灌注桩混凝土界面检测仪器的研发

随着我国城市化进程的加速发展，建筑土地成本随之升高，高层和层建筑越来越多，因此城市地下空间的与利用成为了当前城市基本建设的热点之一，这样直接导致以下结果：一方面作为建筑基础的形式   多采用钻孔桩基础，且桩径越来越大、桩长越来越长；另一方面钻孔灌注桩桩顶埋深越来越大，且空孔长度与桩身长度的比例越来越大。以我们刚完成的武汉长江航运中心基坑及桩基工程为例：该建筑物由1栋层、5栋住宅楼及商业裙楼组成，4层地下室，基坑开挖19～25m。依据设计文件，该建筑采用钻孔灌注桩基础形式，桩径为800、1000mm，桩长为63～70m。由于上部空孔段较长，桩身混凝土面标高的控制难度较空孔段短的灌注桩难度大得多。

常规的桩身混凝土面标高量测方法是通过一个带着测绳的测锤进行量测，测锤质量约1kg，呈锥形。测锤通过人工向桩孔内放入，由于混凝土中含有碎石等粗骨料，当测锤在混凝土中通过时，其测量人员的手感与在泥浆中的手感不一样，通过这种感觉确认混凝土面的标高。可见随着空孔段的增加，混凝土面越来越深，手工量测误差越来越大。由于混凝土面的标高控制难以   ，待桩身混凝土凝固，基坑开挖后，坑内桩身柱高低不一，呈“石林”状。其直接导致的结果是：(1)工程材料的浪费，工程成本的上升；(2)桩头的截取难度增加，不仅增加运出和处置费用，而且造成堆放地块的使用，同时坑内施工工期延长。比如上述武汉长江航运中心基坑及桩基工程，基坑开挖后，量测坑底以上桩柱长度2～5m，平均3m以上，直接浪费混凝土4093．6m3。为了解决以上问题，研究一种   量测灌注桩混凝土与泥浆界面的技术及设备，及时终止混凝土灌注工序具有重要的现实意义。为此，企业自筹资金，于2013年6月立项进行，目前样机已研制成功，正在进行现场测试。

2检测技术

材料的基本物性参数主要有：密度、孔隙度、热性、电性、塑性、强度等，基于易于辨识、检测手段较为成熟等方面考虑，   终采取物质密度和电性参数进行监测，即研制一种监测探头，可以直接测量介质的密度和电阻抗，因为混凝土的密度是2．2～2．4g/cm3，其它物质如浮浆是1．8～2．2g/cm3、泥浆是1.0～1．4g/cm3、水1．0g/cm3，因此，用密度参数可以很好地监测出混凝土和泥浆的界面。另外，混凝土的电阻抗比浮浆、泥浆和水大很多，可以利用电阻抗参数辅助检测混凝土与泥浆的界面。

3检测仪器的

3．1检测仪器主要结构

本次的灌注桩混凝土界面自动检测仪主要包括地面主机、探头电子腔、设置在探头电子腔顶部的推杆、设置在探头电子腔底部的绝缘棒、固定套接在绝缘棒上的   电极和   电极、设置在探头电子腔内的电阻值测量模块和模数转换器。   电极和   电极的导线穿过绝缘棒的导线孔后接入电阻值测量模块的两个电阻值检测端，电阻值测量模块的信号输出端连接所述模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接地面主机信号输入端，通过主机显示测量结果。

3．2软件设计

(1)功能：灌注桩灌注混凝土时动态检测判断混凝土与泥浆之间的界面。

(2)原理：根据检测位置介质的密度和电阻率2个参数变化来判断。

(3)介质：分为混凝土、沉渣、浮浆、泥浆、水共5类。

(4)操作模式：一种是在灌注完成后检测不同的介质密度；另一种是正在灌注时动态监测设定处介质密度变化，从而判断是否灌注到桩顶设计标高。

(5)软件界面：显示随采样次数改变的密度和电阻率变化趋势图，并根据两者综合计算一个指标，用颜色显示便于用户判断。

(6)文件保存：密度和电阻率数据历史记录保存并作为   分析工具的依据。

(7)图形导出：导出密度和电阻率变化趋势图。

(8)结果列表：根据工程名称文件夹下的所有文件建立文本文件输出列表。