一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法及系统

本发明涉及一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法及系统，属于桩基检测。

背景技术：

1、二元复合桩是由散体桩、柔性桩、刚性桩三者中其中二者经复合施工形成的具有互补增强作用的桩。散体桩是指碎石、砂、砖瓦碎块、钢渣、矿渣等散体材料形成的桩；柔性桩是指水泥、石灰等胶结材料与土混合形成的桩；刚性桩是指混凝土、钢、水泥粉煤灰碎石混合料等材料形成的桩。

2、我国沿海地区广泛分布着深厚的软弱土层，而内陆地区则分布着由河湖沉积形成的软黏土层。这些软土具有高含水率、大孔隙比、强压缩性、低渗透率和低强度等特点。为了符合工程建设对设计承载力和沉降的要求，工程上常采用复合桩对软土地基进行加固处理。

3、以水泥土搅拌桩-预应力混凝土管桩复合而成的柔刚劲性复合桩为例，水泥土搅拌桩施工完成后，在水泥凝结前同心施打预应力高强度混凝土管桩，将其与水泥土搅拌桩结合起来。这种方法综合了水泥土桩和预制管桩的优点，避免了水泥土桩截面强度低和管桩材料强度浪费等问题，充分发挥了预制管桩的强度和刚度优势，以及水泥土搅拌桩的桩侧摩阻力大的特点。

4、近年来，随着劲性复合桩成桩技术和流程的不断完善，劲性复合桩的实际工程应用与日俱增，在我国云南、四川、浙江、江苏、上海、广东、海南等地已有较多该桩型的工程应用实例。但是，有不少实际工程应用当中发现管桩在插入过程当中容易出现斜桩、偏桩等质量问题，因此容易导致周边地面隆起和受力不均等不良影响。目前，尚未针对管桩偏斜、水泥土搅拌桩挤压等问题导致内外芯桩位置与预设理想状态不同的现象进行研究。

5、本发明提出了二元复合桩内外芯桩同轴度的概念，并提出了测量方法。其目的在于：为实际工程应用当中提供二元复合桩，如劲性复合桩成桩量测方法，并为质量检测的评价提供依据。

技术实现思路

1、目的：为了完善对二元复合桩成桩质量检测体系，提出了复合桩同轴度的概念，本发明提供一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法及系统。

2、技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法，具体包括：

4、步骤1：获取n组声发射到接收的时间。

5、步骤2：获取声波在外芯桩、内芯桩以及桩周土中传播的速度。

6、步骤3：获取圆心处二元复合桩与圆周上第j个二元复合桩组成的一对二元复合桩在径向上桩周土的长度。

7、步骤4：将n组声发射到接收的时间，声波在外芯桩、内芯桩以及桩周土中传播的速度，内芯桩内表面到外表面的距离以及两根二元复合桩径向上桩周土的长度代入距离测量模型，求解出n组声发射器与声接收器深度处外芯桩内表面到桩周土接触面的距离和n组声发射器与声接收器间的测量距离。

8、步骤5：将n组声发射器与声接收器深度处外芯桩内表面到桩周土接触面的距离代入截面测量模型，求出第一组圆心处二元复合桩靠近第j个二元复合桩侧的复合段上内芯桩与桩周土之间外芯桩的截面积。

9、步骤6：重复步骤1至步骤5，求出m组圆心处二元复合桩靠近第j个二元复合桩侧的复合段上内芯桩与桩周土之间外芯桩的截面积。

10、步骤7：求取m组圆心处二元复合桩靠近第j个二元复合桩侧的复合段上内芯桩与桩周土之间外芯桩的截面积的平均值，得到测量截面积均值。

11、步骤8：根据测量截面积均值计算同轴度，当同轴度为0时，圆心处二元复合桩中的外芯桩、内芯桩同轴。

12、作为优选方案，所述距离测量模型表达式如下：

13、

14、其中，为内芯桩内表面到其外表面的距离。

15、为第i组声发射器与声接收器深度处外芯桩内表面到桩周土接触面的距离。

16、为一对二元复合桩在径向上桩周土的长度。

17、为第i组声发射器与声接收器间的测量距离。

18、为第i组声发射到接收的时间。

19、为声波在外芯桩中传播的速度。

20、为声波在内芯桩中传播的速度。

21、为声波在桩周土中传播的速度。

22、为以桩头为基准，自上往下数，声发射器与声接收器的序号，取值范围为0-n。

23、作为优选方案，所述截面测量模型表达式如下：

24、

25、其中，；；

26、式中，为竖直方向上第i组声发射器与声接收器的深度。

27、为竖直方向上第i+1组声发射器与声接收器的深度。

28、为竖直方向上两声发射器或两声接收器的间距。

29、为以桩头为基准，竖直方向上的深度的变量。

30、为以桩头为基准，竖直方向上的深度的积分项。

31、为圆心处二元复合桩靠近第j个二元复合桩侧的复合段上内芯桩与桩周土之间外芯桩的截面积，j取值范围为1-m。

32、为第i组声发射器与声接收器深度处外芯桩内表面到桩周土接触面的距离。

33、为第i+1组声发射器与声接收器深度处外芯桩内表面到桩周土接触面的距离。

34、作为优选方案，所述测量面积均值表达式如下：

35、

36、式中，为测量截面积均值。

37、作为优选方案，所述同轴度表达式如下：

38、

39、式中：为内芯桩与外芯桩完全同轴时，二元复合桩侧的复合段上内芯桩与外芯桩之间水泥土搅拌桩的截面积。

40、作为优选方案，所述二元复合桩设置为柔刚劲性复合桩。

41、作为优选方案，还包括：

42、同轴度值越接近于0，代表同轴度越好。

43、同轴度值越大时，代表同轴度越差。

44、第二方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面中任一所述的一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法。

45、第三方面，一种计算机设备，包括：

46、存储器，用于存储指令。

47、处理器，用于执行所述指令，使得所述计算机设备执行如第一方面中任一所述的一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法的操作。

48、有益效果：本发明提供的一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法及系统，不仅充分利用了内芯管桩，如phc-ab管桩内部形成的空芯部分，节省工程成本，且不会对二元复合桩本身造成损伤，还为研究偏桩、斜桩等工程实际问题对二元复合桩承载能力影响程度提供定量的研究方法。

技术特征：

1.一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法，其特征在于：具体包括：

2.根据权利要求1所述的一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法，其特征在于：所述距离测量模型表达式如下：

3.根据权利要求1所述的一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法，其特征在于：所述截面测量模型表达式如下：

4.根据权利要求1所述的一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法，其特征在于：所述测量面积均值表达式如下：

5.根据权利要求1所述的一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法，其特征在于：所述同轴度表达式如下：

6.根据权利要求1所述的一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法，其特征在于：所述二元复合桩设置为柔刚劲性复合桩。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法，其特征在于：还包括：

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一所述的一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法。

9.一种计算机设备，其特征在于：包括：

技术总结本发明公开了一种测量二元复合桩内外芯桩同轴度的方法及系统，根据距离测量模型，求解出n组声发射器与声接收器深度处外芯桩内表面到桩周土接触面的距离和n组声发射器与声接收器间的测量距离；将n组声发射器与声接收器深度处外芯桩内表面到桩周土接触面的距离代入截面测量模型，求出第一组圆心处二元复合桩靠近第j个二元复合桩侧的复合段上内芯桩与桩周土之间外芯桩的截面积；根据测量截面积均值计算同轴度，当同轴度为0时，圆心处二元复合桩中的外芯桩、内芯桩同轴。本发明不仅充分利用了内芯管桩，节省工程成本，且不会对二元复合桩本身造成损伤，还为研究偏桩、斜桩等工程实际问题对二元复合桩承载能力影响程度提供定量的研究方法。技术研发人员：英姿,邓康威,邓永锋,洪振舜,朱庆华,钱存斌,张娟,康立荣,徐臻荣,黄志洪,王一帆受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18