一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置及方法

本发明涉及桩基检测，尤其是一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置及方法。

背景技术：

1、水泥土搅拌桩技术作为地基处理的重要手段之一，通过专业施工机械将水泥浆或水泥粉与地基土进行高效混合。这种混合不仅强化了土体的结构，而且显著降低了其渗透性。因此，在软土地基的加固和基坑支护工程中得到了广泛应用。然而，施工质量的优劣直接关系到水泥土搅拌桩的效能。在实际操作中，施工工艺的精细度往往决定了最终成桩的质量。尤其是水泥与土的掺灰比例和拌合均匀性的控制，这两个因素一旦处理不当，很可能导致局部水泥含量不足或完全缺失，进而影响到桩的整体强度和稳定性。更值得关注的是，由于水泥土搅拌桩的施工具有隐蔽性的特点，一些施工单位可能存在偷工减料的情况，如减少桩长等，这不仅会严重影响桩体的承载力和耐久性，还可能给整个工程带来严重的质量隐患和安全风险。

2、当前工程项目中，水泥土搅拌桩的施工质量检测主要依据《建筑基桩检测技术规范》（jgj106-2014）等相关标准，主要的检测技术包括静载荷试验、钻芯法、低应变法、高应变法以及声波透射法等。然而，从目前研究成果来看，这些检测技术存在检测方法不完善、成本高昂、检测速度慢、准确性差及桩的检测数量受限制，并且对桩身有损伤等特点。特别值得注意的是，在桩身完整性检测上针对性较差，因此极大限制了这些检测技术的推广和应用。

3、近年来，随着混凝土导电性在应力、应变及损伤监测领域的应用日益受到关注，学者们对于这一领域的探索不断深入。然而，在水泥土搅拌桩施工质量的快速检测方面，目前缺乏高效且适用的解决方案。为此，工程上迫切需要一种能够对此水泥土搅拌桩桩身质量等关键指标进行快速有效的检测方法。

技术实现思路

1、本发明提出一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置及方法，能用于施工现场，对水泥土搅拌桩桩身质量等关键指标进行快速有效的检测。

2、本发明采用以下技术方案。

3、一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置，包括导电水泥浆制备设备、导电水泥土搅拌桩电极（2）、导线（3）、信号采集装置（4）、信号分析装置（5）；

4、导电水泥浆制备设备用于制备导电水泥浆（1），采用的原料包括导电炭黑（1-1）、水泥（1-4）、分散剂（1-3）和水（1-2）；

5、导电水泥土搅拌桩电极是包括以导电水泥浆、地基土（2-1）强制搅拌成型的桩体，还包括在待检测时将一端插入桩体中心预定深度位置的铜棒，铜棒的另一端通过导线接至信号采集装置；

6、所述信号采集装置集成有电流施加装置和电压采集装置。

7、所述铜棒（2-2）一端插入桩体中心1m深位置，另一端从桩体处外露0.1m并与导线（3）连接。

8、所述地基土（2-1）为淤泥土，当施工完成后再将铜棒插入。

9、所述信号采集装置用于在施工场地在任何两个导电水泥土搅拌桩电极之间精确读取并传输电阻信号。

10、所述信号分析装置与信号采集装置相连，其对信号采集装置传出的信号以多种图表和图形来呈现。

11、所述信号分析装置与信号采集装置相连，其通过对不同桩基长度和材料掺量的电阻检测数据的分析，获取相邻两根桩的电阻分布情况，从而根据电阻突变情况，以及桩长和材料掺量的电阻值阈值，来判定施工场地的水泥土搅拌桩施工质量。

12、一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测方法，采用以上所述的导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置，其特征在于：包括以下步骤；

13、步骤1：对浇筑的导电水泥土搅拌桩内的导电水泥土分别以行方向与列方向，按照公差为a的递增顺序进行编号处理；

14、步骤2：通过信号采集装置中的电流施加装置对所述导电水泥土搅拌桩电极施加给定的电流；

15、步骤3：通过信号采集装置中的电压采集装置，采集第1行、第1列（r11）与第2行、第2列（r22）相邻两个导电水泥土搅拌桩的两电极之间的电压值，计算得到相邻两导电水泥土电极之间的电阻值r1212，按行号顺序依次测得r3412、r5612、...、r(i-1)i12，其中i为1、2、3、...、n；

16、步骤4、采集第3行、第1列（r13）与第4行、第2列（r24）相邻两个导电水泥土搅拌桩的两电极之间的电压值，计算得到相邻两导电水泥土电极之间的电阻值r1234，按行号顺序依次测得r3434、r5634、...、r(i-1)i34，其中i为1、2、3、...、n；

17、步骤5、重复步骤3、4的操作，获取行号、列号分别为1、2、3、4、5...n的两电极之间的电阻值分别记为r(i-1)i(i-1)i，其中i为1、2、3、...、n；

18、步骤6、假定相邻导电水泥土搅拌桩电极之间的接触电阻均值为rc，则以试桩区中心桩r22分别对相邻四根桩（r11、r31、r13、r33）进行电阻测试，将桩间电阻（r2121-rc），（r2321-rc），（r2123-rc），（r2323-rc）进行线性拟合，通过线性拟合获取最优解时的rc作为接触电阻；

19、步骤7、获取水泥土搅拌桩施工质量，根据判定的桩间电阻（r(i-1)i(i-1)i-rc）进行检测桩体长度和材料掺量变化，如果桩间电阻（r(i-1)i(i-1)i-rc）远低于电阻均值，则可以判断水泥土搅拌桩存在严重的施工质量问题，并进一步对其相邻的另外五根桩的桩间电阻（r(i-2)iii-rc）、（r(i+1)i(i-1)i-rc）、（r(i-1)i(i+1)i-rc）、（r(i+2)iii-rc）、（r(i+1)i(i+1)i-rc）进行判断和验证。

20、步骤1在编号时，将自西向东的方向设为行方向。

21、步骤1在编号时，将自南向北的方向设为行方向。

22、步骤1在编号时，公差a＝1。

23、步骤1中，在浇筑导电水泥土搅拌桩时，其导电水泥浆制备时，先将导电炭黑与分散剂加入水中搅拌经过充分搅拌形成均匀混合液（1-5），再将混合液均匀分散在水泥浆中，以确保水泥浆整体具备良好的导电性。

24、本发明所带来的有益技术效果：可以实现快速、全面检测水泥土搅拌桩施工质量；该种检测方法所用到的导电水泥土电极耐腐蚀，经久耐用，操作简便，方法成本低，性能稳定。本发明尤其是对于淤泥土等不良地质的水泥土搅拌桩有良好准确性，因此可广泛应用于工程实践中。

25、本发明所述方法在用于水泥土搅拌桩时，能够有效检测桩长和材料掺量，同时操作实施简便，不影响现场施工进度，方法成本低。

技术特征：

1.一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置，其特征在于：包括导电水泥浆制备设备、导电水泥土搅拌桩电极（2）、导线（3）、信号采集装置（4）、信号分析装置（5）；

2.根据权利要求1所述的一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置，其特征在于：所述铜棒（2-2）一端插入桩体中心1m深位置，另一端从桩体处外露0.1m并与导线（3）连接。

3.根据权利要求1所述的一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置，其特征在于：所述地基土（2-1）为淤泥土，当施工完成后再将铜棒插入。

4.根据权利要求1所述的一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置，其特征在于：所述信号采集装置用于在施工场地在任何两个导电水泥土搅拌桩电极之间精确读取并传输电阻信号。

5.根据权利要求1所述的一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置，其特征在于：所述信号分析装置与信号采集装置相连，其对信号采集装置传出的信号以多种图表和图形来呈现。

6.根据权利要求1所述的一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置，其特征在于：所述信号分析装置与信号采集装置相连，其通过对不同桩基长度和材料掺量的电阻检测数据的分析，获取相邻两根桩的电阻分布情况，从而根据电阻突变情况，以及桩长和材料掺量的电阻值阈值，来判定施工场地的水泥土搅拌桩施工质量。

7.一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测方法，采用权利要求6中所述的导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置，其特征在于：包括以下步骤；

8.根据权利要求7所述的一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测方法，其特征在于：步骤1在编号时，将自西向东的方向设为行方向；将自南向北的方向设为行方向。

9.根据权利要求8所述的一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测方法，其特征在于：步骤1在编号时，公差a＝1。

10.根据权利要求9所述的一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测方法，其特征在于：步骤1中，在浇筑导电水泥土搅拌桩时，其导电水泥浆制备时，先将导电炭黑与分散剂加入水中搅拌经过充分搅拌形成均匀混合液（1-5），再将混合液均匀分散在水泥浆中，以确保水泥浆整体具备良好的导电性。

技术总结本发明提出一种导电水泥土搅拌桩施工质量的快速检测装置及方法，包括导电水泥浆制备设备、导电水泥土搅拌桩电极（2）、导线（3）、信号采集装置（4）、信号分析装置（5）；导电水泥浆制备设备用于制备导电水泥浆（1），采用的原料包括导电炭黑（1‑1）、水泥（1‑4）、分散剂（1‑3）和水（1‑2）；导电水泥土搅拌桩电极是包括以导电水泥浆、地基土（2‑1）强制搅拌成型的桩体，还包括在待检测时将一端插入桩体中心预定深度位置的铜棒，铜棒的另一端通过导线接至信号采集装置；所述信号采集装置集成有电流施加装置和电压采集装置；本发明能用于施工现场，对水泥土搅拌桩桩身质量等关键指标进行快速有效的检测。技术研发人员：姜绍飞,连锦康,陈泽宇,乐雪雅,潘锦受保护的技术使用者：福州大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17