CN103215973A - 一种测量预制桩倾斜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量预制桩倾斜的方法，操作步骤为：一在预制桩上部设一槽口，预制桩在地基立稳后，将检测发送器挂在槽口上；检测发送器为长方体，在长方体内壁两个竖直面上分别装一个加速度计；二打开检测发送器开关测量预制桩倾斜状态，打开与检测发送器配套的移动接收器开关，接收检测发送器发送的信息；三移动接收器接收检测发送器发送的数据，通过移动接收器上的表盘读出基桩倾斜方向θ，从显示器上读出基桩倾斜角ɑ；四对预制桩纠斜后继续打入预制桩，在预制桩上挂的检测发送器快接触土体前将其取下，用于下一个预制桩施工检测。本方法操作简单，使用的检测发送器和移动接收器，结构简单，跟随施工进行动态测量，对预制桩施工起指导作用。

Description

一种测量预制桩倾斜的方法

技术领域

本发明涉及一种测量预制桩倾斜的方法。

背景技术

随着我国城市规模的不断扩大，越来越多的高层建筑物都面临在软土地基上修建的难题。预制桩基础因其主要通过桩侧的摩阻力和桩端阻力来承担上部建筑物荷载，加之本身又具有较大的整体性和刚度能够承受很大的竖向荷载，这使得它能很好地满足高层建筑物的承载力要求和沉降要求，而成为软土地区高层建筑物的主要基础形式。但是随着预制桩基础的不断推广应用，也带来了一些问题。如由于场地不平、打桩机本身倾斜等原因导致打桩沉入过程中会产生倾斜，如果桩倾斜过大则会影响桩的承载力，甚至使预制桩报废，造成巨大的经济损失。因此，开发一种能够实时检测预制桩倾斜度的仪器和方法显得尤为重要。在本发明之前，倾角测量装置，如2012年公开的中国专利“桩基倾斜实时检测预警系统”，采用测斜传感器和陀螺仪传感器安装在桩基上，和基桩一起打入地下，并通过导线引出，连接到信号采集器上，以此对基桩倾斜进行实时检测。但是导线的设置，将导致基桩施工的不便，且将测斜传感器和陀螺仪传感器安装在基桩中一起打入土中，无疑增加了基桩施工成本，由于不能回收利用，故也是对资源的一种浪费。因此对于预制桩的施工，还需要开发一种操作方便的测量预制桩倾斜的方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决已有技术存在的问题，而提供一种操作方便的测量预制桩倾斜的方法，且测量方法中配合使用的装置能实时检测预制桩倾斜度、可重复利用、造价低廉、不影响施工。

本发明为了实现上述目的，所采取的技术方案为：提供一种测量预制桩倾斜的方法，操作步骤如下：

步骤一：在预制桩的上部设置一个槽口，先将预制桩打入地基，预制桩立稳后将检测发送器通过挂钩挂在槽口上；所述的检测发送器外形为长方体，长方体的后侧设有所述的挂钩，在长方体外侧的顶部和前侧分别设有发送天线和发送器开关；在长方体内壁的两个竖直面上分别安装加速度计A、加速度计B，在长方体内还安装有AD转换器、微处理器F、无线发送模块和电源模块；

步骤二：打开检测发送器的发送器开关开始测量预制桩倾斜状态，打开与检测发送器配套的移动接收器的接收器开关，接收检测发送器发送的预制桩倾斜状态信息；所述的移动接收器为手持式接收器，移动接收器的前端设有接收天线，移动接收器的上层面板上设有带指针的表盘，显示角度的显示屏，还设有操作面板，操作面板上设有接收器开关，面板的背面设计有用于安装接收数据的电路小盒；

步骤三：继续打入预制桩，施工过程中检测发送器中的加速度计A、加速度计B感应出倾斜状态下重力加速度在其敏感轴上的分量，输出电压信号，电压信号通过AD转换器转换成数字信号，微处理器F对数字信号进行反三角函数运算，分别计算出加速度计A、加速度计B所在面与铅锤面的夹角γ和β；微处理器F根据计算出的γ和β，再通过三角函数关系式运算，得到预制桩倾斜的偏斜角ɑ和偏斜的方位θ，微处理器F通过无线发送模块、发送天线将预制桩偏斜角ɑ和偏斜的方位θ的信息发送出去；移动接收器通过接收天线和无线接收模块接收检测发送器发送的预制桩倾斜状态的数据，通过移动接收器上的表盘读出基桩倾斜方向θ，从显示器上读出基桩倾斜角ɑ；

步骤四：对预制桩采取纠偏纠斜措施后，继续进行打入预制桩的施工，在预制桩上挂的检测发送器快接触土体前，将检测发送器取下，用于下一个预制桩施工过程的检测。

本发明测量预制桩倾斜的方法步骤一中所述长方体的检测发送器中安装的加速度计A与加速度计B分别与AD转换器连接，AD转换器与微处理器F、无线发送模块串接，无线发送模块与发送天线连接，电源模块向AD转换器、微处理器F、无线发送模块供电；发送器开关与电源模块连接。

本发明测量预制桩倾斜的方法，步骤一中所述加速度计A与加速度计B型号为MS9002D。

本发明测量预制桩倾斜的方法，步骤二中所述配套的移动接收器背面设计的电路小盒内含有无线接收模块、微处理器S、电源模块及与表盘、显示屏和操作面板连接的导线，接收天线与无线接收模块连接，无线接收模块、操作面板、表盘和显示屏分别与微处理器S连接，接收器开关与电源模块连接，移动接收器通过接收天线和无线接收模块接收检测发送器发送的预制桩倾斜状态的数据，并通过移动接收器上的表盘显示基桩倾斜的方向，通过显示器显示出基桩倾斜角度。

本发明测量预制桩倾斜的方法在施工中对预制桩倾斜进行检测与测量时，需要在被测量的预制桩上部设1个槽口，将本发明所述的长方体的检测发送器钩挂在预制桩槽口上，由于在长方体内壁的两个竖直面上分别安装有加速度计，通过加速度计感应出倾斜状态下重力加速度在其敏感轴上的分量，输出电压信号，电压信号通过AD转换器转换成数字信号，微处理器对数字信号进行反三角函数运算计算出所在倾斜面与铅锤面的夹角γ和β，γ和β的换算公式为：

$\mathrm{\γ}=\arcsin \left(\frac{g_{\mathrm{AV}}}{g}\right)$

$\mathrm{\β}=\arcsin \left(\frac{g_{\mathrm{BV}}}{g}\right)$

其中：g_AV、g_BV分别为两加速度计感应到的垂直于倾斜轴的重力加速度分量，g为重力加速度常量。

微处理器F通过β和γ这两个夹角，再次分别计算出长方体XY面相对于大地参考系水平面的倾斜角和Z轴在大地参考系水平面投影线相对于X轴正方向的夹角，微处理器F进行换算公式如下：

$\mathrm{\α}=\arccos (\cos \mathrm{\β}\·\sqrt{1-{\left(\frac{\cos \mathrm{\γ}}{\cos \mathrm{\β}}\right)}^2})$

$\mathrm{\θ}=\arctan (\frac{\sin \mathrm{\β}}{\cos \mathrm{\γ}}\·\sqrt{{\cos }^2\mathrm{\β}-{\cos }^2\mathrm{\γ}})$

得到的ɑ、θ即为所要测量的预制桩偏斜角和偏斜的方位。检测发送器通过无线发送模块和发送天线将计算出的预制桩倾斜状态的数据发送出去。

所述的移动接收器与检测发送器是配套的，本发明在移动接收器上设操作面板，是为了解决在预制桩不同的施工场合需要设置不同的参数时，使用操作面板输入设置的参数，如需要设置报警参数，就可以通过操作面板输入报警参数等。

本发明的测量预制桩倾斜的方法与现有技术相比，有益效果是：

1）由于本发明的测量预制桩倾斜的方法操作特别简单，本方法中使用的配套的检测发送器和移动接收器，体积小巧，检测发送器是安装在预制桩外表面，将检测发送器开关打开即可进行实时检测，检测发送器的安装不会对工程施工产生影响。

2）本发明方法中使用的配套的检测发送器和移动接收器，结构简单，制造和使用也属于成熟技术，造价低廉。

3）本发明的测量预制桩倾斜的方法能方便快捷地对施工中的基桩进行实时检测，对基桩的施工可起指导作用。在预制桩施工后期，在预制桩完全打入土中前将本发明中使用的检测发送器取下，检测发送器和移动接收器可以重复使用，极大地节约了施工成本。

附图说明

图1为本发明的方法中使用的检测发送器钩挂在预制桩上的状态示意图。

图2为本发明的方法中使用的检测发送器结构示意图。

图3为本发明的方法中使用的检测发送器的外观结构示意图。

图4为本发明的方法中使用的移动接收器的正面外观结构示意图。

图5为本发明的方法中使用的检测发送器的电路结构方框示意图。

图6为本发明的方法中使用的移动接收器的电路结构方框示意图。

上述图中：1-加速度计A、2-加速度计B、3-AD转换器、4-无线发送模块、5-微处理器F、6-检测发送器、7-发送天线、8-挂钩、9-发送器开关、10-接收天线、11-指针、12-表盘、13-显示屏、14-操作面板、15-移动接收器、16-接收器开关、17-预制桩、18-槽口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：本发明的一种测量预制桩倾斜的方法，其操作步骤如下：

步骤一：在预制桩的上部设置一个槽口18，先将预制桩打入地基，预制桩立稳后将检测发送器6通过挂钩8挂在槽口18上，所述的检测发送器6外形为长方体，长方体的后侧设有所述的挂钩8，在长方体的外侧的顶部和前侧分别设有发送天线7和发送器开关9；在长方体内壁的两个竖直面上分别安装加速度计A1、加速度计B2，在长方体内还安装有AD转换器3、微处理器F5、无线发送模块4和电源模块。

步骤二：打开检测发送器6的发送器开关9开始测量预制桩17的倾斜状态，打开与检测发送器6配套的移动接收器15的接收器开关16，接收检测发送器6发送的预制桩倾斜状态信息；所述的移动接收器15为手持式接收器，移动接收器15的前端设有接收天线10，移动接收器15的上层面板上设有带指针11的表盘12，显示角度的显示屏13，还设有操作面板14，操作面板14上设有接收器开关16，面板的背面设计有用于安装接收数据的电路小盒。

步骤三：进行打入预制桩17的施工，施工过程中检测发送器6中的加速度计A1、加速度计B2感应出倾斜状态下重力加速度在其敏感轴上分量，输出电压信号，电压信号通过AD转换器3转换成数字信号，微处理器F5对数字信号进行反三角函数运算分别计算出加速度计A1、加速度计B2所在面与铅锤面的夹角γ和β；微处理器F5根据计算出的γ和β，再次进行三角函数运算得到预制桩17倾斜的偏斜角ɑ和偏斜的方位θ，微处理器F5通过无线发送模块4、发送天线7将预制桩偏斜角ɑ和偏斜的方位θ的信息发送出去；移动接收器15接收检测发送器6的信息，通过移动接收器15上的表盘12读出基桩倾斜方向θ，从显示器13上读出基桩倾斜角ɑ。

步骤四：对预制桩17采取纠偏纠斜措施后，继续进行打入预制桩17的施工，在预制桩上挂的检测发送器6快接触土体前，将检测发送器6取下，用于下一个预制桩施工过程的检测。

本发明的测量预制桩倾斜的方法操作特别简单，方法中使用的配套的检测发送器和移动接收器，结构简单，体积小巧，制作方便，造价低廉，安装在预制桩外表面，可随施工进程进行动态测量，对预制桩的施工起指导作用。

Claims (4)

1.一种测量预制桩倾斜的方法，其特征在于：操作步骤如下：

步骤一：在预制桩的上部设置一个槽口，先将预制桩打入地基，预制桩立稳后将检测发送器通过挂钩挂在槽口上；所述的检测发送器外形为长方体，长方体的后侧设有所述的挂钩，在长方体外侧的顶部和前侧分别设有发送天线和发送器开关；在长方体内壁的两个竖直面上分别安装加速度计A、加速度计B，在长方体内还安装有AD转换器、微处理器F、无线发送模块和电源模块；

步骤二：打开检测发送器的发送器开关开始测量预制桩倾斜状态，打开与检测发送器配套的移动接收器的接收器开关，接收检测发送器发送的预制桩倾斜状态信息；所述的移动接收器为手持式接收器，移动接收器的前端设有接收天线，移动接收器的上层面板上设有带指针的表盘，显示角度的显示屏，还设有操作面板，操作面板上设有接收器开关，面板的背面设计有用于安装接收数据的电路小盒；

步骤三：继续打入预制桩，施工过程中检测发送器中的加速度计A、加速度计B感应出倾斜状态下重力加速度在其敏感轴上的分量，输出电压信号，电压信号通过AD转换器转换成数字信号，微处理器F对数字信号进行反三角函数运算，分别计算出加速度计A、加速度计B所在面与铅锤面的夹角γ和β；微处理器F根据计算出的γ和β，再通过三角函数关系式运算，得到预制桩倾斜的偏斜角ɑ和偏斜的方位θ，微处理器F通过无线发送模块、发送天线将预制桩偏斜角ɑ和偏斜的方位θ的信息发送出去；移动接收器通过接收天线和无线接收模块接收检测发送器发送的预制桩倾斜状态的数据，通过移动接收器上的表盘读出基桩倾斜方向θ，从显示器上读出基桩倾斜角ɑ；

步骤四：对预制桩采取纠偏纠斜措施后，继续进行打入预制桩的施工，在预制桩上挂的检测发送器快接触土体前，将检测发送器取下，用于下一个预制桩施工过程的检测。

2.根据权利要求1所述的一种测量预制桩倾斜的方法，其特征在于：步骤一中所述长方体的检测发送器中安装的加速度计A与加速度计B分别与AD转换器连接，AD转换器与微处理器F、无线发送模块串接，无线发送模块与发送天线连接，电源模块向AD转换器、微处理器F、无线发送模块供电；发送器开关与电源模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种测量预制桩倾斜的方法，其特征在于：步骤一中所述加速度计A与加速度计B型号为MS9002D。

4.根据权利要求1所述的一种测量预制桩倾斜的方法，其特征在于：步骤二中所述配套的移动接收器背面设计的电路小盒内含有无线接收模块、微处理器S、电源模块及与表盘、显示屏和操作面板连接的导线，接收天线与无线接收模块连接，无线接收模块、操作面板、表盘和显示屏分别与微处理器S连接，接收器开关与电源模块连接。

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