一种适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统及其工作方法与流程

    专利查询2026-03-02  6


    本发明属于岩土工程,尤其涉及一种适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统及其工作方法。


    背景技术:

    1、软土地基处理的常用方法有换土垫层法、深层挤密法、强夯法、高压旋喷法以及深层搅拌法等。其中水泥土搅拌法因具有可以最大限度地利用原土,不产生附加沉降,对土无侧向挤压,工期短,造价低等优势而被广泛应用于软土地基处理中,比如基坑工程围护挡墙和防渗帷幕、竖向承载的复合地基、大体积水泥稳定土等。

    2、水泥搅拌桩常用检测方法包括桩身取芯法、开挖检查法、轻便触探法、荷载试验法、动测法等方法。其中轻便触探法、动测法、荷载试验法通过间接方法判断桩身完整性及成桩质量,在很大程度上依赖以往经验,精度较差。桩身取芯法及开发检查法等方法直观有效,但是成本较高,同时可能对桩身完整性和承载力有一定破坏。跨孔声波法大多为单发射-单接收超声系统,效率低,精度差,且需要提前布设两个钻孔,成本较高。因此,目前亟需高效准确的混凝土搅拌桩检测方法。

    3、另一方面,目前的超声波相控阵多行多列的布阵形式使得其体积较大,而钻孔孔径有效,孔壁呈圆柱状,传统的超声波相控阵无法放入钻孔,即便放入也无法与井壁紧密贴合,从而造成精度降低。


    技术实现思路

    1、为解决上述技术问题,本发明提出了一种适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统及其工作方法,以解决上述现有技术存在的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提供了一种适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统,包括:

    3、钻机、超声波相控阵、气囊、控制系统、气泵、采集系统;

    4、所述钻机用于在水泥搅拌桩周边进行钻孔;

    5、所述气囊设置于所述超声波相控阵背面,所述超声波相控阵布置于钻孔中;

    6、所述气泵用于对所述气囊进行充气;

    7、所述控制系统用于控制所述超声波相控阵进行超声波扫描,所述采集系统根据扫描获得的数据判断桩基完整性。

    8、可选的,所述超声波相控阵包括若干个阵列单元,所述阵列单元之间的间距相等。

    9、可选的,所述控制系统控制所述超声波相控阵的若干个阵列单元的发射时间,对不同深度进行扫描,获得扫描数据并记录接收时间。

    10、可选的,钻孔位于水泥搅拌桩周边0.5m处,钻孔深度大于水泥搅拌桩深度。

    11、本发明还提供了一种适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统的工作方法,其特征在于,

    12、在水泥搅拌桩周边进行钻孔,将带有气囊的超声波相控阵放置于钻孔中,下降至指定高度后,调整方向并进行贴壁处理,其中,根据钻孔深度和扫描要求确定若干个指定高度;

    13、通过控制系统控制各个阵列单元的超声波发射时间,对水泥搅拌桩的指定高度处进行扫描,采集系统接收扫描数据;

    14、下降至下一指定高度调整方向并进行贴壁处理,直至完整水泥搅拌桩扫描完成;分析扫描数据、发射时间和接收时间,判断桩基的完整性。

    15、可选的,在水泥搅拌桩周边0.5m处进行钻孔,钻孔深度大于水泥搅拌桩深度。

    16、可选的,所述气囊固定在所述超声波相控阵背面,将带有气囊的超声波相控阵放置于钻孔中,通过绳索下降至指定高度。

    17、可选的,通过绳索对带有气囊的超声波相控阵进行方向调整,使超声波相控阵的阵列单元面向水泥搅拌桩,采用气泵对气囊进行充气直至超声波相控阵贴壁。

    18、可选的,所述超声波相控阵还包括压力感应装置,通过所述压力感应装置判断所述超声波相控阵的贴壁程度。

    19、可选的,桩基完整性判断包括两个指标,第一指标为桩基长度是否满足要求,第二指标为桩基是否存在破损。

    20、与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:

    21、本发明与现有的超声波无损检测装置相比,使用多发射多接收的超声波相控阵取代了传统的单发射单接受的超声波检测装置,检测效率更高;相比于单个阵列单元,多个阵列单元通过延时规则可以达到声束聚焦和角度偏转的目的,实现超声二维扫描,检测精度更高,成像效果更好;与传统的跨孔声波法相比,只需要提前布设一个钻孔,降低了大量成本;对传统的多行多列布设的超声波相控阵进行了改进,将其改进为单列排布的细长型相控阵,可以适用于狭小的钻孔环境,同时减小钻孔孔壁弯曲所造成的不利影响,使得相控阵与井壁贴合得更加密实,从而提高检测精度。



    技术特征:

    1.一种适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统,其特征在于,

    3.根据权利要求2所述的适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统,其特征在于,

    4.根据权利要求1所述的适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统,其特征在于,

    5.一种适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统的工作方法,其特征在于,

    6.根据权利要求5所述的适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统的工作方法,其特征在于,

    7.根据权利要求5所述的适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统的工作方法,其特征在于,

    8.根据权利要求7所述的适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统的工作方法,其特征在于,

    9.根据权利要求8所述的适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统的工作方法,其特征在于,

    10.根据权利要求5所述的适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统的工作方法,其特征在于,


    技术总结
    本发明公开了一种适用于水泥搅拌桩检测的超声波相控阵检测系统及其工作方法,包括:在水泥搅拌桩周边进行钻孔,将带有气囊的超声波相控阵放置于钻孔中,下降至指定高度后,调整方向并进行贴壁处理,其中,根据钻孔深度和扫描要求确定若干个指定高度;控制各个阵列单元的超声波发射时间,对水泥搅拌桩的指定高度进行扫描,采集系统接收扫描数据,下降至下一指定高度调整方向并进行贴壁处理,直至扫描完成;分析扫描数据、发射时间和接收时间,判断桩基的完整性。本发明使用多发射多接收的超声波相控阵取代了传统的单发射单接受的超声波检测装置,检测效率更高,成像效果更好,可以适用于狭小的钻孔环境,同时减小钻孔孔壁弯曲所造成的不利影响。

    技术研发人员:仪晓立,侯向阳,孙巍,程富源,王涛,闫子辰
    受保护的技术使用者:中铁一局集团建筑安装工程有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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