一種懸浮式重錘測斜儀及測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及垂直度測量裝置及測量方法，主要用于測量鉆孔垂直度(傾斜度）的測 量器具，尤其設及一種帶懸浮裝置用于測量鉆孔傾斜度的組合測量器具。
【背景技術】
[0002] 垂直度是鉆孔施工過程中經常需要測量的一項重要指標，垂直度的優劣直接影響 鉆孔的施工質量。尤其在水利水電大巧安全監測工程，會遇到各種類型的鉆孔，如正垂孔、 倒垂孔、雙金屬標鉆孔、測溫鋼管標鉆孔等，運些鉆孔主要用來安裝精密監測設備，要求鉆 孔有效孔徑150~400之間，垂直度的要求非常高，現行行業規范要求傾斜度小于0.1%，而 大型水電站安全監測工程中超過100米的鉆孔已非常普遍，按100米計，垂直度偏差不能超 過IOcm,運樣的精度要求在常規鉆孔施工至少高了一個數量級。且鉆孔垂直度質量的好壞 直接影響鉆孔的成敗，如果鉆孔不符合要求，就會造成已鉆孔報廢再重新鉆孔，運樣的質量 事故會造成極大的經濟損失。因此，需要在鉆孔過程中經常檢測鉆孔的垂直度，一般要求每 鉆進Im~2m即應檢測一次。在W往施工中，通常使用較為簡陋的垂線測斜設備，測量范圍和 精度都難W滿足要求;或者使用非常昂貴的抗磁干擾測斜儀，測量效率非常低，直接影響施 工工期。為了適應如此高精度、高頻度的檢測要求，設計了一種操作快、精度高的懸浮式重 鍵測斜裝置。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種懸浮式重鍵測斜儀及測量方法，此測斜儀 針對垂直度要求非常高的鉆孔施工中需要高頻度、高精度檢測，通過此測斜儀為鉆孔施工 現場提供一種安裝便捷、數據準確可靠、滿足實時檢測需要高效高精度垂直度檢測裝置。
[0004] 為了實現上述的技術特征，本發明所采用的技術特征是:一種懸浮式重鍵測斜儀， 它包括卷揚電機，卷揚電機的卷揚筒上卷有鋼絲繩，鋼絲繩穿過固定在支撐平臺頂部的定 滑輪，所述支撐平臺的中部安裝有浮筒裝置，鋼絲繩穿過浮筒裝置，在鋼絲繩的末端連接有 線垂懸掛裝置，所述線垂懸掛裝置位于待測孔的內部，待測孔的進口位置設置有測量裝置。
[0005] 所述支撐平臺包括多根支撐腿，支撐腿的頂端通過交叉角鋼焊接有頂部平臺；所 述支撐腿的中間部位固定有中部平臺，中部平臺的中屯、加工有中屯、孔，中屯、孔的底部連接 有鋼髓，鋼髓的底端焊接有支撐板，所述支撐板的下端面固定有夾線器;所述頂部平臺的中 屯、垂直安裝有定滑輪。
[0006] 所述浮筒裝置包括外筒體，外筒體的中屯、設置有中屯、密封管，所述外筒體內部配 合設置有內筒體，內筒體的中屯、設置有定位空屯、柱，所述外筒體內部注有水，所述內筒體能 夠漂浮在水上。
[0007] 所述測量裝置包括橫向測量桿，橫向測量桿和縱向測量桿垂直固定，所述橫向測 量桿的上表面加工有滑槽，滑槽上通過滑動配合安裝有滑塊，滑塊上固定有縱向板尺，所述 橫向測量桿的邊緣固定有橫向板尺，所述橫向測量桿和縱向測量桿的交叉點設置為坐標原 點；所述縱向板尺和橫向板尺上都加工有刻度線，所述橫向測量桿和縱向測量桿為直角坐 柄系。
[0008] 所述線垂懸掛裝置包括連接頭，連接頭通過螺紋配合固定在螺桿的上頂部，連接 頭與鋼絲繩相連，所述螺桿上從上致下依次安裝有上對中圓盤、中間固定對中圓盤和下對 中圓盤，所述上對中圓盤通過上調節螺母固定在螺桿上;所述中間固定對中圓盤通過中調 節螺母固定在螺桿上;所述下對中圓盤通過下調節螺母固定在螺桿上;所述上對中圓盤和 下對中圓盤之間設置有六個均布的鋼帶尺彈黃片，所述鋼帶尺彈黃片的上端通過上銷釘較 接在上對中圓盤上，所述鋼帶尺彈黃片的下端通過下銷釘較接在下對中圓盤上;所述上對 中圓盤和中間固定對中圓盤之間安裝有=個均布的短調節螺桿;所述螺桿的末端通過螺紋 連接有重鍵。
[0009] 采用懸浮式重鍵測斜儀進行孔徑傾斜度測量方法，它包括W下步驟：
[0010] 1)安裝支撐平臺，搭建測量平臺，在位于鉆孔之后的待測孔正上方搭建測量平臺， 其中支撐平臺距離待測孔的高度為2m;
[0011] 2)安置浮筒裝置，將外筒體放置到支撐平臺的鋼髓中，使外筒體的中屯、和鋼髓的 軸屯、線保持一致，將外筒體內部加滿水，并使內筒體漂浮在水上；
[0012] 3)調整線垂懸掛裝置的直徑，使其與待測孔的孔徑相配合，并保證其能夠順利穿 過待測孔徑，
[0013] 4)掛鋼絲繩，將纏繞在卷揚電機的卷揚筒上的直徑1.0~1.2mm的不誘鋼絲繩通過 定滑輪，穿過安裝在支撐平臺上的浮筒裝置，再將鋼絲繩的末端與調整好直徑的線垂懸掛 裝置的連接頭相連，其中鋼絲繩上標注了刻度；
[0014] 5)求待測孔的孔口中屯、，在鉆孔孔口都設置導向管，并用混凝±加^固結，巧慢前 要對待測孔進行縱橫垂直四等分標定，并在混凝±上用油漆標注好四等分方向線，將測量 裝置的橫向測量桿和縱向測量桿分別對準四等分方向線，即可判定測量裝置的原點為鉆孔 孔口中屯、位置點；
[0015] 6)將測量裝置固定之后，分別將橫向測量桿和縱向測量桿作為坐標系的X軸和Y 軸，W測量裝置的原點作為坐標系的原點，并劃分標注好i、ii、m、iv象限；
[0016] 7)測量待測孔的不同高度的數據信息；
[0017] 8)根據步驟7)中的數據計算待測孔的傾斜度。
[0018] 所述步驟3)中線垂懸掛裝置的調節過程為：
[0019] 1)根據待測孔不同，通過調節鋼帶尺彈黃片彎曲半徑，從而達到改變不同測量孔 徑的目的，通過調節上調節螺母、中調節螺母和下調節螺母，松動上對中圓盤和下對中圓 盤，調節上下兩個對中圓盤與中間固定對中圓盤的距離從而改變鋼帶尺彈黃片彎曲半徑或 者直徑，進而調整已加工好的線垂懸掛裝置的直徑，調整后的直徑與待測孔的直徑接近一 致;并在線垂懸掛裝置的螺桿底部安裝重鍵，重鍵的重量根據鉆孔的深度計算，其計算公式 為:W含10(1+0.0化），其中W為重鍵重量，單位Kg;L為孔深，單位m;
[0020] 2)在掛好重鍵的線垂懸掛裝置上系好鋼絲繩，將其放入待測孔中進行鉆孔孔徑初 次試探，如能順利從孔口放到孔底，說明線垂懸掛裝置的直徑調整到位，反之，則需要將線 垂懸掛裝置的直徑重新進行調整，可將直徑調整至稍微小于鉆孔直徑0.5~1mm，再次進行 鉆孔孔徑初次試探，直至彈性導中器調整到位。
[0021] 所述步驟7)中不同高度數據信息的測量過程為：
[0022] 1)將掛好鋼絲繩的線垂懸掛裝置放入孔中，通過卷揚電機的卷揚筒慢慢下放鋼絲 繩，當放置2m處時停止放線，利用浮筒裝置上的夾線器將鋼絲繩夾緊，避免下滑，同時使浮 桶裝置中的內筒體不受力、不靠外筒體，在浮桶中處于自由狀態，當鋼絲繩靜止不動時，在 待測孔用測量裝置測定鋼絲繩至X、Y軸的距離，即為2m處鉆孔中屯、相對待測孔中屯、的坐標；
[0023] 2)松開夾線器，再次慢慢下放鋼絲繩，分別在4m、6m、8m……孔底測量出該位置鉆 孔中屯、相對與待測孔中屯、的坐標，即完成了孔斜測量。
[0024] 所述步驟8)計算過程為：
[00劇 1)通過將步驟7)中量測的坐標將Om、2m、4m、6m……各點投影到同一平面上，其中 Om時的孔口坐標{0，}，依次為{Li，（Xi，yi)}，其中i為測量的次數，Li為測量次數為i時的測 量深度，xi、y功測量深度為以時待測孔的中屯、在X、Y軸上的坐標；
[0026] 2) W各點位圓屯、、鉆孔半徑為半徑做圓，所有圓相交形成一公共區域；
[0027] 3)做公共區域的內切圓，標注出圓屯、并求出其坐標(x，y);
[002引 4)利用求出的坐標值，通過公式argsin(vV+rA)計算出來的角度即為整個鉆孔 的孔斜。
[0029] 本發明有如下有益效果：
[0030] 1、通過設置卷揚電機能夠對鋼絲繩進行拉伸，進而能夠方便的對線垂懸掛裝置進 行下放和上升，通過自動化控制能夠簡化操作，提高作業效率。
[0031] 2、通過設置支撐平臺能夠對整個吊裝系統進行支撐，而且保證了平臺的穩定性， 使其能夠平穩的支撐在待測孔的上方。
[0032] 3、通過定滑輪減少了鋼絲繩運行的摩擦力，同時保證能夠改變其鋼絲繩的運行方 向。
[0033] 4、通過在支撐平臺上設置浮筒裝置能夠保證整個線垂懸掛裝置保持垂直懸掛狀 態，進而保證其在水的浮力作用下保持受力平衡，避免內浮筒裝置靠近外浮筒或者其他側 壁，避免對線垂懸掛裝置的垂直懸掛狀態產生影響。
[0034] 5、通過調節線垂懸掛裝置能夠改變其直徑進而保證其能夠適應不同的待測孔的 直徑，在調節時通過旋動下調節螺母，進而改變下對中圓盤和上對中圓盤之間的距離，進而 改變鋼帶尺彈黃片的彎曲半徑，從而改變其直徑;也可W通過改變中間固定對中圓盤和上 對中圓盤之間的距離，來改變鋼帶尺彈黃片的彎曲半徑，進而改變其直徑使其適應不同的 待測孔。
[0035] 6、通過設置測量裝置能夠準確的測量鋼絲繩在下放到不同深度的待測孔時孔屯、 的坐標值。
[0036] 7、通過多次測量不同深度的待測孔時得到的中屯、孔坐標值能夠為后續的傾斜度 測量提供