CN113737766B - 用于检测mjs加固质量的多维瞬态击发式智能方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法，包括以下步骤：(1)确定护壁尺寸；(2)安置检测仪器；(3)检测仪器锤车和击深检测仪组合，具备检测材料强度的功能，检测仪器锤车、导杆、应力波接收仪与钻杆组合，具备检测材料完整性的功能；(4)仪器调试；(5)检测；(6)强度检测；(7)完整性检测；(8)数据收集；(9)仪器移动下一测点；(10)重复步骤(6)‑(8)，完成测点检测，这一检测过程为一个回合；结束后检测仪器继续旋转至下一高度进行下一回合；(11)收集并处理所有过程的数据。本方法不但可以实现对MJS加固区的双指标质量快捷检测，而且简单易行、操作方便、造价低、工期短。

Description

用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法

技术领域

本发明涉及地基检测技术相关领域，特别是涉及一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法。

背景技术

在地下工程施工过程中，遇到需要穿越既有地下结构的时候，往往会通过加固手段对既有建筑物地基进行加固处理，当使用MJS工法对地基进行加固时，需要得到加固后该区域的质量指标从而为工程安全风险做出评估提供依据。为了检测MJS工法加固后的土体的质量指标，在MJS工法加固后往往需要对高压喷射加固区域质量进行检测，例如加固土体强度，完整性等。目前一般采用低应变法，超声波法，回弹法等无损检测方法来对加固区域进行现场检测。现有的检测技术中，通常用回弹法检测加固体的强度指标，用低应变法检测其强度及完整性。但目前在MJS工法检测方面的研究发展并不是很全面，使得在测量MJS工法加固区域的质量指标时，需要大范围且多次人工测量，严重的浪费劳动力成本，所以需要一种同时可以检测MJS加固区域强度指标也可以检测加固区域完整性的检测方法。

发明内容

为了克服现有MJS工法加固区质量检测方法的效果差、转换复杂、费用高及工期长等不足，本发明提供了一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法，能有效地克服上述MJS工法加固区质量检测方法的缺点。本装置不但可以实现对MJS加固区的双指标质量快捷检测，而且简单易行、操作方便、造价低、工期短。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法，包括以下步骤：

(1)确定护壁尺寸：在MJS加固区周边引孔插入，根据实际的工程需求和加固区域尺寸，分别按照实际尺寸调整管道护臂长度和预制孔洞的位置；

(2)安置检测仪器：在检测点部位先钻入相应深度的孔洞，将护壁和螺旋导杆安置在孔洞中，然后将检测仪器从上至下旋转到达检测规定深度；

(3)检测仪器锤车和击深检测仪组合，具备检测材料强度的功能，包含瞬态击发和距离感测两部分检测内容；检测仪器锤车、导杆、应力波接收仪与钻杆组合，具备检测材料完整性的功能，包含瞬态击发应力波接收和超声波发射两部分检测内容；

(4)仪器调试：调试好仪器设备，开启数据采集器，检测线路连接正常，记录数据测试正常后即可开始工作；

(5)检测：检测开始时，从一端开始经由螺旋导杆将检测仪器旋转并缓慢送入管道中，旋转到检测位置及角度时，然后开启伸缩器使导杆向外伸入到指定位置，数据采集器记录数据；

(6)强度检测：开启电磁圈一和二，使弹簧两侧的电磁圈一和电磁圈二为异极相吸的状态，此时弹簧蓄力，且锤车也靠近电磁圈的位置；操作电磁圈二中的电流方向反向，使得电磁圈一和电磁圈二为同性相斥的状态，将锤车弹出；锤车在弹簧释放势能的状态下向边缘弹去，透过预制孔洞捶打在MJS加固体上；发出的应力波最终通过导杆捕捉并传至应力波接收器；

(7)完整性检测：钻头从侧方钻出，钻杆分段向外伸展，直至完全伸长，将电磁波发射仪与电磁波接收仪连接，水流通过流入缝隙中，声波结果填充水质的缝隙后，信号减弱并被声波接收仪捕捉并将数据传至数据采集器；

(8)数据收集：记录击深探测仪以及锤车回弹后压感探测轨道的数据。通过集成线路将电子信号传输至数据采集器，最终将处理好的数据传至外部电脑端；记录应力波接收器以及声波接收仪的数据，通过集成线路将电子信号传输至数据采集器，最终将处理好的数据传至外部电脑端；

(9)仪器移动下一测点，检测仪器向下旋转至其中一处高度时，内部的四个部分同时工作，并且向四个不同的方向进行检测，相应的检测仪器每旋转下降50cm则进行一次检测；

(10)重复步骤(6)-(8)，完成测点检测，这一检测过程为一个回合；结束后检测仪器继续旋转至下一高度进行下一回合。

(11)收集并处理所有过程的数据，得到沿线的MJS工法加固区域的平均强度，水平方向的检测方法与竖向检测方法相同。

进一步，所述步骤(1)中，检测装置管道护壁长度控制在18-20米，护壁套筒每隔50cm皆存在4个不同方向的预制孔洞。

再进一步，实现所述方法的装置包括螺纹导杆、护壁、检测仪器机身、锤车、压感探测轨道、击深检测仪、弹簧、导杆、电磁圈一、应力波接受器、集成线路、伸缩器、钻杆、钻头和电磁圈二；所述螺纹导杆底端固定于孔洞底部，护壁贴于孔洞内壁上，检测仪器机身为圆柱形钢骨架结构，整体检测仪器机身连接于螺纹导杆上，压感探测轨道固定在骨架底座上，锤车的车轮契合于探测轨道上，击深探测仪固定于锤车端头，弹簧一侧与电磁圈二固定连接，导杆通过锤车中孔，其末端刚接于应力波接收器上；应力波接收器与伸缩器固定在一起，最终整体焊接于检测仪器机身内壁上；电磁圈一内置于锤车内部，弹簧另一侧抵触在锤车上(弹簧另一侧与锤车不连接)，电磁圈二与应力波接收器以及伸缩器固定于机身上，钻杆固定于机身内壁，钻杆的外端设有钻头；击深检测仪与所述集成电路连接。

进一步，所述智能装置还包括内旋桶、卡轨、预制孔洞和腔室，整体检测仪器机身由内旋筒螺栓连接于螺纹导杆上，卡轨与护壁为一个整体，预制孔洞为护壁上开好的孔洞，腔室为检测仪器机身内部的空间活动室，即锤车进行弹射并在轨道上运行的空间腔室。

再进一步，所述压感探测轨道包括轨道外壳和压感电阻。

所述击深检测仪包括软弹性材料、精密弹簧和测力计，精密弹簧一端与软弹性材料连接，精密弹簧另一端与测力计连接，测力计与集成电路相连。

所述集成线路包括集成电路外壳、信号发射线、信号接收线和供电线；信号发射线、信号接收线和供电线为三束独立的线路，互不干扰，并集中包裹在集成电路外壳中。

更进一步，所述钻杆包括钻杆一、钻杆二、钻杆三和支座、电磁波发射器、裂隙、电磁波接收仪、集成电路、水流输送管道、电磁波和孔洞，钻杆一连接在支座上，支座则焊接于机身内壁，水流输水管道内置于钻杆里，钻杆二与钻杆一为滑动连接，钻杆三与钻杆二也为滑动连接，三支钻杆之间有铰节点；工作前钻杆三与钻杆二分别收缩在钻杆二与钻杆一内。电磁波发射仪与接收仪焊接于钻杆内圈。集成电路依附在钻杆内部，孔洞为钻杆二和钻杆三上的开孔，内部连通水流输送管道。

本发明的有益效果主要表现在：

1)结构简单，检测多维，仅通过一套系统即可检测到被测物体的强度及完整性，可360°检测加固区的强度及完整性，极大地扩大了检测范围。简化极大的将检测装置及检测流程，即通过瞬态击发产生应力波对MJS加固区做完整性检测，同时通过锤击后锤车回弹的距离以及锤车头部的测力装置，可得到相应的强度指标。检测钻杆部分通过检测电磁波被导电液体吸收量的多少来判断加固区域的裂隙情况。

2)费用低，功能全：可极大地节省成本的开支，通过该一体化装置，可实现检测不同深度和不同方位加固体的质量，且可通过调节装置的相关参数检测不同的加固材料，极大地节省了成本。

3)智能化操作：操作方便，通过钻孔送入地下，然后通过计算机控制，同时接收和处理数据，即可得到强度指标及其完整性。

附图说明

图1是用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置的主视图。

图2是用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置的剖面图。

图3是瞬态击发前装置图，

图4是瞬态击发后装置图。

图5是锤车局部详图。

图6是超声检测部分工作流程之一。

图7是超声检测部分工作流程之二。

图8是超声检测部分工作流程之三。

图9是检测仪器空间展示图。

图10是检测仪器俯视图。

图11是击深检测仪详图。

图12是集成电路详图。

图13是探测轨道详图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图13，一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法，某地下车站工程埋深约20.7m，线间距约16.3m。盾构隧道外径6.2m，内径5.5m，管片环宽1.2m，与既有车站相接，其间下穿既有车站底板，最小净距为4.2m。利用两侧结构的地连墙，采用旋喷桩加固后垂直开挖。该工程采取MJS加固以减小下穿隧道对既有地下结构的影响。但对于该工程，需要对MJS工法加固后的区域做到实时监测以确保施工人员及既有车站的安全。利用检测加固区域质量指标的检测发明装置可以做到对MJS工法加固区域的质量指标的检测。

所述方法包括以下步骤：

(1)确定护壁尺寸。在MJS加固区周边引孔插入。根据实际的工程需求和加固区域尺寸，分别按照实际尺寸调整管道护臂长度和预制空洞的位置，本实施方案中检测装置管道护壁2长度可控制在18-20米左右，护壁套筒2每隔50cm皆存在4个不同方向的预制孔洞15。

(2)安置检测仪器。使用常规方法在检测点部位先钻入相应深度的孔洞，将护壁2和螺旋导杆1安置在孔洞中，然后将检测仪器3从上至下旋转到达检测规定深度。

(3)检测仪器锤车4和击深检测仪6组合，具备检测材料强度的功能，内部主要包含瞬态击发和距离感测两部分检测内容。检测仪器锤车4、导杆8、应力波接收仪10与钻杆13组合，具备检测材料完整性的功能，内部主要包含瞬态击发应力波接收和超声波发射两部分检测内容。

(4)仪器调试。调试好仪器设备，开启数据采集器16等仪器，检测线路连接正常，记录数据试测正常后即可开始工作。

(5)检测。检测开始时，从一端开始经由螺旋导杆1将检测仪器3旋转并缓慢送入管道2中，旋转到检测位置及角度时，然后开启伸缩器12使导杆8向外伸入到指定位置。数据采集器16记录数据。

(6)强度检测。开启电磁圈一9和二22，使弹簧两侧的电磁圈一9和电磁圈二22为异极相吸的状态，此时弹簧7蓄力，且锤车4也靠近电磁圈22的位置。操作电磁圈二22中的电流方向反向，使得电磁圈一9和电磁圈二22为同性相斥的状态，将锤车4弹出。锤车4在弹簧7释放势能的状态下向边缘弹去，透过预制孔洞19捶打在MJS加固体上。发出的应力波最终通过导杆8捕捉并传至应力波接收器10。

(7)完整性检测。钻头14从侧方钻出，钻杆1301分段向外伸展，直至1302与1303完全伸长。1308为集成电路，将电磁波发射仪1305与电磁波接收仪1307连接。1309为水流输送管道，水流可通过1311流入缝隙1306中，声波结果填充水质的缝隙后，信号1310减弱并被声波接收仪1307捕捉并通过1308将数据传至数据采集器16。

(8)数据收集。一个回合结束时，记录击深探测仪6以及锤车4回弹后压感探测轨道5的数据。通过集成线路11将电子信号传输至数据采集器16，最终将处理好的数据传至外部电脑端。记录应力波接收器10以及声波接收仪1307的数据。通过集成线路11将电子信号传输至数据采集器16，最终将处理好的数据传至外部电脑端。

(9)仪器移动下一测点。检测仪器3向下旋转至其中一处高度时，内部的四个部分同时工作，并且向四个不同的方向进行检测，相应的检测仪器3每旋转下降50cm则进行一次检测。

(10)重复步骤(6)-(8)，完成测点检测，这一检测过程为一个回合。结束后检测仪器3继续旋转至下一高度进行下一回合。

(11)收集并处理所有过程的数据，可得到沿线的MJS工法加固区域的平均强度，水平方向的检测方法与竖向检测方法相同。

实现本实施例方法的用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，包括螺纹导杆1、护壁2、检测仪器机身3、锤车4、压感探测轨道5、击深检测仪6、弹簧7、导杆8、电磁圈一9、应力波接受器10、集成线路11、伸缩器12、钻杆13、钻头14和电磁圈二22；

所述螺纹导杆1底端固定于孔洞底部，护壁2贴于孔洞内壁上，检测仪器机身3为圆柱形钢骨架结构，整体检测仪器机身3连接于螺纹导杆1上，压感探测轨道5固定在骨架底座上，锤车4的车轮契合于探测轨道5上，击深探测仪6固定于锤车4端头，弹簧7一侧与电磁圈二22固定连接，导杆8通过锤车4中孔，其末端刚接于应力波接收器10上；应力波接收器10与伸缩器12固定在一起，最终整体焊接于检测仪器机身3内壁上；电磁圈一9内置于锤车4内部，弹簧7另一侧抵触在锤车4上(弹簧7另一侧与锤车4不连接)，电磁圈二22与应力波接收器10以及伸缩器12固定于机身3上，钻杆13固定于机身3内壁，钻杆13的外端设有钻头14；击深检测仪6与所述集成电路11连接。

所述智能装置还包括内旋桶17、卡轨18、预制孔洞19和腔室20，整体检测仪器机身3由内旋筒17螺栓连接于螺纹导杆1上，卡轨18与护壁2为一个整体，预制孔洞19为护壁2上开好的孔洞，。

所述压感探测轨道5包括轨道外壳501和压感电阻502。

所述击深检测仪6包括软弹性材料601、精密弹簧602和测力计603，精密弹簧602一端与软弹性材料601连接，精密弹簧602另一端与测力计603连接，测力计603与集成电路11相连。

所述集成线路11包括集成电路外壳1101、信号发射线1102、信号接收线1103和供电线1104；

所述钻杆13包括钻杆一1301、钻杆二1302、钻杆三1303和支座1304、电磁波发射器1305、裂隙1306、电磁波接收仪1307、集成电路1308、水流输送管道1309、电磁波1310和孔洞1311，钻杆一1301连接在支座1304上，支座1304则焊接于机身3内壁，水流输水管道1309内置于钻杆13里，电磁波发射仪1305与接收仪1307焊接于钻杆13内圈。

所述螺纹导杆1为钢身材质，护壁2为透明的PVC管材。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法，其特征在于，实现所述方法的智能装置包括螺纹导杆、护壁、检测仪器机身、锤车、压感探测轨道、击深检测仪、弹簧、导杆、电磁圈一、应力波接受器、集成线路、伸缩器、钻杆、钻头和电磁圈二；所述螺纹导杆底端固定于孔洞底部，护壁贴于孔洞内壁上，检测仪器机身为圆柱形钢骨架结构，整体检测仪器机身连接于螺纹导杆上，压感探测轨道固定在骨架底座上，锤车的车轮契合于探测轨道上，击深检测仪固定于锤车端头，弹簧一侧与电磁圈二固定连接，导杆通过锤车中孔，其末端刚接于应力波接收器上；应力波接收器与伸缩器固定在一起，最终整体焊接于检测仪器机身内壁上；电磁圈一内置于锤车内部，弹簧另一侧抵触在锤车上，电磁圈二与应力波接收器以及伸缩器固定于检测仪器机身上，钻杆固定于检测仪器机身内壁，钻杆的外端设有钻头；击深检测仪与所述集成电路连接；所述方法包括以下步骤：

(1)确定护壁尺寸：在MJS加固区周边引孔插入，根据实际的工程需求和加固区域尺寸，分别按照实际尺寸调整管道护壁长度和预制孔洞的位置；

(2)安置检测仪器机身：在检测点部位先钻入相应深度的钻孔，将护壁和螺旋导杆安置在钻孔中，然后将检测仪器机身从上至下旋转到达检测规定深度；

(3)锤车和击深检测仪组合，具备检测材料强度的功能，包含瞬态击发和距离感测两部分检测内容；锤车、导杆、应力波接收仪与钻杆组合，具备检测材料完整性的功能，包含瞬态击发应力波接收和应力波发射两部分检测内容；

(4)仪器调试：调试好仪器设备，开启数据采集器，检测线路连接正常，记录数据试测正常后即可开始工作；

(5)检测：检测开始时，从一端开始经由螺旋导杆将检测仪器机身旋转并缓慢送入管道中，旋转到检测位置及角度时，然后开启伸缩器使导杆向外伸入到指定位置，数据采集器记录数据；

(6)强度检测：开启电磁圈一和二，使弹簧两侧的电磁圈一和电磁圈二为异极相吸的状态，此时弹簧蓄力，且锤车也靠近电磁圈二的位置；操作电磁圈二中的电流方向反向，使得电磁圈一和电磁圈二为同性相斥的状态，将锤车弹出；锤车在弹簧释放势能的状态下向边缘弹去，透过预制孔洞捶打在MJS加固体上；发出的应力波最终通过导杆捕捉并传至应力波接收器；

(7)完整性检测：钻头从侧方钻出，钻杆分段向外伸展，直至完全伸长，将电磁波发射仪与电磁波接收仪连接，水流流入缝隙中，会填充缝隙，电磁波通过填充水质的缝隙后，信号减弱并被电磁波接收仪捕捉并将数据传至数据采集器；

(8)数据收集：记录击深检测仪以及锤车回弹后压感探测轨道的数据，通过集成线路将电子信号传输至数据采集器，最终将处理好的数据传至外部电脑端；记录应力波接收器以及电磁波接收仪的数据，通过集成线路将电子信号传输至数据采集器，最终将处理好的数据传至外部电脑端；

(9)仪器移动下一测点，检测仪器机身向下旋转至其中一处高度时，内部的四个部分同时工作，并且向四个不同的方向进行检测，相应的检测仪器机身每旋转下降50cm则进行一次检测；

(10)重复步骤(6)-(8)，完成测点检测，这一检测过程为一个回合；结束后检测仪器机身继续旋转至下一高度进行下一回合；

(11)收集并处理所有过程的数据，得到沿线的MJS工法加固区域的平均强度，水平方向的检测方法与竖向检测方法相同；

所述击深检测仪包括软弹性材料、精密弹簧和测力计，精密弹簧一端与软弹性材料连接，精密弹簧另一端与测力计连接，测力计与集成电路相连。

2.如权利要求1所述的一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法，其特征在于，所述步骤(1)中，管道护壁长度控制在18-20米，管道护壁每隔50cm皆存在4个不同方向的预制孔洞。

3.如权利要求1所述的一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法，其特征在于，所述智能装置还包括内旋筒、卡轨、预制孔洞和腔室，整体检测仪器机身由内旋筒螺栓连接于螺纹导杆上，卡轨与护壁为一个整体，预制孔洞为护壁上开好的孔洞，腔室为检测仪器机身内部的空间活动室，即锤车进行弹射并在轨道上运行的空间腔室。

4.如权利要求1所述的一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法，其特征在于，所述压感探测轨道包括轨道外壳和压感电阻。

5.如权利要求1所述的一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法，其特征在于，所述集成线路包括集成电路外壳、信号发射线、信号接收线和供电线。

6.如权利要求1所述的一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能方法，其特征在于，所述钻杆包括钻杆一、钻杆二、钻杆三和支座、电磁波发射仪、裂隙、电磁波接收仪、集成电路、水流输送管道、电磁波和开孔，钻杆一连接在支座上，支座则焊接于检测仪器机身内壁，水流输水管道内置于钻杆里，钻杆二与钻杆一为滑动连接，钻杆三与钻杆二也为滑动连接，三支钻杆之间有铰节点；工作前钻杆三与钻杆二分别收缩在钻杆二与钻杆一内，电磁波发射仪与接收仪焊接于钻杆内圈，集成电路依附在钻杆内部，开孔为钻杆二和钻杆三上的开孔，内部连通水流输送管道，钻杆穿过裂隙，电磁波经过裂隙被电磁波接收仪接收。

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