CN117702711B - 一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑施工技术领域，具体公开了一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法，包括制备预制桩，待用；清理待施工地面并进行夯实，在夯实的地面确定并标记需要施工基桩的位置及范围；在标记好的施工基桩位置上开挖桩孔，并基于桩孔的修正参数，完成对桩孔开挖进行修正，得到修正后的桩孔本体；将预制桩置入修正后的桩孔本体内，经多次浇注砼封装，本发明将开挖好的桩孔本体沿孔深方向划分为若干个桩孔区域，通过得到桩孔区域的半径值组获取桩孔区域的半径值组的方差，实现对桩孔本体在整体孔径状态的识别，基于孔径识别结果从而完成对桩孔本体整体孔径的修正，使桩孔本体的孔径整体保持渐变式调整，从而实现预制桩浇注砼封装时受力均匀。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法。
背景技术
基桩施工方法指桩基施工过程中单桩的施工方法，目前基桩施工方法主要有三种：锤击式、静压式和埋入式。锤击式和静压式是指采用物理方法将预制桩打入或压入地层中的施工方法，在打压过程中容易对预制桩造成破坏，导致其性能下降；埋入式是指在施工现场的地层中浇注混凝土桩，而现场浇注混凝土桩的质量不易控制，成桩质量不稳定。
如专利申请号202010548792.1公开了一种基桩施工方法，包括步骤一、制备预制桩，待用；预制桩包括管状桩体和设有多个贯穿孔的连接块，桩体顶部侧壁设有连接孔；步骤二、清理待施工地面并进行夯实；步骤三、在夯实的地面确定并标记需要施工基桩的位置；步骤四、在标记好的施工基桩位置上开挖桩孔，并将桩孔底部整平，将挖桩孔时取出的地基材料打散待用；步骤五、将所述桩体放入桩孔内，同时将挖桩孔时取出的地基材料中添加固化剂、粘结剂混匀得混合地基材料，并快速将混合地基材料添加到桩孔的空隙及桩体内中空位置，并对桩孔内新添加的混合地基材料进行夯实；步骤六、将连接块***桩体内部，向相匹配的连接孔和贯穿孔内穿插钢筋条。
由于是在软土地上构建基桩，桩孔的孔径和垂直度则尤其重要，当桩孔的孔径和垂直出现较大波动时，浇注过程中会导致受力不均匀，对软土地或桩体造成挤压发生倾斜，基于此，本方案提出了一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法，将开挖好的桩孔本体沿孔深方向划分为若干个桩孔区域，并以每个桩孔区域的中心位置为圆心，获取圆心到桩孔区域内壁的距离，以圆心到桩孔区域内壁的最大距离为半径，得到桩孔区域内壁的内切圆，再对所有桩孔区域的内切圆的半径进行获取，得到桩孔区域的半径值组，通过获取桩孔区域的半径值组的方差，从而实现对桩孔本体在整体孔径状态的识别，基于孔径识别结果从而完成对桩孔本体整体孔径的修正，使桩孔本体的孔径整体保持渐变式调整，从而实现预制桩浇注砼封装时受力均匀，不会造成对预制桩的压迫，保证预制桩的垂直度。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法，包括以下步骤:
步骤一：制备预制桩，待用；
步骤二：清理待施工地面并进行夯实，在夯实的地面确定并标记需要施工基桩的位置及范围；
步骤三：在标记好的施工基桩位置上开挖桩孔，并基于桩孔的修正参数，完成对桩孔开挖进行修正，得到修正后的桩孔本体；
步骤四：将预制桩置入修正后的桩孔本体内，经多次浇注砼封装。
作为本发明进一步的方案：步骤三中，将开挖好的桩孔本体沿孔深方向划分为若干个桩孔区域，并以每个桩孔区域的中心位置为圆心，获取圆心到桩孔区域内壁的距离，以圆心到桩孔区域内壁的最大距离为半径；作一个相切于桩孔区域内壁的内切圆。
作为本发明进一步的方案：对所有桩孔区域的内切圆的半径进行获取，得到桩孔区域的半径值组，将桩孔区域的半径值组按照方差计算公式，得到桩孔区域的方差总值。
作为本发明进一步的方案：将桩孔区域的方差总值与桩孔区域的方差总值阈值进行比较；
若桩孔区域的方差总值≤桩孔区域的方差总值阈值时，则说明桩孔若干个桩孔区域的尺径相差小，得到桩孔区域正常信号；
若桩孔区域的方差总值＞桩孔区域的方差总值阈值时，则说明桩孔若干个桩孔区域的尺径相差大，得到桩孔区域异常信号。
作为本发明进一步的方案：基于桩孔区域异常信号；将桩孔区域的半径值组内的所有值取均值，得到桩孔区域的基准值；
将每个桩孔区域的半径值与桩孔区域的基准值进行差值计算，得到桩孔区域的半径差值，将最大半径差值所对应的桩孔区域记为目标桩孔区域。
作为本发明进一步的方案：获取目标桩孔区域在桩孔本体内的位置，将桩孔本体以目标桩孔区域分为两个桩孔调整区域；
将长度大的调整区域记为缩孔调整区域；
将长度小的调整区域记为扩孔调整区域。
作为本发明进一步的方案：在扩孔调整区域内，以目标桩孔区域为起点向扩孔调整区域进行扩径调整，即目标桩孔区域的半径为最小值，向扩孔调整区域的末端渐变式扩大或保持相同孔径进行调整。
作为本发明进一步的方案：在缩孔调整区域内，以目标桩孔区域为起点向缩孔调整区域进行缩径调整，即目标桩孔区域的半径为最大值，向缩孔调整区域的末端渐变式缩小或保持相同孔径进行调整。
作为本发明进一步的方案：基于桩孔区域正常信号，以每个桩孔区域的内切圆为基准，对桩孔区域的内壁进行修正调整，将桩孔区域内壁外凸部分的泥土进行削除，完成对每个桩孔区域内壁的修正。
作为本发明进一步的方案：将桩孔本体的底部进行平整，使桩孔本体的内部底面与桩孔本体顶部水平面处于平行状态。
本发明的有益效果：本发明将开挖好的桩孔本体沿孔深方向划分为若干个桩孔区域，并以每个桩孔区域的中心位置为圆心，获取圆心到桩孔区域内壁的距离，以圆心到桩孔区域内壁的最大距离为半径，得到桩孔区域内壁的内切圆，再对所有桩孔区域的内切圆的半径进行获取，得到桩孔区域的半径值组，通过获取桩孔区域的半径值组的方差，从而实现对桩孔本体在整体孔径状态的识别，基于孔径识别结果从而完成对桩孔本体整体孔径的修正，使桩孔本体的孔径整体保持渐变式调整，从而实现预制桩浇注砼封装时受力均匀，不会造成对预制桩的压迫，保证预制桩的垂直度，提高软土地基桩的安全性和稳固性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法的流程图；
图2是本发明一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法中桩孔区域信号获取的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2所示，本发明为一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法，包括以下步骤：
步骤一：制备预制桩，待用；
步骤二：清理待施工地面并进行夯实，在夯实的地面确定并标记需要施工基桩的位置及范围；
步骤三：在标记好的施工基桩位置上开挖桩孔，并基于桩孔的修正参数，完成对桩孔开挖进行修正，得到修正后的桩孔本体；
步骤四：将预制桩置入修正后的桩孔本体内，经多次浇注砼封装。
步骤三中，将开挖好的桩孔本体沿孔深方向划分为若干个桩孔区域，并以每个桩孔区域的中心位置为圆心，获取圆心到桩孔区域内壁的距离，以圆心到桩孔区域内壁的最大距离为半径；
作一个相切于桩孔区域内壁的内切圆；
对所有桩孔区域的内切圆的半径进行获取，得到桩孔区域的半径值组；
将桩孔区域的半径值组按照方差计算公式，得到桩孔区域的半径方差值，并记为Ra；
获取桩孔区域的内切圆未被挖掘区域的长度，将内切圆未被挖掘区域的长度与桩空区域的内切圆周长进行比值计算，得到桩孔区域的未开发值；
对所有桩孔区域的未开发值进行获取，得到桩孔区域的未开发值组；
将桩孔区域的未开发值组按照方差计算公式，得到桩孔区域的未开发方差，并记为Wa；
获取桩孔区域的半径与桩孔区域的高度比值，得到桩孔区域的维度比；
将所有桩孔区域的维度比进行获取，得到桩孔区域的维度比组；
将桩孔区域的维度比组按照方差计算公式，得到桩孔区域的维度比方差，并记为Da；
即通过公式计算得到桩孔区域的方差总值Za，其中，d1，d2，d3均为预设比例系数，d1，d2，d3且均大于0；
得到桩孔区域的方差总值；
将桩孔区域的方差总值与桩孔区域的方差总值阈值进行比较；
若桩孔区域的方差总值≤桩孔区域的方差总值阈值时，则说明桩孔若干个桩孔区域的尺径相差小，得到桩孔区域正常信号；
若桩孔区域的方差总值＞桩孔区域的方差总值阈值时，则说明桩孔若干个桩孔区域的尺径相差大，得到桩孔区域异常信号；
基于桩孔区域异常信号；
将桩孔区域的半径值组内的所有值取均值，得到桩孔区域的基准值；
将每个桩孔区域的半径值与桩孔区域的基准值进行差值计算，得到桩孔区域的半径差值；
对桩孔所有桩孔区域的半径差值进行排序处理，获得最大半径差值所对应的桩孔区域，将最大半径差值所对应的桩孔区域记为目标桩孔区域；
获取目标桩孔区域在桩孔本体内的位置，将桩孔本体以目标桩孔区域分为两个桩孔调整区域；
即第一桩孔调整区域和第二桩孔调整区域，将第一桩孔调整区域与第二桩孔调整区域进行比较；
将第一桩孔调整区域的长度与第二桩孔调整区域的长度进行比较，将长度大的调整区域记为缩孔调整区域；
将长度小的调整区域记为扩孔调整区域；
本实施例中，将第一桩孔调整区域记为扩孔调整区域，第二桩孔调整区域记为缩孔调整区域；
在扩孔调整区域内，以目标桩孔区域为起点向扩孔调整区域进行扩径调整，即目标桩孔区域的半径为最小值，向扩孔调整区域的末端渐变式扩大或保持相同孔径进行调整；
在缩孔调整区域内，以目标桩孔区域为起点向缩孔调整区域进行缩径调整，即目标桩孔区域的半径为最大值，向缩孔调整区域的末端渐变式缩小或保持相同孔径进行调整。
通过对扩孔调整区域和缩孔调整区域的孔径调整，实现桩孔区域的方差总值≤桩孔区域的方差总值阈值。
基于桩孔区域正常信号
首先，以每个桩孔区域的内切圆为基准，对桩孔区域的内壁进行修正调整，将桩孔区域内壁外凸部分的泥土进行削除，完成对每个桩孔区域内壁的修正；
将桩孔本体的底部进行平整，使桩孔本体的内部底面与桩孔本体顶部水平面处于平行状态；
选取桩孔本体顶部水平面的中心点，记为第一定位点；
选择桩孔本体内部底面的中心点，记为第二定位点；
将第一定位点与第二定位点进行连接，得到实际垂直准度线；
将第一定位点垂于桩孔本体内部底面作垂线，得到标准垂直准度线；
获取实际垂直准度线与标准垂直准度线的偏差夹角；
若偏差夹角位于预设的偏差夹角范围内，则表示桩孔本体垂度无问题；
若偏差夹角超出预设的偏差夹角范围内，则按偏差夹角超出范围值为基准，对桩孔本体的垂度进行调整；
示例性的，将实际垂直准度线记为L1；
将标准垂直准度线记为L2；
通过公式计算得到调整偏移值L3，其中，α为预设修正系数；
调整偏移值L3是用于桩孔本体顶部开口的扩展，且扩展方向向桩孔本体内部底面的中心点的方向。
在一个具体的实施例中
在桩孔本体的顶部以中心点为圆心，设置一个由四个距离传感器组成的距离测量阵组；
获得每个距离传感器所测量到由桩孔本体的顶部到桩孔本体的内部底面的垂直距离；
具体过程为：
获取初始状态下距离测量阵组所监测的测量值组，即四个距离传感器测得的初始距离记为H i 1、H i 2、H i 3、H i 4；
经过一段时间后(由管理人员根据经验设置)；
获取实时状态下距离测量阵组所监测的测量值组，即四个距离传感器测得的实时距离记为Hk1、Hk2、Hk3、Hk4；
将每个距离传感器的初始距离和实时距离一一对应，获取每个距离传感器初始距离和实时距离的偏差值；
若每个距离传感器的偏差值均属于预设范围内，则说明桩孔本体无沉降；
若每个距离传感器的偏差值存在不属于预设范围内，则说明桩孔本体存在未垒实方向，生成提醒信号；
基于提醒信号，管理人员对桩孔本体底部进行处理。
本发明的核心点：在于将开挖好的桩孔本体沿孔深方向划分为若干个桩孔区域，并以每个桩孔区域的中心位置为圆心，获取圆心到桩孔区域内壁的距离，以圆心到桩孔区域内壁的最大距离为半径，得到桩孔区域内壁的内切圆，再对所有桩孔区域的内切圆的半径进行获取，得到桩孔区域的半径值组，通过获取桩孔区域的半径值组的方差，从而实现对桩孔本体在整体孔径状态的识别，基于孔径识别结果从而完成对桩孔本体整体孔径的修正，使桩孔本体的孔径整体保持渐变式调整，从而实现预制桩浇注砼封装时受力均匀，不会造成对预制桩的压迫，保证预制桩的垂直度，提高软土地基桩的安全性和稳固性。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一：制备预制桩，待用；
步骤二：清理待施工地面并进行夯实，在夯实的地面确定并标记需要施工基桩的位置及范围；
步骤三：在标记好的施工基桩位置上开挖桩孔，并基于桩孔的修正参数，完成对桩孔开挖进行修正，得到修正后的桩孔本体；
其中，将开挖好的桩孔本体沿孔深方向划分为若干个桩孔区域，并以每个桩孔区域的中心位置为圆心，获取圆心到桩孔区域内壁的距离，以圆心到桩孔区域内壁的最大距离为半径；作一个相切于桩孔区域内壁的内切圆；
步骤四：将预制桩置入修正后的桩孔本体内，经多次浇注砼封装；
桩孔的修正参数包括桩孔区域的半径方差值Ra，桩孔区域的未开发方差Wa，桩孔区域的维度比方差Da；
通过公式计算得到桩孔区域的方差总值Za，其中，d1，d2，d3均为预设比例系数，d1，d2，d3且均大于0；
对所有桩孔区域的内切圆的半径进行获取，得到桩孔区域的半径值组；
将桩孔区域的半径值组按照方差计算公式，得到桩孔区域的半径方差值；
获取桩孔区域的内切圆未被挖掘区域的长度，将内切圆未被挖掘区域的长度与桩孔区域的内切圆周长进行比值计算，得到桩孔区域的未开发值；
对所有桩孔区域的未开发值进行获取，得到桩孔区域的未开发值组；
将桩孔区域的未开发值组按照方差计算公式，得到桩孔区域的未开发方差；
获取桩孔区域的半径与桩孔区域的高度比值，得到桩孔区域的维度比；
将所有桩孔区域的维度比进行获取，得到桩孔区域的维度比组；
将桩孔区域的维度比组按照方差计算公式，得到桩孔区域的维度比方差；
将桩孔区域的方差总值与桩孔区域的方差总值阈值进行比较；
若桩孔区域的方差总值≤桩孔区域的方差总值阈值时，则说明桩孔若干个桩孔区域的尺径相差小，得到桩孔区域正常信号；
若桩孔区域的方差总值＞桩孔区域的方差总值阈值时，则说明桩孔若干个桩孔区域的尺径相差大，得到桩孔区域异常信号。
2.根据权利要求1所述的一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法,其特征在于，基于桩孔区域异常信号；将桩孔区域的半径值组内的所有值取均值，得到桩孔区域的基准值；
将每个桩孔区域的半径值与桩孔区域的基准值进行差值计算，得到桩孔区域的半径差值，将最大半径差值所对应的桩孔区域记为目标桩孔区域。
3.根据权利要求2所述的一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法,其特征在于，获取目标桩孔区域在桩孔本体内的位置，将桩孔本体以目标桩孔区域分为两个桩孔调整区域；
将长度大的调整区域记为缩孔调整区域；
将长度小的调整区域记为扩孔调整区域。
4.根据权利要求3所述的一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法,其特征在于，在扩孔调整区域内，以目标桩孔区域为起点向扩孔调整区域进行扩径调整，即目标桩孔区域的半径为最小值，向扩孔调整区域的末端渐变式扩大或保持相同孔径进行调整。
5.根据权利要求4所述的一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法,其特征在于，在缩孔调整区域内，以目标桩孔区域为起点向缩孔调整区域进行缩径调整，即目标桩孔区域的半径为最大值，向缩孔调整区域的末端渐变式缩小或保持相同孔径进行调整。
6.根据权利要求1所述的一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法,其特征在于，基于桩孔区域正常信号，选取桩孔本体顶部水平面的中心点，记为第一定位点；
选择桩孔本体内部底面的中心点，记为第二定位点；
将第一定位点与第二定位点进行连接，得到实际垂直准度线；
将第一定位点垂于桩孔本体内部底面作垂线，得到标准垂直准度线；
获取实际垂直准度线与标准垂直准度线的偏差夹角；
若偏差夹角位于预设的偏差夹角范围内，则表示桩孔本体垂度无问题；
若偏差夹角超出预设的偏差夹角范围内，则按偏差夹角超出范围值为基准，对桩孔本体的垂度进行调整。
7.根据权利要求6所述的一种软土地基桩基础安全智慧感测施工方法,其特征在于，将实际垂直准度线记为L1；
将标准垂直准度线记为L2；
通过公式计算得到调整偏移值L3，其中，α为预设修正系数；
调整偏移值L3是用于桩孔本体顶部开口的扩展，且扩展方向向桩孔本体内部底面的中心点的方向。
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