一种基于光纤传感的桩基注浆压力测试装置及其方法与流程

技术特征：
1.一种基于光纤传感的桩基注浆压力测试装置，其特征在于：包括钢筋笼（1）、固定在钢筋笼（1）内侧的桩端倒t形压浆装置（2）、固定在钢筋笼（1）全身的光纤式应变传感器（3）和固定在桩端倒t形压浆装置（2）上端带有光纤式压力传感器的高压弹性胶囊，所述桩端倒t形压浆装置（2）包括竖向压浆导管（201）、三通接头（202）和水平向压浆器（203），所述水平向压浆器（203）分别与三通接头（202）左右水平端连接，并将竖向压浆导管（201）下端与三通接头（202）连接形成
“⊥”
字形；所述三通接头（202）与高压弹性胶囊底部处设有压力测试元件（5）；所述高压弹性胶囊包括光纤式压力传感器（401）、高压油管（402）、弹性胶囊（403）、传输线路（404）和用于固定弹性胶囊（403）的双层钢环固定夹（405），所述高压油管（402）外接油泵向弹性胶囊（403）内充入高压油液，使弹性胶囊（403）完全膨胀，利用固定在弹性胶囊（403）内的光纤式压力传感器（401）监测注浆压力的变化。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桩基注浆压力测试装置，其特征在于：所述光纤式应变传感器（3）和光纤式压力传感器（401）均通过传输线路（404）连接数据采集仪（6），利用数据采集仪（6）实时监测并储存压浆关键参数的动态变化，并传输至后台处理器（7）。3.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桩基注浆压力测试装置，其特征在于：所述钢筋笼（1）内侧四周均匀布设若干个桩端倒t形压浆装置（2），该桩端倒t形压浆装置（2）的竖向压浆导管（201）顶部通过分配器（11）连接，用于灌注水泥浆液的压浆装置（8）。4.根据权利要求3所述的一种基于光纤传感的桩基注浆压力测试装置，其特征在于：所述压浆装置（8）包括搅拌储浆装置（9）、压浆泵（10）、分配器（11）和输浆管（12），所述输浆管（12）上还设有压力传感器（13）。5.根据权利要求3或4所述的一种基于光纤传感的桩基注浆压力测试装置，其特征在于：所述分配器（11）一端通过多根进浆管（14）连接所有竖向压浆导管（201），另一端通过一根输浆管（12）连接压浆装置（8），所述进浆管（14）口处设有微型稳压器（15），保证各单管压浆过程的注浆压力均匀分布。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的一种基于光纤传感的桩基注浆压力测试装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在钢筋笼（1）绑扎过程中将桩端带倒t形压浆装置（2）安装至钢筋笼（1）内侧，并在桩端倒t形压浆装置（2）上端布设高压弹性胶囊；（2）将光纤式应变传感器（3）沿钢筋笼（1）全身由上至下均匀布置；（3）将带有桩端倒t形压浆装置（2）与光纤式应变传感器（3）的钢筋笼（1）吊放至桩位，并进行成桩作业；（4）浇筑水下混凝土成桩12～24h后，利用清水对桩端倒t形压浆装置（2）进行开塞，保证压浆管路畅通；（5）待桩身混凝土强度满足要求，对桩基进行后压浆施工，施工前通过高压油管（402）和油泵向高压弹性胶囊内部充入高压油液，使其完全膨胀能与压浆过程中浆液有效接触；（6）通过分配器（11）将输浆管（12）同时连接所有竖向压浆导管（201），利用微型稳压器（15）对各单管注浆压力设定相同值，避免由分配器（11）输出的浆液压力过大或过小而影响压浆效果，从而保证各单管压浆过程的注浆压力均匀分布；（7）桩基压浆过程中利用高压弹性胶囊中的光纤式压力传感器（401）感应高压弹性胶
囊内油液的压力及压力测试元件（5），获取桩端出浆口压力值，并通过钢筋笼（1）全身均匀布设的光纤式应变传感器（3）量测桩端压浆的浆液压力对桩端以上12m范围内的侧摩阻力影响，而侧摩阻力的获取可按桩基静载试验中桩身布设测试元件的方法；（8）数据采集仪（6）显示、传输与存储注浆压力数据，实时监测高压弹性胶囊内部油压的动态变化与桩端压浆浆液压力的动态变化；（9）将收集到的数据实时传输至后台处理器（7），通过后台处理软件将获取的进浆口压力值与桩端出浆口压力值进行对比计算，计算公式为，其中为浆液静压力，为压力损失，得到桩基注浆压力在压浆管路中的压力损失并存储文件，为桩端出浆口的注浆压力精准计算形成统一标准积累试验数据。7.根据权利要求6所述的基于光纤传感的桩基注浆压力测试装置的工作方法，其特征在于：根据注浆压力实时变化数据对注浆压力大小进行及时调整，当压浆量达到设计要求时，调整注浆压力大小达到注浆终止压力，注浆终止压力为压浆终止的判据条件，维持稳定时间不少于5min；当压浆量大于设计要求的80%时，调整注浆压力大小大于1.2倍的注浆终止压力，维持稳定时间不少于5min。

技术总结
本发明公开了一种基于光纤传感的桩基注浆压力测试装置与方法，所述装置包括钢筋笼、桩端倒T形压浆装置和带有光纤式压力传感器的高压弹性胶囊，其中高压弹性胶囊通过高压油管外接油泵向弹性胶囊内充入高压油液，使弹性胶囊完全膨胀能与注浆过程中浆液有效接触，利用高压弹性胶囊中的光纤式压力传感器和数据采集仪实时监测并存储高压弹性胶囊内部油压的动态变化，且传输至后台处理器。本发明能有效地解决桩基注浆压力大小的精准确定且受人为因素干扰的难题，可通过得到的精确注浆压力对注浆压力参数进行调整，保证压浆的可靠性；其次，可为桩端出浆口的注浆压力精准计算形成统一标准积累试验数据，对分析桩端压力浆液上返高度提供参考依据。高度提供参考依据。高度提供参考依据。


技术研发人员：万志辉 戴国亮 胡涛 钱晓楠 高鲁超 王志远
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2021.09.15
技术公布日：2021/10/18