一種鉆孔灌注樁沉渣厚度精準(zhǔn)測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種鉆孔灌注樁沉渣厚度精準(zhǔn)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(shè)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(gòu)，位移記錄機構(gòu)通過彈簧使拉緊吊繩始終處于拉緊狀態(tài)進(jìn)而帶動圓筒和齒輪轉(zhuǎn)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(fā)射器發(fā)射的激光信號，并將該激光信號發(fā)送給計算機。本發(fā)明可精確測量鉆孔灌注樁樁底沉渣厚度，從而對成孔的質(zhì)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(zhǔn)測量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于巖±工程技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準(zhǔn)測量裝置 及方法。
【背景技術(shù)】
[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(yōu) 點，已在橋梁、市政、公路等各類建筑工程中得到了廣泛應(yīng)用，因此，對灌注粧的施工質(zhì)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(xiàn)場環(huán)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(dāng)遇有厚砂層時，孔底還有一層 沉沙，運些孔底的沉淀物經(jīng)正反循環(huán)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(zhì)量的重要指標(biāo)之一，沉渣過厚會導(dǎo)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(zhì)量的關(guān)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(fā)射法。其中，重鍵法 應(yīng)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(fā)射法雖然測量精度有較大的提 升，但成本較高，設(shè)備保養(yǎng)維修較為麻煩。
[0004] 因此，研發(fā)成本低、精度高的孔底沉渣厚度測量裝置尤為重要，對促進(jìn)巖±力學(xué)的 發(fā)展具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對【背景技術(shù)】中孔底沉渣厚度測量方法的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種鉆孔 灌注粧沉渣厚度精準(zhǔn)測量裝置及方法，它結(jié)構(gòu)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(zhì)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(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準(zhǔn)測量裝置，該裝置包括通過多根吊繩連接的且平行 設(shè)置的上圓盤和下圓盤，所述上圓盤的底部垂直設(shè)置有一探針，所述探針底部的針頭位于 開設(shè)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(shè)置有位移記錄機構(gòu)，所述位移記錄機構(gòu)包括U型軸、圓筒、齒輪、彈黃、拉緊吊繩、激光發(fā) 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(zhuǎn)動安裝在所述U型軸的橫段上，所述彈黃設(shè)置在所述圓筒內(nèi)，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(nèi)壁連接，所述彈黃向所述圓筒施加轉(zhuǎn)矩T，所述 拉緊吊繩的一端纏繞在所述圓筒的側(cè)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(zhuǎn)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(shè)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(fā)射器 和激光接收器分別設(shè)置在所述齒輪的兩側(cè)，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(fā)射器發(fā)射的激光信號，并將該激光信號發(fā)送給計算機。
[0008] 按上述技術(shù)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(shù)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(fā)射器通 過固定軸安裝在所述上圓盤的底部。
[0010] 按上述技術(shù)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(yīng)的，本發(fā)明還提供一種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準(zhǔn)測量方法，包括W下步驟：
[0012] S1、將上述裝置放入鉆孔內(nèi)，初始狀態(tài)的吊繩和拉緊吊繩均處于拉緊狀態(tài)，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(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動齒輪同步轉(zhuǎn)動，齒輪每轉(zhuǎn)動一個輪 齒，激光接收器則接收到一個來自激光發(fā)射器發(fā)射的激光信號，初始時刻激光接收器的信 號為0;
[0014] S3、當(dāng)探針下放到沉渣層底時，齒輪轉(zhuǎn)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(jù)接收到的激光信號的個數(shù)，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(shù)，D為齒輪的直徑。
[0015] 本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明利用機械原理帶動齒輪轉(zhuǎn)動，并通過激光原理 讀取數(shù)字信號，減少了聲發(fā)射的投入，大幅度降低了成本;而且，本發(fā)明使用激光發(fā)射器和 激光接收器收發(fā)激光信號，測得的數(shù)據(jù)均是通過激光讀取的數(shù)字信號，受外界因素干擾小， 穩(wěn)定性更好，測量精度高；另外，本發(fā)明采用探針，使其針頭低頻密鍵直至到達(dá)沉渣底端，可 W有效的保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本發(fā)明可精確測量鉆孔灌注粧粧底沉渣厚度，從而對成 孔的質(zhì)量做出判斷，可有效地提高粧基的承載力，可廣泛應(yīng)于于鐵路、港口、公路、水利、高 層建筑等眾多巖±工程領(lǐng)域中。
【附圖說明】
[0016] 下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0017] 圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2為本發(fā)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(fā)明實施例中位移記錄機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖4為本發(fā)明實施例中齒輪的結(jié)構(gòu)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(gòu)、4-探針、5-導(dǎo)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(fā)射器、 15-激光接收器。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用W解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0023] 如圖1-圖4所示，一種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準(zhǔn)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(shè)置的上圓盤1和下圓盤2,上圓盤1的底部垂直設(shè)置有一 探針4,探針4底部的針頭位于開設(shè)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(shè)置有位移記錄機構(gòu)3,位移記錄機構(gòu)3包括U型軸13、圓筒12、齒輪 10、彈黃11、拉緊吊繩9、激光發(fā)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(zhuǎn)動安裝在U型軸13的橫段上，彈黃11設(shè)置在圓 筒12內(nèi)，其一端與U型軸13的橫段連接，其另一端與圓筒12的內(nèi)壁連接，彈黃11向圓筒12施 加轉(zhuǎn)矩T，拉緊吊繩9的一端纏繞在圓筒12的側(cè)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(zhuǎn)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(shè)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(fā)射器14和激光接收器15分別設(shè) 置在齒輪10的兩側(cè)，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(fā)射器14發(fā) 射的激光信號，并將該激光信號發(fā)送給計算機6。
[0024] 在本發(fā)明的優(yōu)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(wěn)定性。
[0025] 在本發(fā)明的優(yōu)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(fā)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(fā)射器固定方式簡單可 靠，進(jìn)一步降低成本。
[0026] 在本發(fā)明的優(yōu)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(fā)生小振幅密集震動，W使探針針頭順利達(dá)到沉渣底層。
[0027] 相應(yīng)的，如圖1、圖2所示，本發(fā)明還提供一種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準(zhǔn)測量方法， 包括W下步驟：
[0028] S1、將上述裝置放入鉆孔內(nèi)，初始狀態(tài)的吊繩7和拉緊吊繩9均處于拉緊狀態(tài)，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(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動齒輪10同步轉(zhuǎn)動，齒輪10 每轉(zhuǎn)動一個輪齒，激光接收器15則接收到一個來自激光發(fā)射器14發(fā)射的激光信號，初始時 刻激光接收器15的信號為0;
[0030] S3、當(dāng)探針4下放到沉渣層底時，齒輪10轉(zhuǎn)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(jù)接收到的激光信號的個數(shù)，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(shù)，為了滿足精度需求，齒輪數(shù)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(fā)明在具體應(yīng)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(gòu)、一根導(dǎo)線5、一臺計算及若干吊繩構(gòu)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(gòu)，該機構(gòu)由彈黃、U型軸、圓筒、齒輪、激光發(fā)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(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)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(qū)動圓筒繞著U型軸旋轉(zhuǎn)，使拉緊吊繩始終處于拉緊狀態(tài)，當(dāng)探針落入沉渣底部 時，下圓盤被沉渣托起，拉緊吊繩會經(jīng)彈黃作用再次被拉緊，此時圓筒跟著轉(zhuǎn)動。導(dǎo)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(dá)到沉渣底層。當(dāng)下圓盤上升時，彈黃會帶動圓筒旋轉(zhuǎn)直至拉緊吊 繩拉緊，在運個過程中，假設(shè)激光接收器會接收到k個從激光發(fā)射器發(fā)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(shù)，D為齒輪直徑，下圓盤上升的高 η 度郵Ρ為沉渣厚度。
[0032]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可W根據(jù)上述說明加 W改進(jìn)或變換， 而所有運些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種鉆孔灌注粧沉渣厚度精準(zhǔn)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(shè)置的上圓盤（1)和下圓盤（2)，所述上圓盤（1)的底部垂直設(shè)置有一探針 (4)，所述探針(4)底部的針頭位于開設(shè)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(shè)置有位移記錄機構(gòu)(3)，所述位 移記錄機構(gòu)(3)包括U型軸（13)、圓筒（12)、齒輪（10)、彈黃（11)、拉緊吊繩(9)、激光發(fā)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(zhuǎn)動安裝在所述U型軸（13)的橫段上，所述彈黃(11)設(shè)置 在所述圓筒（12)內(nèi)，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(nèi)壁 連接，所述彈黃（11)向所述圓筒（12)施加轉(zhuǎn)矩T，所述拉緊吊繩(9)的一端纏繞在所述圓筒 (12)的側(cè)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(zhuǎn)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(shè)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(fā)射器(14)和激光接收器(15)分別設(shè)置在所述齒輪(10)的兩側(cè)，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(fā)射器(14)發(fā)射的激光信號，并將該激光信 號發(fā)送給計算機(6)。2. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(fā)射器(14)通過固定軸(8)安裝在所述上圓盤(1)的底部。4. 根據(jù)權(quán)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(zhǔn)測量方法，其特征在于，包括W下步驟： 51、 將W上任一權(quán)利要求所述的裝置放入鉆孔內(nèi)，初始狀態(tài)的吊繩(7)和拉緊吊繩(9) 均處于拉緊狀態(tài)，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(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動齒輪（10)同步轉(zhuǎn) 動，齒輪（10)每轉(zhuǎn)動一個輪齒，激光接收器（15)則接收到一個來自激光發(fā)射器（14)發(fā)射的 激光信號，初始時刻激光接收器(15)的信號為0; 53、 當(dāng)探針(4)下放到沉渣層底時，齒輪（10)轉(zhuǎn)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(jù)接收到的激光信號的個數(shù)，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(shù)，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(fā)明人】孫聰, 張勇, 鄧?yán)? 肖銘釗, 郭鵬, 劉莎, 安進(jìn)新, 尹煉, 別璐
【申請人】武漢市市政建設(shè)集團(tuán)有限公司, 武漢市市政路橋有限公司