深需要大于管桩预估长度3～5m，并放入声测管。检测时，超声波穿过桩底泥层介质时，预应力管桩桩身与桩周岩土的声学性能差异很大，声波的声学参数特征值因衰弱会出现声时增加、波速变低的变化，同时波列图也会有明显的变化。声波透射法就是根据声学参数及波列图变化的位置，判定桩底的位置，为判定桩长提供可靠的理论支持。磁测法：管桩没有其他铁磁性物体的影响，通过对管桩底部地球磁场的变化位置进行测量，进而推定管桩的长度。旁孔透射法：旁孔透射法是在桩顶面上用手锤(或力棒)垂直方向敲击产生应力波，并沿着桩身向下传播，如图2所示，遇到周围土层进行透射，在桩旁边事先钻好的孔内放置传感器来接收透射波信号，由此读取不同深度的波时并绘制时间-深度关系图。当传感器低于桩底时，则声速将会改变，会在时间-深度图上显示一个拐点，由图中直线斜率发生变化的位置来推断桩的长度。

对以上现有管桩长度的检测方法均需要提前在管桩附近钻孔，并在孔内放置探头，在条件具备的情况下，检测精度比较高，但检测准备工作费事，但对于软土地基，钻孔后，成孔难度大，而管桩主要应用于软土地基，因此，以上方法很少用于实际的工程检测。基于现有管桩长度及完整性检测方法的诸多弊端，加上行业内管桩检测的大量需求，加强预制管桩长度及完整性的检测系统及方法的研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种预制管桩桩长及完整性检测系统及方法，充分结合管桩的结构特点，降低了管桩接头部位信号影响，实现对管桩桩身缺陷及底部反射信号的有效提取，突破低应变检测技术不适合检测空心薄壁结构的技术瓶颈，实现对预应力管桩桩身桩长及完整性的检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：