应用电磁波CT技术检测桩基后压浆质量的方法

摘要

本发明公开了一种应用电磁波CT技术检测桩基后压浆质量的方法，包括如下步骤：(1)、浆液配置，确定注浆压力、注浆速度以及注浆量；(2)、注浆前将电磁波CT检测装置的发射探头和接收探头分别放置在相邻桩基中预留的检测管或钻孔中；(3)、注浆前检测：先将发射探头固定在检测管或钻孔中的某个位置，然后按照要求间距移动接收探头，接收探头接收发射探头发射的信号并将信号传输给地表仪器；当接收探头完成一个测孔深度的移动后，再将发射探头下移到另一个位置并重复前一个位置的操作步骤，直到发射探头完成整个检测管或钻孔的移动；(4)、注浆；(5)、注浆结束后进行注浆后检测，注浆后检测的检测方式与上述步骤(3)的注浆前检测方式相同。

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用电磁波CT技术检测桩基后压浆质量的方 法，属于桥梁桩基检测领域，具体来说是涉及桩基工程在实施桩基后 压浆技术后，采用电磁波CT技术对其压浆效果进行评价的一种方法。

背景技术

桩基后压浆技术是指在灌注桩成桩并达到一定强度后，通过预先 埋置在桩周或桩身内的压浆管，使用高压注浆泵将能够起到胶结固化 作用的浆液压入桩端土层和桩周土体中，从而桩底沉渣、桩端持力层 和桩周泥皮利用浆液的渗透、填充、压密、劈裂和固结等作用，改变 原土体的物理性质和力学状态，使桩端土和桩侧土的强度得到提髙， 在不同程度上提高桩端阻力和桩侧摩擦力，进而减小桩的沉降量，提 高桩的承载力。桩基后压浆技术通过向桩端和桩侧的土体注入能够起 到胶结固化作用的浆液，加强、固化桩端和桩侧的土体，可有效减少 桩长，提高灌注桩承载力，减少桩身沉降量，缩短工期、降低灌注桩 的工程造价等优点，桩基后压浆技术优势明显，应用前景好，近些年 在交通、建筑、水利等领域得到了广泛应用。

然而由于桩基属于隐蔽工程，桩基后压浆施工质量好坏难以判 断，地质条件多变复杂，注浆过程中预先设定的浆液配方、注浆压力、 压浆量在压浆工序实施后，其具体压浆效果的评定难度很大，到目前 主要是通过测量单桩极限承载力来评定桩是否满足设计要求，该方法 只能随机抽取一部分进行代表性检测，无法适用于大量桩基后压浆质 量检测的工程应用，且无法直接对压浆效果进行评价，只能间接的反 映压浆效果。在现有检测手段中，针对桩身底部和桩周土体中浆液的 加固效果，目前尚未有较好的质量检测方法。

发明内容

为了克服现有桩基后压浆施工质量好坏难以判断的缺陷，本发明 提供一种可以对桩基后压浆技术的压浆效果、浆液在土体中的分布情 况进行检测，从而为评价桩基后压浆的效果提供检测数据的应用电磁 波CT技术检测桩基后压浆质量的方法。

本发明采用的技术方案是：

应用电磁波CT技术检测桩基后压浆质量的方法，其特征在于： 包括如下步骤：

(1)、浆液配置、确定注浆压力、注浆速度以及注浆量，其中， 配置好的浆液需要满足灌浆设计强度；

(2)、注浆前：将电磁波CT检测装置的发射探头和接收探头分 别放置在相邻灌桩柱桩基中预留的测试孔中，测试孔的预留深度均等 于或大于灌注桩的高度；所述的测试孔为检测管或钻孔；

(3)、注浆前检测：先将发射探头固定在测试孔中的预设位置， 然后按照要求间距即一个侧孔深度移动接收探头，接收探头接收发射 探头发射的信号并将信号传输给地表仪器；当接收探头完成一个测孔 深度的移动后，再将发射探头下移到另一个位置并重复上述预设位置 的操作步骤，直到发射探头完成整个测试孔的移动；通过发射探头和 接收探头的移动配合得到若干条射线，每条射线记录了整个侧孔深度 的参数特性，得到的参数特性能反映沿射线方向介质的参数情况，当 测量区域中某点附近有数条射线通过时，即可通过层析成像算法求得 该点的物性参数，将结果进行层析化处理得到参数的等值线图，通过 等值线图可以分析剖面的地质情况；

(4)、注浆前检测结束后，进行注浆：在压力作用下注浆泵将浆 液通过预埋在桩身和桩周中的注浆管压入桩端土层和桩周土体中；

(5)、注浆结束经养护加固后进行注浆后检测，注浆后检测的检 测方式与上述步骤(3)的注浆前检测的检测方式相同；根据注浆前、 后检测得到的参数曲线的对比分析，通过差值变化情况来反映出检测 对象剖面的注浆效果，将不同介质特性导致的电磁波量上的差异分布 转变成二维介质分布图像，进而推断浆液在土体中的分布情况。

所述的步骤(5)中注浆结束后，在加固土体与未加固土体之间 形成第一和第二界面；其中，第一界面为灌注桩与原状土之间的界面， 根据第一界面的高度可以得到浆液沿桩身的上返高度h；第二界面为 原状土与原状土泥浆混合物之间的界面，根据第二界面的位置可以得 到浆液在桩底扩散深度H以及浆液在桩周原状土中的扩散宽度d；根 据注浆前、后检测得到的参数曲线的对比分析，通过差值变化情况来 得到上返高度h、扩散深度H和扩散宽度d，从而可以分析出浆液在 沉渣、桩侧和桩端土体中的分布状态，从而可以评价注浆对桩侧摩阻 力的改善效果、对桩底沉渣的加固改善效果以及对桩端承载力的改善 效果。

所述的步骤(3)中的要求间距为100～500mm。

计算机断层扫描(简称CT)是根据在物体外部的测量数据，依 照一定的物理和数学关系反演物体内部物理量的分布，最后由计算机 以图像形式展现。电磁波CT技术是在两个钻孔中分别发射和接收电 磁波，检测从发射源通过测试剖面到达接收点的物理参数，利用电磁 波波速、振幅和吸收系数进行层析处理，用层析成像算法反演测试剖 面上电磁波物性参数分布规律，再利用特定电磁波物性参数与材料的 相关性，得到检测对象内部结构的图像。桩基后压浆在浆液注入后， 桩端和桩周一定范围内的土体强度和密度必然会发生一定变化，因而 可以利用电性参数的差异来反映浆液的分布状况。

针对桩基后压浆加固范围，使用电磁波CT技术进行压浆效果的 检测内容主要包括：桩身周围土体浆液扩散宽度和浆液上返高度检 测、桩底沉渣区域加固与桩端原状土层浆液分布检测。

1、在桩基后压浆过程中，桩端以上一定高度内的泥皮土和泥皮 土外围的土体在一定宽度范围内得到加固，浆液固结后土体参与桩的 承载，改善了桩—土界面条件，提高了桩侧阻力，采用电磁波CT技 术可以检测浆液在桩周的分布范围和上返高度，从而评价注浆对桩侧 摩阻力的改善效果。

2、在桩基后压浆过程中，桩基压浆注入的浆液与桩底的沉渣混 合固化，凝结成一个强度高、化学性能稳定的结石体，采用电磁波 CT技术可以检测浆液在桩底沉渣的分布情况，从而评价注浆对桩底 沉渣的加固改善效果；

3、桩基压浆注入的浆液在桩端持力层中扩散和渗透，使得桩端 持力层的强度得到明显提高，从而提高桩端阻力，采用电磁波CT技 术可以检测浆液在桩端持力层的分布范围，从而评价注浆对桩端承载 力的改善效果。

本发明具有的有益效果是：

采用电磁波CT技术对桩基后压浆质量进行检测，通过信号图像 重建可以得到物体的清晰均匀的高分辨率声成像，能提供直观的图 像，检测范围大，可以直接对桩身周围土体浆液扩散宽度和浆液上返 高度检测、桩底沉渣区域加固与桩端原状土层浆液分布检测。

附图说明

图1为本发明超声相控阵技术实施示意图一。

图2为本发明超声相控阵技术实施示意图二。

图3为本发明超声相控阵技术实施效果俯视图。

具体实施方式

参照图1至图3，应用电磁波CT技术检测桩基后压浆质量的方 法，包括如下步骤：

(1)、浆液配置、确定注浆压力、注浆速度以及注浆量，其中， 配置好的浆液需要满足灌浆设计强度；

(2)、注浆前：将电磁波CT检测装置的发射探头11和接收探 头12分别放置在相邻灌桩柱3桩基中预留的测试孔2中，测试孔2 的预留深度均等于或大于灌注桩的高度；所述的测试孔2为检测管或 钻孔；

(3)、注浆前检测：先将发射探头11固定在测试孔2中的预设位 置，然后按照要求间距即一个侧孔深度移动接收探头12，接收探头 接收发射探头发射的信号并将信号传输给地表仪器13；当接收探头 12完成一个测孔深度的移动后，再将发射探头下移到另一个位置并 重复上述预设位置的操作步骤，直到发射探头完成整个测试孔的移 动；通过发射探头和接收探头的移动配合得到若干条射线，每条射线 记录了整个侧孔深度的参数特性，得到的参数特性能反映沿射线方向 介质的参数情况，当测量区域中某点附近有数条射线通过时，即可通 过层析成像算法求得该点的物性参数，将结果进行层析化处理得到参 数的等值线图，通过等值线图可以分析剖面的地质情况；

(4)、注浆前检测结束后，进行注浆：在压力作用下注浆泵将浆 液通过预埋在桩身和桩周中的注浆管压入桩端土层和桩周土体中；

(5)、注浆结束经养护加固后进行注浆后检测，注浆后检测的检 测方式与上述步骤(3)的注浆前检测的检测方式相同；根据注浆前、 后检测得到的参数曲线的对比分析，通过差值变化情况来反映出检测 对象剖面的注浆效果，将不同介质特性导致的电磁波量上的差异分布 转变成二维介质分布图像，进而推断浆液在土体中的分布情况。

所述的步骤(5)中注浆结束后，在加固土体与未加固土体之间 形成第一和第二界面；其中，第一界面4为灌注桩3与原状土A之 间的界面，根据第一界面4的高度可以得到浆液沿桩身的上返高度h； 第二界面5为原状土A与原状土泥浆混合物B之间的界面，根据第 二界面的位置可以得到浆液在桩底扩散深度H以及浆液在桩周原状 土中的扩散宽度d；根据注浆前、后检测得到的参数曲线的对比分析， 通过差值变化情况来得到上返高度h、扩散深度H和扩散宽度d，从 而可以分析出浆液在沉渣、桩侧和桩端土体中的分布状态，从而可以 评价注浆对桩侧摩阻力的改善效果、对桩底沉渣的加固改善效果以及 对桩端承载力的改善效果。

所述的步骤(3)中的要求间距为100～500mm。

本实施例中，计算机断层扫描(简称CT)是根据在物体外部的 测量数据，依照一定的物理和数学关系反演物体内部物理量的分布， 最后由计算机以图像形式展现。电磁波CT技术是在两个钻孔中分别 发射和接收电磁波，检测从发射源通过测试剖面到达接收点的物理参 数，利用电磁波波速、振幅和吸收系数进行层析处理，用层析成像算 法反演测试剖面上电磁波物性参数分布规律，再利用特定电磁波物性 参数与材料的相关性，得到检测对象内部结构的图像。桩基后压浆在 浆液注入后，桩端和桩周一定范围内的土体强度和密度必然会发生一 定变化，因而可以利用电性参数的差异来反映浆液的分布状况。

图1和图2中，h1和h2分别代表相邻灌注桩上浆液沿桩身上返 高度；d1、d2、d3和d4分别代表浆液在桩周原状土中扩散宽度，H1 代表浆液在桩底扩散深度。

另外，本实施例中，测试对象为群桩时，可以分别在相邻两个桩 基的检测管放置发射探头和接收探头；要是测试对象为单桩时，可以 在桩身外侧钻孔，在桩基检测管和桩外钻孔中分别放置发射探头和接 收探头，检测方式相同。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显 然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技 术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应 认为是本发明的保护范围。