專利名稱：水泥土攪拌樁的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種把水泥作為固化劑，通過(guò)噴送系統(tǒng)送入地基中，同時(shí)利用攪拌機(jī)攪拌翼的轉(zhuǎn)動(dòng)，使土與固化劑充分拌勻所凝結(jié)成的水泥土固結(jié)體，尤其是水泥土攪拌樁的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)對(duì)水泥土攪拌樁成樁過(guò)程中的水泥摻入比和噴注均勻度進(jìn)行連續(xù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以保證水泥土攪拌樁的成樁質(zhì)量。
水泥土攪拌樁是以水泥作固化劑，用攪拌機(jī)在地基深部就地將土與水泥漿或水泥干粉強(qiáng)制拌和形成水泥土樁。它可以根據(jù)工程需要組成柱狀、格柵狀和塊狀的樁體，加固體亦可軟可硬。因此既可以作為建筑物、設(shè)備基礎(chǔ)下的復(fù)合地基，又可以作為獨(dú)立基礎(chǔ)下的樁基。然而水泥土攪拌樁質(zhì)量準(zhǔn)確評(píng)價(jià)問(wèn)題卻始終未得到很好的解決，現(xiàn)有技術(shù)中水泥土攪拌樁的質(zhì)量評(píng)價(jià)是在水泥土攪拌樁成型或固結(jié)以后再進(jìn)行檢測(cè)的。郭志業(yè)·《浙江建筑》1990年第一期《水泥土攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)與分析》一文總結(jié)了目前常用的水泥土攪拌樁的質(zhì)量檢測(cè)方法。1、觸探采用輕便觸探儀，根據(jù)觸探擊數(shù)判斷各樁段的水泥土強(qiáng)度。2、鉆探取樣用標(biāo)貫或套管壓入剛成型的樁中，取出水泥樣土，觀察攪拌均勻程度，并制成試塊，按齡期進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。對(duì)成樁超過(guò)7天的樁身，可用鉆機(jī)取蕊檢查質(zhì)量，從蕊上能清楚看到水泥土的攪拌均勻程度。3、動(dòng)測(cè)根據(jù)時(shí)域波形、縱波速度、頻譜分析和總功率等資料檢驗(yàn)樁的質(zhì)量。4、釬探用一根一定規(guī)格的平頭鋼釬插入攪拌樁的樁體，以插入樁體的深度來(lái)判斷各樁段的水泥土強(qiáng)度。另黃新、胡同安、周國(guó)鈞《江蘇建筑》87·2，《軟土地基深層攪拌加固法》一文還公開(kāi)了一種薄壁取土器，于成樁后七天內(nèi)進(jìn)行樁體質(zhì)量的檢驗(yàn)。上述的對(duì)水泥土攪拌樁的質(zhì)量檢測(cè)方法存在共同的不足之處是只有在水泥土攪拌樁成型或固化以后才能進(jìn)行檢測(cè)，不但因?yàn)闄z測(cè)的部位有其局限性，未必能真實(shí)地反映攪拌樁的整體質(zhì)量，而且，即使被測(cè)樁體存在質(zhì)量問(wèn)題，要進(jìn)行修復(fù)也有相當(dāng)?shù)牟槐?如果在該有質(zhì)量問(wèn)題的攪拌樁附近適當(dāng)?shù)奈恢弥匦卵a(bǔ)樁，這樣設(shè)備的閑置時(shí)間較長(zhǎng)，利用率不高。如果打樁完畢即撤走設(shè)備，發(fā)現(xiàn)樁體存在質(zhì)量問(wèn)題再安置樁機(jī)補(bǔ)樁則更為不便?？傊?，這種事后進(jìn)行樁體質(zhì)量檢驗(yàn)的方法所存在的不足是顯而易見(jiàn)的。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一種使用方便，在水泥土攪拌成樁的過(guò)程中就能反映樁體質(zhì)量，便于及時(shí)彌補(bǔ)樁體質(zhì)量上的不足，確保攪拌樁成樁質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下列技術(shù)手段加以實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的水泥土攪拌樁質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，將密度傳感器和流量傳感器安裝于水泥固化劑的噴送管道，攪拌樁成樁動(dòng)態(tài)過(guò)程中的水泥固化劑的摻入比和噴注均勻度信號(hào)，由密度傳感器和流量傳感器接收，并通過(guò)(模-數(shù))A/D轉(zhuǎn)換和微機(jī)處理，顯示出反映樁體上水泥固化劑噴注量的疊加累積量和樁體深度關(guān)系的數(shù)表或/和曲線，通過(guò)與樁體設(shè)計(jì)值進(jìn)行定量比較，根據(jù)需要對(duì)樁體上所存在的薄弱樁段實(shí)時(shí)進(jìn)行重復(fù)攪拌和/或補(bǔ)充噴注，以確保水泥土攪拌樁的成樁質(zhì)量。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的。1、水泥土攪拌樁制樁質(zhì)量除了常規(guī)的固定因素外，關(guān)鍵是水泥摻入比和噴注均勻度。由于本發(fā)明對(duì)攪拌樁成樁過(guò)程中的水泥摻入比和噴注均勻度進(jìn)行動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)如發(fā)現(xiàn)樁體上某一深度的樁段存在著水泥摻入比不足或攪拌不均勻，不符合樁體設(shè)計(jì)要求，可以實(shí)時(shí)通過(guò)對(duì)該樁段重復(fù)攪拌和/或補(bǔ)充噴注，及時(shí)彌補(bǔ)，實(shí)之有效地保證了每根攪拌樁的成樁質(zhì)量。2、由于對(duì)樁體的質(zhì)量監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，避免局部檢測(cè)隨機(jī)誤差較大的缺陷，而且一旦發(fā)現(xiàn)樁體上存在質(zhì)量問(wèn)題，樁機(jī)只需在原樁位將攪拌翼下降至該薄弱樁段進(jìn)行復(fù)攪或補(bǔ)充噴注，十分方便，不但質(zhì)量可以保證，而且工程的施工周期可以有一定幅度縮短。


如下圖1是水泥土攪拌樁質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖。
圖2是反映水泥噴注量的疊加累積量與樁體深度關(guān)系的直角坐標(biāo)曲線圖。
圖3輻射強(qiáng)度與密度的關(guān)系曲線。
本發(fā)明將通過(guò)下述實(shí)施例和附圖作進(jìn)一步的詳述。
實(shí)施例一本實(shí)施例中，水泥土攪拌樁以水泥作固化劑，用(SJB-1型)深層攪拌機(jī)鉆孔，在地基深部就地將土與水泥漿強(qiáng)制拌和，通過(guò)一系列的物理-化學(xué)反應(yīng)形成具有一定強(qiáng)度和承載能力的水泥土攪拌樁。樁體的質(zhì)量除了水泥標(biāo)號(hào)、噴漿速度，復(fù)攪等工藝要求外，關(guān)鍵是水泥摻入比(即水泥摻入量同原狀土容量之比)和噴注均勻度。在按照本發(fā)明質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法而設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中(參見(jiàn)圖1)，輻射式密度傳感器4和電磁式流量傳感器3安裝于水泥漿噴送管道1，水泥土攪拌樁成樁過(guò)程中，不論是干粉狀或泥漿狀的水泥固化劑均沿噴送管道1的軸線輸送，其水泥的摻入比和噴注均勻度信號(hào)，由密度傳感器4和流量傳感器3接收，通過(guò)密度轉(zhuǎn)換器6、流量轉(zhuǎn)換器5、及密度信號(hào)(模-數(shù))A1/D1轉(zhuǎn)換器8、流量信號(hào)(模-數(shù))A2/D2轉(zhuǎn)換器7，輸入微機(jī)9進(jìn)行處理，送入微機(jī)的口徑值系水泥漿噴送管道的內(nèi)徑值，攪拌翼的攪拌速度和往復(fù)攪拌次數(shù)均為變化值，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)操作情況由微機(jī)鍵盤(pán)一次鍵入。為了便于微機(jī)控制和分析根據(jù)攪拌頭的運(yùn)動(dòng)關(guān)系H＝v·t式中H為攪拌樁深度，V為攪拌頭上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平均速度，t為攪拌頭單一行程所需的時(shí)間，將樁體長(zhǎng)度分段與時(shí)間分段進(jìn)行換算。如某一攪拌樁長(zhǎng)度為10米，攪拌樁的工藝過(guò)程為二個(gè)往復(fù)攪拌行程(共計(jì)40米)，攪拌頭平均移動(dòng)速度為1米/分，則完成該攪拌樁理論上所需時(shí)間為40分鐘，其中第1分鐘、第20分鐘和第40分鐘水泥漿噴注量都在樁體的0-1米樁段內(nèi)疊加累積。當(dāng)攪拌頭按工藝要求完成二個(gè)往復(fù)攪拌行程后，由微機(jī)打印出樁體上實(shí)際噴注量與樁體深度的坐標(biāo)曲線，參見(jiàn)圖2。將每米段水泥噴注量的疊加累積量與樁體設(shè)計(jì)理論噴注量進(jìn)行比較，就可以得出該攪拌樁各個(gè)樁段的質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求的結(jié)論。圖2中，1、4點(diǎn)符合要求，2點(diǎn)所示樁段固化劑噴注過(guò)量，3點(diǎn)所示樁段固化劑噴注的累積量不足(樁深3-4米)。對(duì)于低于設(shè)計(jì)噴注量Qm′誤差范圍-δ的對(duì)應(yīng)樁段需要進(jìn)行重復(fù)攪拌或/和補(bǔ)充噴注，以確保樁體的質(zhì)量。事實(shí)上用微機(jī)對(duì)攪拌樁成樁過(guò)程中的水泥摻入比和噴注均勻度所進(jìn)行的實(shí)時(shí)分析是動(dòng)態(tài)連續(xù)的，只要有必要還可以將樁體分段分至半米一長(zhǎng)度間隔，甚至更細(xì)。樁體長(zhǎng)度分割段數(shù)與精度有關(guān)，分割越細(xì)則精度愈高。
在本實(shí)施例中，密度傳感器4選用型號(hào)為NNF-210的核輻射密度計(jì)，其輸出信號(hào)為0～10mA直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。密度傳感器的工作原理是利用被測(cè)物厚度一定的條件下，不同密度對(duì)輻射吸收不同的原理，測(cè)量水泥系固化劑噴注管道1內(nèi)介質(zhì)的密度或濃度，進(jìn)行連續(xù)的非接觸式測(cè)量。管道內(nèi)徑為D，密度為p的被測(cè)介質(zhì)，被射線穿過(guò)后，傳感器上的射線強(qiáng)度I與p＝0時(shí)射線強(qiáng)度I成指數(shù)關(guān)系

式中μm質(zhì)量吸收系數(shù)I-入射射線強(qiáng)度(p＝0)I-出射射線強(qiáng)度(p＝0)p-介質(zhì)密度d-穿過(guò)介質(zhì)的厚度(D＝d)介質(zhì)密度p與射線強(qiáng)度的關(guān)系曲線參見(jiàn)附圖3。
流量傳感器3選用型號(hào)為L(zhǎng)DZ-5型的電磁流量計(jì)，輸出信號(hào)為0～10mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，口徑與水泥系固化劑噴注管道1的內(nèi)徑相適或略小些，并用法蘭盤(pán)2將此流量傳感器3同軸安裝在噴注管道1上，且被測(cè)介質(zhì)流經(jīng)該流量傳感器3。如果固化劑是干粉狀的水泥，因?yàn)楸粶y(cè)介質(zhì)的變化，因此流量傳感器也需作相應(yīng)的調(diào)整，一般選用差壓式流量計(jì)如文丘里流量計(jì)或孔板流量計(jì)。密度傳感器除了前述的輻射式密度計(jì)外，還可以選用電容式密度計(jì)。
實(shí)施例二除了實(shí)施例一所述的在攪拌樁按工藝要求形成樁體，攪拌翼提離地面后，由微機(jī)打印出的數(shù)表或曲線與樁體設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)攪拌樁的成樁質(zhì)量并作相應(yīng)的補(bǔ)償外，還可以在攪拌桿頭的最后一個(gè)提升返程中進(jìn)行攪拌樁樁體質(zhì)量的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，自動(dòng)對(duì)薄弱樁段進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。參見(jiàn)附圖1的框圖，在樁機(jī)攪拌桿頭最后一個(gè)返程中，由密度傳感器4和流量傳感器3接收到的攪拌樁樁體上各個(gè)樁段的水泥摻入比和噴注均勻度信號(hào)，經(jīng)(模-數(shù))A/D轉(zhuǎn)換輸入微機(jī)進(jìn)行處理，然后經(jīng)控制信號(hào)(數(shù)-模)D3/A3轉(zhuǎn)換器11，模擬信號(hào)放大器12，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)13。直接控制攪拌頭14的動(dòng)作。如果樁體某一深度的樁段未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，攪拌頭14在向上提升的過(guò)程中在此處可以實(shí)時(shí)進(jìn)行復(fù)攪或/和補(bǔ)充噴注，直至達(dá)到設(shè)計(jì)值后再繼續(xù)向上提升，攪拌頭14根據(jù)微機(jī)的控制信號(hào)動(dòng)作。當(dāng)攪拌頭提離地面后，該攪拌樁也就按設(shè)計(jì)要求完成了。
盡管通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的水泥土攪拌樁的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法作了較為詳細(xì)的說(shuō)明，然而同屬于本發(fā)明構(gòu)思的水泥系固化劑除了單一的水泥干粉和水泥漿外，還可以在水泥中摻入木質(zhì)素磺酸鈣、石膏和三乙醇胺等外加劑，此類固化劑的攪拌樁質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法與前述實(shí)施例是相同。
權(quán)利要求
1.一種把水泥作為固化劑，通過(guò)噴送系統(tǒng)送入地基中，同時(shí)利用攪拌機(jī)攪拌翼的轉(zhuǎn)動(dòng)，使土與固化劑充分拌勻所凝結(jié)成的水泥土固結(jié)體，尤其是水泥土攪拌樁的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征是將密度傳感器和流量傳感器安裝于水泥固化劑的噴送管道，攪拌樁成樁動(dòng)態(tài)過(guò)程中的水泥固化劑摻入比和噴注均勻度信號(hào)由密度傳感器和流量傳感器接收，并通過(guò)(模-數(shù))A/D轉(zhuǎn)換和微機(jī)處理，顯示出反映樁體上水泥固化劑噴注量的疊加累積量和樁體深度關(guān)系的數(shù)表或/和曲線，通過(guò)與樁體設(shè)計(jì)值進(jìn)行定量比較，根據(jù)需要對(duì)樁體上的薄弱樁段實(shí)時(shí)進(jìn)行重復(fù)攪拌和/或補(bǔ)充噴注。
2.如權(quán)利要求1所述的水泥土攪拌樁的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征是用以接收水泥固化劑摻入比和噴注均勻度信號(hào)的密度傳感器和流量傳感器分別是輻射式密度傳感器和電磁式流量傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的水泥土攪拌樁的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，其特征是對(duì)薄弱樁段實(shí)時(shí)進(jìn)行重復(fù)攪拌和/或補(bǔ)充噴注，可以根據(jù)固化劑摻入比和噴注均勻度信號(hào)，由微機(jī)直接控制攪拌桿頭動(dòng)作，在攪拌桿頭最后一個(gè)提升返程內(nèi)自動(dòng)完成對(duì)薄弱樁段的修復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種把水泥作為固化劑，通過(guò)噴送系統(tǒng)送入地基中，同時(shí)利用攪拌機(jī)攪拌翼的轉(zhuǎn)動(dòng)，使土與固化劑充分拌勻凝結(jié)成水泥土攪拌樁的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法。攪拌樁成樁過(guò)程中的水泥摻入比及噴注均勻度信號(hào)由安裝于輸送管道的密度傳感器和流量傳感器接收，并經(jīng)信號(hào)的(?！獢?shù))A/D轉(zhuǎn)換和微機(jī)處理，顯示出反映樁體上固化劑噴注量的疊加累積量與樁體深度關(guān)系的數(shù)表或曲線，與樁體設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，根據(jù)需要對(duì)薄弱樁段進(jìn)行復(fù)攪和補(bǔ)充噴注。
文檔編號(hào)G01N33/38GK1065422SQ9110205
公開(kāi)日1992年10月21日 申請(qǐng)日期1991年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月30日
發(fā)明者鄭建光 申請(qǐng)人:鄭建光