一体式速载法桩基检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及一种桩基检测领域，具体涉及一种一体式速载法桩基检测装置及其检测方法。

背景技术：

桩基础是桥梁工程中最主要的基础形式之一，桩基础承载力是否满足设计要求关系到桥梁结构的安全。目前桩基础承载力检测主要包括静载荷试验法和高应变动测法两种主要方法。静载荷试验法是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直接、最可靠的试验方法，但该测试方法需要通过堆载或者锚桩加载，加之桩基承载力大，施工环境恶劣，检测时间长及检测费用高，有很大的应用局限性。高应变动测法是一种间接获得桩基承载力的方法，该试验方法快捷轻便，与静载荷试验法相比费用较低，但与静载荷试验法相比，对承载力的评估误差较大，可靠性较低。

技术实现要素：

基于现有桩基承载力检测方法的不足，本发明设计了一种一体式桩基速载法检测设备，该一体化设备可在检测场地平整度较差的条件下进行桩基速载法检测，降低了桩基检测对检测场地要求，提高了速载法桩基应用的广泛性。

为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：

一种一体式桩基速载法检测设备，包括一体式导向装置、提升-释放装置以及信号检测系统；其中：

所述的一体式导向装置，包括一体式钢架；所述的一体式钢架具有支撑梁、导向杆、检测系统预留位以及平衡地脚螺母；导向杆沿竖向布置，支撑梁横向布置，平衡地脚螺母，数量与一体式钢架的地脚数量一致，一一对应地安装在一体式钢架的地脚位置；

所述的提升-释放装置，与一体式导向装置装配成一体而能以整体形制进场，包括动力装置以及承载平台；动力装置固定安装在一体式钢架上；承载平台，能够承放载重，与动力装置的输出端连接，并与导向杆导向连接；承载平台通过动力装置的动力输出端连接而悬吊在支撑梁下方、待检桩基上方；

所述的载重，根据待检桩基的设计承载力而拼装形成，在检测现场组装至承载平台上；

所述的信号检测系统，在检测现场组装至检测系统预留位，用于检测载重在提升-释放装置释放下，通过缓冲装置传递至待检桩基庄头的力时程曲线、位移时程曲线与加速度时程曲线；载重在提升-释放装置的动力作动下落至缓冲装置时，信号检测系统开始采集相应力、位移与加速度信号，当载重反弹至与缓冲装置脱离时，信号检测系统的数据采集结束，信号检测系统在时间段t内的力、位移与加速度信号对应形成了力时程曲线、位移时程曲线与加速度时程曲线；时间段t指载重下落至缓冲装置时刻与载重反弹至脱离缓冲装置时刻之间的时间间隔。

进一步地，所述的信号检测系统，包括缓冲装置、力传感器、位移传感器与加速度传感器；力传感器与加速度传感器布置在待检桩基的桩头，位移传感器布置在待检桩基的桩侧；缓冲装置套接在导向杆的外围，以与导向杆导向连接，缓冲装置位于承载平台下方，并能够通过力传感器、加速度传感器始终贴紧待检桩基的庄头。

进一步地，所述的动力装置包括电动葫芦或者卷扬机、导向-释放轮、铰链/钢索，电动葫芦或者卷扬机固定在一体式钢架上，且电动葫芦或者卷扬机的动力输出端与铰链/钢索的一端连接，铰链/钢索的另一端为作动端，经导向-释放轮绕行后与承载平台连接；导向-释放轮安装在支撑梁上。

进一步地，所述的电动葫芦或者卷扬机固定在一体式钢架靠近地脚设置的动力设备安装平台上；且一体式钢架上根据需要布置有一个以上的定滑轮，铰链/钢索的作动端依次经各定滑轮绕行后，再经导向-释放轮绕行后才与承载平台连接。

本发明的另一个技术目的时提供一种基于上述一体式桩基速载法检测设备的检测方法，包括如下步骤：

1)将一体式桩基速载法检测设备中装配成一体的提升-释放装置与一体式导向装置以整体形制进场；

2)进场后利用平衡地脚螺母进行一体式桩基速载法检测设备的调平；

3)调平后按照待检桩基的设计承载力进行载重拼装，并对拼装完成后的载重整体性进行验证；

4)验证合格后将载重穿过导向杆，并保证载重在导向杆居中位置后，装入承载平台；

5)利用提升-释放装置将承载平台提升至设计检测高度；

6)再次通过平衡地脚螺母进行调平；

7)开始信号检测系统安装：在待检桩基的桩头布置力传感器与加速度传感器，在待检桩基的桩侧布置位移传感器；将缓冲装置穿过导向杆并保证缓冲装置位于承载平台下方，并能够通过力传感器、加速度传感器始终贴紧待检桩基的庄头；信号检测系统安装完成后调试；

8)调试成功后，通过提升-释放装置释放载重，载重在提升-释放装置的动力作动下落至缓冲装置时，信号检测系统开始采集相应力、位移与加速度信号，当载重反弹至与缓冲装置脱离时，信号检测系统的数据采集结束，信号检测系统在时间段t内的力、位移与加速度信号对应形成了力时程曲线、位移时程曲线与加速度时程曲线；时间段t指载重下落至缓冲装置时刻与载重反弹至脱离缓冲装置时刻之间的时间间隔；根据信号检测系统的采集结果，判断待检桩基的检测是否继续，当现场分析采集结果不合格时，则利用提升-释放装置的动力装置将承载平台及其上的载重再次沿着导向杆提升至设计检测高度，再次锤击检测，直至采集结果合格后停止锤击；

9)根据所检测到的力时程曲线、位移时程曲线与加速度时程曲线，分析得出待检桩基完整性与桩基承载能力分析结果。

根据上述的技术方案，相对于现有技术，可知：

1、本发明针对速载法桩基检测的应用环境、安装精度与设备调试难度，形成一体化速载法桩基检测设备，降低了桩基检测对检测场地要求，提高了速载法桩基应用的广泛性，同时，由于速载法桩基检测装置为一体式加载设备，提高了桩基检测效率。

2、基于上述的一体化速载法桩基检测设备，本发明实现新的桩基承载力测试方法：速载法测桩。该方法是一种快速轻便、试验效率高且试验结果相对可信的方法。速载法测桩荷载作用时间可达100ms～300ms，在桩身产生的应力和位移更接近于静荷载试桩，因此，该方法被称之为速载法。速载法测桩弥补了静载法试验时间长、费用高、效率低的缺点和动载法易损坏桩头、数据解释困难、人为因素大的缺点，而且不受桩型、桩斜和桩周环境的限制，特别适用于斜桩、群桩及水上作业的各种桩型。

附图说明

图1给出了一体式速载法桩基检测装置的结构样式；

图2给出了图1中承载平台的结构示意图。

图中：导向-释放轮1；载重2；一体式钢架3；承载平台4；导向杆5；缓冲装置6；检测系统预留位7；动力装置8；平衡地脚螺母9；定滑轮10；铰链/钢索11。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。

本发明针对现有桩基承载技术与检测需求、检测场地条件与桩基承载力的需求形成的新型速载法桩基检测技术，基于一体化速载法基桩检测设备而实现，以期在检测场地平整度较差的条件下进行桩基检测。速载法桩基检测是以动力模仿静载桩基检测的p-y曲线，以分析桩基承载能力；同时利用速载法桩基动力学特征分析可用于桩基完整性检测。

具体地，如图1、图2所示，本发明所述的一体化速载法基桩检测设备，包含：一体式导向装置、提升-释放装置以及信号检测系统；其中：

所述的一体式导向装置，包括一体式钢架3，主要用于支撑载重提升、为载重提升、释放提供轨道，同时为检测信号系统装置提供检测安装位；具体地，所述的一体式钢架具有支撑梁、导向杆5、检测系统预留位7以及平衡地脚螺母9；导向杆沿竖向布置，主要为载重导向；支撑梁沿横向布置，主要为载重提升提供支撑；平衡地脚螺母，为检测系统在复杂场地环境下进行设备调平，数量与一体式钢架的地脚数量一致，一一对应地安装在一体式钢架的地脚位置。检测系统预留位为信号检测系统安装提供便利。

所述的提升-释放装置，与一体式导向装置装配成一体而能以整体形制进场，包括动力装置以及承载平台；动力装置8固定安装在一体式钢架上；承载平台4，能够承放载重2，主要用于提升与释放阶段承托拼装载重，与动力装置的输出端连接，并与导向杆导向连接；承载平台通过动力装置的动力输出端连接而悬吊在支撑梁下方、待检桩基上方。具体地，所述的动力装置可根据载重质量配置成电动葫芦、卷扬机等提升设备，包括电动葫芦或者卷扬机、导向-释放轮、铰链/钢索11，电动葫芦或者卷扬机固定在一体式钢架上，且电动葫芦或者卷扬机的动力输出端与铰链/钢索的一端连接，铰链/钢索的另一端为作动端，经导向-释放轮1绕行后与承载平台连接，因此，铰链/钢索用于提升载重设施；导向-释放轮安装在支撑梁上，主要用于承载平台连接铰链/钢索导向与载重释放。所述的电动葫芦或者卷扬机固定在一体式钢架靠近地脚设置的动力设备安装平台上；且一体式钢架上根据需要布置有一个以上的定滑轮10，用于连接铰链/钢索调整转向，铰链/钢索的作动端依次经各定滑轮绕行后，再经导向-释放轮绕行后才与承载平台连接。

简而言之，一体式速载法桩基检测设备的原理为：利用一体式桩基提升装置将检测载重提升至设定高度，检测开始时在设定高度利用提升-释放装置释放载重，载重通过一体式导向装置中的导向杆对桩基端头进行加载，加载完成后，通过缓冲装置6以防止载重回弹，信号检测系统通过记录其力、加速度与位移等信号进行桩基分析，以得出桩基承载力与桩基完整性的检测结果。

根据上述的一体式桩基速载法检测设备，本发明提供一种桩基速载检测方法，包括如下步骤：

1)将一体式桩基速载法检测设备中装配成一体的提升-释放装置与一体式导向装置以整体形制进场；

2)进场后利用平衡地脚螺母进行一体式桩基速载法检测设备的调平；

3)调平后按照待检桩基的设计承载力进行载重拼装，并对拼装完成后的载重整体性进行验证；

4)验证合格后将载重穿过导向杆，并保证载重在导向杆居中位置后，装入承载平台；

5)利用提升-释放装置将承载平台提升至设计检测高度；

6)再次通过平衡地脚螺母进行调平；

7)开始信号检测系统安装：在待检桩基的桩头布置力传感器与加速度传感器，在待检桩基的桩侧布置位移传感器；将缓冲装置穿过导向杆并保证缓冲装置位于承载平台下方，并能够通过力传感器、加速度传感器始终贴紧待检桩基的庄头；信号检测系统安装完成后调试；

8)调试成功后，通过提升-释放装置释放载重，载重在提升-释放装置的动力作动下落至缓冲装置时，信号检测系统开始采集相应力、位移与加速度信号，当载重反弹至与缓冲装置脱离时，信号检测系统的数据采集结束，信号检测系统在时间段t内的力、位移与加速度信号对应形成了力时程曲线、位移时程曲线与加速度时程曲线；时间段t指载重下落至缓冲装置时刻与载重反弹至脱离缓冲装置时刻之间的时间间隔；根据信号检测系统的采集结果，判断待检桩基的检测是否继续，当现场分析采集结果不合格时，则利用提升-释放装置的动力装置将承载平台及其上的载重再次沿着导向杆提升至设计检测高度，再次锤击检测，直至采集结果合格后停止锤击；

9)根据所检测到的力时程曲线、位移时程曲线与加速度时程曲线，分析得出待检桩基完整性与桩基承载能力分析结果。