本发明涉及建筑施工,尤其涉及一种钻孔灌注桩随钻检孔装置及检测方法。
背景技术:
1、目前,钻孔灌注桩基本上采用泥浆护壁钻孔,在钻进过程中,成孔质量的控制至关重要,若成孔的垂直度差、直径过小会影响后续钢筋笼下放;若成孔直径过大,会造成混凝土的浪费,增加施工成本。
2、通常钻孔灌注桩孔深从几十米到上百米不等,穿越的地层种类多,软硬不均,在钻进过程中操作手也无法获取当前孔壁形态和深部泥浆性能参数,导致成孔垂直度、直径控制难度大,易超过规范指标要求。通常是钻孔完成后,进行孔壁形态检测,若垂直度偏斜过大,成孔径过小,需要从新下钻修孔,然而修孔效果有限,基本上都是不疾而终,不仅浪费工期,还造成很多不必要的设备和人员投入。
3、因此,亟需改进现有的成孔工艺,在钻进过程中就能对孔壁形态、深部泥浆性能进行实时监测。若发生成孔质量不佳的情况时,及时纠偏,避免终孔后纠偏难度大的问题,从而保证成孔质量,提升施工效率,节省项目成本。
技术实现思路
1、为解决以上问题,本发明提供一种钻孔灌注桩随钻检孔装置及检测方法,在钻进时,对孔壁形态、深部泥浆性能进行实时监测,及时纠偏。
2、本发明采用的技术方案是:一种钻孔灌注桩随钻检孔装置,其特征在于:包括密封环和多级伸缩臂,所述密封环顶部通过钢丝绳和电缆与井上的电动卷扬机相连,所述多级伸缩臂包括多级能够伸缩的伸缩臂,相邻两级所述伸缩臂之间通过传动机构与机械臂驱动相连;所述密封环内设有泥浆性能测试模块,所述多级伸缩臂内设有位移传感器,末端设有与钻井孔壁接触的滑轮。
3、作为优选,所述密封环呈圆环形,钻杆穿过所述密封环。
4、作为优选,所述密封环顶部两侧对称设有防扭连接件,所述防扭连接件通过钢丝绳和电缆与井上的电动卷扬机相连。
5、作为优选,所述电动卷扬机包括卷筒、交流电机和计米传感器,所述卷筒能够同时缠绕钢丝绳和电缆,所述交流电机能够正反转,用于检孔装置整体下放或升起;所述计米传感器用于获取检孔装置所处钻井深度。
6、作为优选,所述泥浆性能测试模块包括压力传感器、旋转粘度计和ph计。
7、作为优选,所述密封环内部设置有陀螺仪,用于测量随钻检孔探测装置方位角。
8、作为优选,所述滑轮内部设有微型压力传感器,用于测量伸缩臂接触应力。
9、一种钻孔灌注桩随钻检孔检测方法,采用上述的钻孔灌注桩随钻检孔装置,包括以下步骤:
10、s1、在钻机接杆时,将钻孔灌注桩随钻检孔装置套在钻杆上,保证钻杆与钻孔灌注桩随钻检孔装置为同一圆心;
11、s2、钻杆接长完成,钻机开始钻进;
12、s3、将钻孔灌注桩随钻检孔装置内部的陀螺仪数据归零;
13、s4、计算钻孔灌注桩随钻检孔装置初始下放深度h1,为当前钻孔深度h减去钻头高度l,即h1=h-l;
14、s5、打开钻机孔口舱门,通过电动卷扬机将钻孔灌注桩随钻检孔装置放入桩孔初始下放深度h1,根据电动卷扬机内的计米器读取电缆下放长度,即随钻检测装置所处的深度;
15、s6、设置钻孔灌注桩随钻检孔装置提升深度间隔为l,则检测过程中数据组数n=h1/l;
16、s7、随钻孔灌注桩随钻检孔装置下放至钻头上方后,通过伸缩臂驱动系统控制使四个伸缩臂向外伸出,分别抵在孔壁的四个点上;
17、s8、通过伸缩臂伸缩位移和滑轮的接触应力判断伸缩臂是否与孔壁接触,若已与孔壁接触,则进入下一步骤;否则,跳到步骤s9;
18、s9、通过电动卷扬机根据设定的深度间隔提升钻孔灌注桩随钻检孔装置,读取并储存计米器、陀螺仪、伸缩臂位移器及伸缩臂接触应力传感器、泥浆比重计、泥浆粘度计及ph计,测得的深度hj、探头方位角cosαj、伸缩臂位移sij、伸缩臂接触应力pij、泥浆比重计ρ、泥浆粘度v和泥浆ph值m,其中,j=1、2、3,…n,i=1、2、3、4;
19、s10、工控主机根据读取的深度、探头方位角、伸缩臂位移、伸缩臂接触应力信息,计算出成孔直径、长度和垂直度,并绘制出三维孔壁形态图形、深度-孔径曲线、深度-孔斜曲线、深度-泥浆比重、粘度、ph曲线以及综合成孔垂直度;
20、s11、根据深度hj判断钻孔灌注桩随钻检孔装置是否到达检测槽段的槽口,如果hj<0,则进入下一步骤;否则返回步骤s10;
21、s12、停止提升钻孔灌注桩随钻检孔装置;
22、s13、工作完成,待下一次检测。
23、本发明取得的有益效果是:
24、1、通过对井下钻孔灌注桩随钻检孔装置,可实现钻孔过程中孔壁形态实时监测,及时提供纠偏依据,从而保证成孔质量,提升施工效率,节省项目成本;
25、2、通过钻孔灌注桩随钻检孔装置,获取任意深度泥浆性能指标,为泥浆指标控制提供依据,保证泥浆护壁性能,进一步保证成孔质量。
1.一种钻孔灌注桩随钻检孔装置,其特征在于:包括密封环和多级伸缩臂,所述密封环顶部通过钢丝绳和电缆与井上的电动卷扬机相连,所述多级伸缩臂包括多级能够伸缩的伸缩臂,相邻两级所述伸缩臂之间通过传动机构与机械臂驱动相连;所述密封环内设有泥浆性能测试模块,所述多级伸缩臂内设有位移传感器,末端设有与钻井孔壁接触的滑轮。
2.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩随钻检孔装置,其特征在于:所述密封环呈圆环形,钻杆穿过所述密封环。
3.根据权利要求2所述的钻孔灌注桩随钻检孔装置,其特征在于:所述密封环顶部两侧对称设有防扭连接件,所述防扭连接件通过钢丝绳和电缆与井上的电动卷扬机相连。
4.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩随钻检孔装置,其特征在于:所述电动卷扬机包括卷筒、交流电机和计米传感器,所述卷筒能够同时缠绕钢丝绳和电缆,所述交流电机能够正反转,用于检孔装置整体下放或升起;所述计米传感器用于获取检孔装置所处钻井深度。
5.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩随钻检孔装置,其特征在于:所述密封环侧壁沿圆周方向均匀设有四个多级伸缩臂。
6.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩随钻检孔装置,其特征在于:所述泥浆性能测试模块包括压力传感器、旋转粘度计和ph计。
7.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩随钻检孔装置,其特征在于:所述密封环内部设置有陀螺仪,用于测量随钻检孔探测装置方位角。
8.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩随钻检孔装置,其特征在于:所述滑轮内部设有微型压力传感器,用于测量伸缩臂接触应力。
9.一种钻孔灌注桩随钻检孔检测方法,采用如权利要求1~8任一项所述的钻孔灌注桩随钻检孔装置,包括以下步骤:
