一種鉆孔灌注樁沉渣厚度精準測量裝置及方法
【專利摘要】本發明屬于巖土工程技術領域，公開了一種鉆孔灌注樁沉渣厚度精準測量裝置及方法，其裝置包括通過多根吊繩連接的上圓盤和下圓盤，所述上圓盤下設置有一探針，探針針頭位于下圓盤的通孔處，還包括位移記錄機構，位移記錄機構通過彈簧使拉緊吊繩始終處于拉緊狀態進而帶動圓筒和齒輪轉動，并通過激光接收器從齒輪相鄰輪齒之間的間隙接收來自激光發射器發射的激光信號，并將該激光信號發送給計算機。本發明可精確測量鉆孔灌注樁樁底沉渣厚度，從而對成孔的質量做出判斷，可有效地提高樁基的承載力。
【專利說明】
-種鉆孔灌注巧沉渣厚度精準測量裝置及方法
技術領域
[0001] 本發明屬于巖±工程技術領域，具體設及一種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準測量裝置 及方法。
【背景技術】
[0002] 鉆孔灌注粧具有適用范圍廣、單粧承載力高、施工噪音低、振動小且單價低的優 點，已在橋梁、市政、公路等各類建筑工程中得到了廣泛應用，因此，對灌注粧的施工質量控 制顯得尤為重要。在施工過程中，由于受到施工工藝和現場環境的影響，被切削或沖擊破裂 的巖±碎屑及塌落的±塊和泥漿混在一起，沉淀于孔底部，當遇有厚砂層時，孔底還有一層 沉沙，運些孔底的沉淀物經正反循環清孔，仍未能全部清除而殘留在孔底部的物體即為沉 渣。灌注粧粧底沉渣厚度是成孔質量的重要指標之一，沉渣過厚會導致粧的承載力不足，運 點對于端承型的灌注粧來說尤為明顯，因此，在施工過程中加強粧底沉渣厚度的控制和檢 測，是保證鉆孔灌注粧施工質量的關鍵措施之一。
[0003] 目前，孔底沉渣厚度的測量方法主要有重鍵法、取忍法和聲發射法。其中，重鍵法 應用最為廣泛，但是其誤差較大，僅僅依靠測試人員的手感來判斷沉渣界面;而取忍法屬于 事后判斷，工作量大，無法解決灌粧前沉渣過厚的問題;聲發射法雖然測量精度有較大的提 升，但成本較高，設備保養維修較為麻煩。
[0004] 因此，研發成本低、精度高的孔底沉渣厚度測量裝置尤為重要，對促進巖±力學的 發展具有重要意義。
【發明內容】
[0005] 針對【背景技術】中孔底沉渣厚度測量方法的缺點，本發明的目的在于提供一種鉆孔 灌注粧沉渣厚度精準測量裝置及方法，它結構簡單，成本低廉，測量可靠，可精確測量鉆孔 灌注粧粧底沉渣厚度，從而對成孔的質量做出判斷，可有效地提高粧基的承載力，適用于橋 梁、市政、公路等工程的粧基工程。
[0006] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0007] -種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準測量裝置，該裝置包括通過多根吊繩連接的且平行 設置的上圓盤和下圓盤，所述上圓盤的底部垂直設置有一探針，所述探針底部的針頭位于 開設在所述下圓盤上的通孔處，所述探針可沿著所述通孔做上下滑動，所述上圓盤的底部 還設置有位移記錄機構，所述位移記錄機構包括U型軸、圓筒、齒輪、彈黃、拉緊吊繩、激光發 射器、激光接收器和計算機，所述U型軸的兩豎段固定安裝在所述上圓盤的底部，所述圓筒 繞其自身軸線轉動安裝在所述U型軸的橫段上，所述彈黃設置在所述圓筒內，其一端與所述 U型軸的橫段連接，其另一端與所述圓筒的內壁連接，所述彈黃向所述圓筒施加轉矩T，所述 拉緊吊繩的一端纏繞在所述圓筒的側壁上，所述拉緊吊繩的另一端與所述下圓盤固定連 接，所述下圓盤向所述圓筒施加轉矩r，r與T方向相反，且r略大于T，所述齒輪與所述圓 筒同軸設置且安裝在所述圓筒的端部，所述齒輪的輪齒位于所述圓筒外，所述激光發射器 和激光接收器分別設置在所述齒輪的兩側，所述激光接收器從所述齒輪相鄰輪齒之間的間 隙接收來自激光發射器發射的激光信號，并將該激光信號發送給計算機。
[0008] 按上述技術方案，所述探針安裝在所述上圓盤的中屯、位置。
[0009] 按上述技術方案，所述激光接收器安裝在所述U型軸的豎段上，所述激光發射器通 過固定軸安裝在所述上圓盤的底部。
[0010] 按上述技術方案，所述計算機與所述探針連接，且控制所述探針低頻密鍵。
[0011] 相應的，本發明還提供一種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準測量方法，包括W下步驟：
[0012] S1、將上述裝置放入鉆孔內，初始狀態的吊繩和拉緊吊繩均處于拉緊狀態，下圓盤 的底面和探針針頭位于同一水平面；
[0013] S2、在探針逐漸落入沉渣底部的過程中，下圓盤逐漸被沉渣托起，此時拉緊吊繩在 彈黃的作用下再次被拉緊，從而帶動圓筒轉動，進而帶動齒輪同步轉動，齒輪每轉動一個輪 齒，激光接收器則接收到一個來自激光發射器發射的激光信號，初始時刻激光接收器的信 號為0;
[0014] S3、當探針下放到沉渣層底時，齒輪轉動k個齒，則激光接收器正好接收k個激光信 號，計算機根據接收到的激光信號的個數，由下式計算得出下圓盤上升的高度Η:^ = ^7γ〇， η 式中:η為齒輪的輪齒個數，D為齒輪的直徑。
[0015] 本發明產生的有益效果是:本發明利用機械原理帶動齒輪轉動，并通過激光原理 讀取數字信號，減少了聲發射的投入，大幅度降低了成本;而且，本發明使用激光發射器和 激光接收器收發激光信號，測得的數據均是通過激光讀取的數字信號，受外界因素干擾小， 穩定性更好，測量精度高；另外，本發明采用探針，使其針頭低頻密鍵直至到達沉渣底端，可 W有效的保證測量數據的準確性。本發明可精確測量鉆孔灌注粧粧底沉渣厚度，從而對成 孔的質量做出判斷，可有效地提高粧基的承載力，可廣泛應于于鐵路、港口、公路、水利、高 層建筑等眾多巖±工程領域中。
【附圖說明】
[0016] 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
[0017] 圖1為本發明實施例的結構示意圖。
[0018] 圖2為本發明下放到沉渣底部下圓盤被沉渣托起時的示意圖。
[0019] 圖3為本發明實施例中位移記錄機構的結構示意圖。
[0020] 圖4為本發明實施例中齒輪的結構示意圖。
[0021 ] 圖中：1-上圓盤、2-下圓盤、2.1-通孔、3-位移記錄機構、4-探針、5-導線、6-計算 機、7-吊繩、8-固定軸、9-拉緊吊繩、10-齒輪、11-彈黃、12-圓筒、13-U型軸、14-激光發射器、 15-激光接收器。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用W解釋本發明，并不 用于限定本發明。
[0023] 如圖1-圖4所示，一種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準測量裝置，包括通過多根吊繩7(本 實施例中采用兩根)連接的且平行設置的上圓盤1和下圓盤2,上圓盤1的底部垂直設置有一 探針4,探針4底部的針頭位于開設在下圓盤2上的通孔2.1處，探針4可沿著通孔2.1做上下 滑動，上圓盤1的底部還設置有位移記錄機構3,位移記錄機構3包括U型軸13、圓筒12、齒輪 10、彈黃11、拉緊吊繩9、激光發射器14、激光接收器15和計算機6，U型軸13的兩豎段固定安 裝在上圓盤1的底部，圓筒12繞其自身軸線轉動安裝在U型軸13的橫段上，彈黃11設置在圓 筒12內，其一端與U型軸13的橫段連接，其另一端與圓筒12的內壁連接，彈黃11向圓筒12施 加轉矩T，拉緊吊繩9的一端纏繞在圓筒12的側壁上，拉緊吊繩9的另一端與下圓盤2固定連 接，下圓盤2向圓筒施加轉矩r，r與T方向相反，且r略大于T，齒輪10與圓筒12同軸設置且 安裝在圓筒12的端部，齒輪10的輪齒位于圓筒12外，激光發射器14和激光接收器15分別設 置在齒輪10的兩側，激光接收器15從齒輪10相鄰輪齒之間的間隙接收來自激光發射器14發 射的激光信號，并將該激光信號發送給計算機6。
[0024] 在本發明的優選實施例中，如圖1所示，探針4安裝在上圓盤1的中屯、位置，W保證 該裝置在工作過程中的穩定性。
[0025] 在本發明的優選實施例中，如圖3所示，激光接收器15安裝在U型軸的豎段上，激光 發射器14通過固定軸8安裝在上圓盤1的底部，激光接收器和激光發射器固定方式簡單可 靠，進一步降低成本。
[0026] 在本發明的優選實施例中，如圖1所示，計算機6與探針4連接，且控制探針4低頻密 鍵，使探針發生小振幅密集震動，W使探針針頭順利達到沉渣底層。
[0027] 相應的，如圖1、圖2所示，本發明還提供一種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準測量方法， 包括W下步驟：
[0028] S1、將上述裝置放入鉆孔內，初始狀態的吊繩7和拉緊吊繩9均處于拉緊狀態，下圓 盤2的底面和探針4針頭位于同一水平面；
[0029] S2、在探針4逐漸落入沉渣底部的過程中，下圓盤2逐漸被沉渣托起，此時拉緊吊繩 9在彈黃11的作用下再次被拉緊，從而帶動圓筒12轉動，進而帶動齒輪10同步轉動，齒輪10 每轉動一個輪齒，激光接收器15則接收到一個來自激光發射器14發射的激光信號，初始時 刻激光接收器15的信號為0;
[0030] S3、當探針4下放到沉渣層底時，齒輪10轉動k個齒，則激光接收器15正好接收k個 激光信號，計算機6根據接收到的激光信號的個數，由下式計算得出下圓盤2上升的高度H: // = ?^3-0,式中：η為齒輪10的輪齒個數，為了滿足精度需求，齒輪數量要充足，η越大，測量 η 精度越高，D為齒輪10的直徑，下圓盤上升的高度即為沉渣厚度。
[0031] 本發明在具體應用時，如圖1-圖4所示，其裝置主要由兩個圓盤、一根探針、一個位 移記錄機構、一根導線5、一臺計算及若干吊繩構成。其中，探針一端固定在未開孔的上圓盤 上，另一尖端可穿過中屯、開有通孔(本實施例中通孔為圓孔）的下圓盤上下滑動。上圓盤的 下表面固定有位移記錄機構，該機構由彈黃、U型軸、圓筒、齒輪、激光發射器和激光接收器 組成，圓筒的左端和齒輪焊接，齒輪會隨著圓筒的轉動而轉動。彈黃兩端分別與U型軸和圓 筒相連，圓筒上纏繞一根拉緊吊繩與下圓盤相連，下圓盤的重量略大于彈黃提供的彈力，彈 黃的力可驅動圓筒繞著U型軸旋轉，使拉緊吊繩始終處于拉緊狀態，當探針落入沉渣底部 時，下圓盤被沉渣托起，拉緊吊繩會經彈黃作用再次被拉緊，此時圓筒跟著轉動。導線連接 在上圓盤上，可將激光接收器接收到的信號傳至計算機自動分析。計算機可控制探針低頻 密鍵，W使探針底端順利達到沉渣底層。當下圓盤上升時，彈黃會帶動圓筒旋轉直至拉緊吊 繩拉緊，在運個過程中，假設激光接收器會接收到k個從激光發射器發射來的激光信號，那 么下圓盤上升的高度Η即為：式中，η為齒輪個數，D為齒輪直徑，下圓盤上升的高 η 度郵Ρ為沉渣厚度。
[0032]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可W根據上述說明加 W改進或變換， 而所有運些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準測量裝置，其特征在于，該裝置包括通過多根吊繩(7) 連接的且平行設置的上圓盤（1)和下圓盤（2)，所述上圓盤（1)的底部垂直設置有一探針 (4)，所述探針(4)底部的針頭位于開設在所述下圓盤(2)上的通孔(2.1)處，所述探針(4)可 沿著所述通孔(2.1)做上下滑動，所述上圓盤（1)的底部還設置有位移記錄機構(3)，所述位 移記錄機構(3)包括U型軸（13)、圓筒（12)、齒輪（10)、彈黃（11)、拉緊吊繩(9)、激光發射器 (14)、激光接收器(15)和計算機(6)，所述U型軸（13)的兩豎段固定安裝在所述上圓盤(1)的 底部，所述圓筒（12)繞其自身軸線轉動安裝在所述U型軸（13)的橫段上，所述彈黃(11)設置 在所述圓筒（12)內，其一端與所述U型軸（13)的橫段連接，其另一端與所述圓筒（12)的內壁 連接，所述彈黃（11)向所述圓筒（12)施加轉矩T，所述拉緊吊繩(9)的一端纏繞在所述圓筒 (12)的側壁上，所述拉緊吊繩(9)的另一端與所述下圓盤(2)固定連接，所述下圓盤(2)向所 述圓筒（12)施加轉矩r，r與T方向相反，且r略大于T，所述齒輪（10)與所述圓筒（12)同軸 設置且安裝在所述圓筒（12)的端部，所述齒輪（10)的輪齒位于所述圓筒（12)外，所述激光 發射器(14)和激光接收器(15)分別設置在所述齒輪(10)的兩側，所述激光接收器(15)從所 述齒輪（10)相鄰輪齒之間的間隙接收來自激光發射器(14)發射的激光信號，并將該激光信 號發送給計算機(6)。2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述探針(4)安裝在所述上圓盤（1)的中屯、 位置。3. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光接收器（15)安裝在所述U型軸的 豎段上，所述激光發射器(14)通過固定軸(8)安裝在所述上圓盤(1)的底部。4. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述計算機(6)與所述探針(4)連接，且控 制所述探針(4)低頻密鍵。5. -種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準測量方法，其特征在于，包括W下步驟： 51、 將W上任一權利要求所述的裝置放入鉆孔內，初始狀態的吊繩(7)和拉緊吊繩(9) 均處于拉緊狀態，下圓盤(2)的底面和探針(4)針頭位于同一水平面； 52、 在探針(4)逐漸落入沉渣底部的過程中，下圓盤(2)逐漸被沉渣托起，此時拉緊吊繩 (9)在彈黃（11)的作用下再次被拉緊，從而帶動圓筒（12)轉動，進而帶動齒輪（10)同步轉 動，齒輪（10)每轉動一個輪齒，激光接收器（15)則接收到一個來自激光發射器（14)發射的 激光信號，初始時刻激光接收器(15)的信號為0; 53、 當探針(4)下放到沉渣層底時，齒輪（10)轉動k個齒，則激光接收器（15)正好接收k 個激光信號，計算機(6)根據接收到的激光信號的個數，由下式計算得出下圓盤(2)上升的 高度H:八=^.了D，式中，η為齒輪(10)的輪齒個數，D為齒輪(10)的直徑。 巧
【文檔編號】E02D33/00GK105971035SQ201610497881
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】孫聰, 張勇, 鄧利明, 肖銘釗, 郭鵬, 劉莎, 安進新, 尹煉, 別璐
【申請人】武漢市市政建設集團有限公司, 武漢市市政路橋有限公司