CN104567809A - 一种测量phc管桩斜桩倾角的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了测量PHC管桩斜桩倾角的装置及方法，属于土木工程测斜技术领域，测量PHC管桩斜桩倾角的装置包括一抗震三维测倾仪、一无线传输装置以及一控制中心，抗震三维测倾仪包括一个盒体以及设置于盒体内的重力加速度传感器、数据线、三维防震阻尼器，三维防震阻尼器的一端与盒体内壁固定连接，三维防震阻尼器的另一端与重力加速度传感器固定连接，盒体侧壁设有供数据线穿过的通孔，数据线的一端与重力加速度传感器固定连接，抗震三维测倾仪固定设置于导杆上，抗震三维测倾仪通过无线传输装置与控制中心实现数据的无线传输。该测量装置及方法，测量精度高且能够实现自动化测量，能够实现精确控制PHC管桩斜桩成桩后的倾斜率。

Description

一种测量PHC管桩斜桩倾角的装置及方法

技术领域

本发明属于土木工程测斜技术领域，尤其涉及一种测量PHC管桩斜桩倾角的装置及方法。

背景技术

PHC管桩斜桩是一种预应力高强度混凝土管桩，且该管桩与水平面的垂线有一定的夹角。因此，PHC管桩斜桩在同样的外荷载作用下所受的轴向力比竖桩所受的轴向力大，而其所受的横向力比竖桩所受的横向力小。为了使得PHC管桩斜桩的倾斜率符合设计要求，施工PHC管桩斜桩时需要测量其倾角。即在桩架的导向架上设置倾角仪，来控制打桩方向，使桩按照设计方位准确地贯入地层。目前常用的无线数字式双轴倾角测量系统，其主要是将无线电子加速度传感器安装在待测构件上进行倾角数据实时监测，再通过无线传输将构件倾角数据传输给无线数据采集终端，最后通过接口应用软件来显示实时测量数据。该系统虽然可测双轴倾角，但是在斜桩打桩施工中冲击锤施加的巨大冲击力会引起传感器的剧烈振动，进而造成倾角仪测量出的倾角值偏差很大，不能实现待测物体的双向三维倾斜的动态测量，不能提供精确的倾角超限预警。因此，提供一种实时测量PHC管桩斜桩施工过程中PHC管桩斜桩双轴倾斜角的装置及方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测量精度高且能够实现自动化测量PHC管桩斜桩倾角，从而精确控制PHC管桩斜桩成桩后的倾斜率的测量PHC管桩斜桩倾角的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种测量PHC管桩斜桩倾角的装置，设置于打桩机桩架的导杆上，所述测量PHC管桩斜桩倾角的装置包括一抗震三维测倾仪、一无线传输装置以及一控制中心，所述抗震三维测倾仪包括一个盒体以及设置于所述盒体内的重力加速度传感器、数据线、以及三维防震阻尼器，所述三维防震阻尼器的一端与所述盒体内壁固定连接，所述三维防震阻尼器的另一端与所述重力加速度传感器固定连接，所述盒体侧壁设有供所述数据线穿过的通孔，所述数据线的一端与所述重力加速度传感器固定连接，所述抗震三维测倾仪固定设置于所述导杆上，所述抗震三维测倾仪通过所述无线传输装置与所述控制中心实现数据的无线传输。

进一步地，所述无线传输装置包括无线发射装置和无线接收装置，所述无线发射装置接收所述数据线传输的倾角数据并转换后发送，所述无线接收装置用于接收所述无线发射装置发射的倾角数据并转换发送至所述控制中心。

进一步地，所述控制中心包括依次连接的数据处理模块以及显示装置，所述数据接收模块接收所述无线传输装置传输的所述倾角数据并传送至所述数据处理模块，所述数据处理模块将所述倾角数据进行分析处理后通过所述显示装置显示出来。

进一步地，所述控制中心还包括一个预报警模块。

进一步地，所述三维防震阻尼器为气弹簧阻尼器。

进一步地，所述盒体由金属材料制成。

进一步地，所述盒体的底部与所述导杆螺栓连接。

一种测量PHC管桩斜桩倾角的方法，包括如下步骤：

S101：提供测量PHC管桩斜桩倾角的装置；

S102：所述抗震三维测倾仪的倾角数据信号经过所述无线传输装置传输到所述控制中心，所述控制中心的数据处理模块对所述倾角数据信号进行处理，得到所述PHC管桩斜桩的倾角值，并通过所述显示装置显示出来。

进一步地，所述控制中心通过网络客户端与其他用户连接，在所述步骤S102之后，其他用户可以通过网络客户端查看和调用控制中心上的数据与数据处理结果。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明的测量PHC管桩斜桩倾角的装置及方法，在PHC管桩斜桩施工过程中，通过在打桩机桩架的导杆上安装抗震三维测倾仪，在三维防震阻尼器的作用下，削弱冲击锤对重力加速度传感器的冲击振动的影响，从而实现PHC管桩斜桩的三维倾斜角的实时精确测量，进而实现PHC管桩斜桩打桩过程中倾角的实时动态测量，最终通过无线传输装置将倾角实时传至控制中心，实现实时倾角测量数据的可视化。PHC管桩斜桩施工人员通过实时读取该倾角测量数据，实时对打桩机机架的导杆进行纠偏，从而将导杆的倾斜率保持在规范要求的范围内，从而能够防止PHC管桩在斜桩施工中出现侧向倾覆，最终实现精确控制PHC管桩斜桩成桩后的倾斜率。

2、利用测量PHC管桩斜桩倾角的装置进行测量，测量精度大大提高，避免了大量人力的投入，劳动强度大大降低，并可以根据需要同时连续不间断的进行观测，实时数据反馈，便于工程人员及时获取数据，从而有利于现场PHC管桩斜桩的质量控制；而且仪器误差小，受人工影响小，数据真实可靠。利用测量PHC管桩斜桩倾角的装置进行PHC管桩斜桩倾角的测量方法成本低，操作简便，全程倾角数据自动采集传输，节省采集时间及费用。

附图说明

图1是本发明一实施例中测量PHC管桩斜桩倾角的装置的安装示意图；

图2是本发明一实施例中测量PHC管桩斜桩倾角的装置中抗震侧倾仪的结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的测量PHC管桩斜桩倾角的装置及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

以下结合图1至图3详细说明本发明的测量PHC管桩斜桩倾角的装置的结构组成。

请参考图1至图3，一种测量PHC管桩斜桩10倾角的装置，设置于打桩机桩架的导杆20上，该装置包括一抗震三维测倾仪30、一无线传输装置40以及一控制中心50，抗震三维测倾仪30包括一个盒体31以及设置于盒体31内的重力加速度传感器32、数据线33、三维防震阻尼器34，三维防震阻尼器34的一端与盒体31内壁固定连接，三维防震阻尼器34的另一端与重力加速度传感器32固定连接，盒体31侧壁设有供数据线33穿过的通孔，数据线33的一端与重力加速度传感器32固定连接，抗震三维测倾仪30固定设置于导杆20上，抗震三维测倾仪30通过无线传输装置40与控制中心50实现数据的无线传输。

具体来说，本实施例中利用打桩机向地下土体中打入PHC管桩斜桩，在打桩机进行打桩施工过程中，在打桩机桩架的导杆20上固定设置一个测量PHC管桩斜桩倾角的装置，该装置中设有重力加速度传感器32来测量导杆20的倾角从而得出PHC管桩斜桩的倾角(PHC管桩斜桩的倾角与导杆20的倾角一致)，进而将PHC管桩斜桩的倾斜率控制在规范要求的范围内。然而，在施工时，冲击锤对PHC管桩斜桩施加的巨大冲击力会引起重力加速度传感器32产生剧烈振动，从而导致测量出的倾角值偏差大，不能有效地指导施工。因此，为了防止PHC管桩斜桩施工过程中的振动对重力加速度传感器32造成的影响，保证倾角测量的准确性，本实施例中在抗震三维测倾仪30的盒体31内壁与重力加速度传感器32之间设置三维防震阻尼器34。这样，在PHC管桩斜桩施工过程中，通过设置的三维防震阻尼器34来削弱冲击锤对重力加速度传感器32的冲击振动的影响，从而实现PHC管桩斜桩的三维倾斜角的实时精确测量。为了取材方便并节约成本，三维防震阻尼器34可以选择气弹簧阻尼器。

较佳地，考虑到PHC管桩斜桩的施工环境比较复杂，打桩施工时，测量PHC管桩斜桩倾角的抗震三维测倾仪30有可能粘上泥浆和灰尘，从而影响重力加速度传感器32的精度，因而重力加速度传感器32外部设置有盒体31将其包裹住。同时，为了增加盒体31的牢固性和抗压性，盒体31由金属材料制成。安装时，盒体31的底部与导杆20螺栓连接。当然，为了实现测量数据的可视化，盒体31内的重力加速度传感器32还设有一与数据线33相匹配的接口，用于将测量的倾角数据传送至盒体31外部的无线传输装置40，再进一步传递到控制中心50进行分析处理。此外，为了方便抗震三维测倾仪30与打桩机桩架导杆20通过螺栓固定连接，盒体31的底部还设有螺栓孔。

具体来说，无线传输装置40包括无线发射装置(图中未示出)和无线接收装置(图中未示出)，无线发射装置接收数据线33传输的倾角数据并转换后发送至无线接收装置，无线接收装置用于接收无线发射装置发射的倾角数据并转换发送至控制中心50。

控制中心50包括依次连接的数据处理模块(图中未示出)以及显示装置(图中未示出)，数据接收模块接收无线传输装置传输的倾角数据并传送至数据处理模块，数据处理模块将倾角数据进行分析处理后通过显示装置显示出来。

当然，为了更好地反馈倾角测量信息，可以在控制中心50设置一个监测数据预报警模块(图中未示出)，预报警模块包括一个自检装置和至少一个警报灯。自检装置用于检测PHC管桩斜桩打桩施工过程中，导杆20的倾角变化，并将倾角变化信息反馈给控制中心50。通过设定自检装置的检测时间和检测频率，将数据处理模块输出的导杆20的倾角偏差值与预设的操作参数比对，然后将检测结果反馈到警报灯上。当检测到导杆20正常移动时，警报灯显示绿色；当检测到导杆20停止移动时，警报灯显示黄色；当检测到导杆20的倾斜率偏离正常范围时，警报灯显示红色。其为对检测结果的最简单的直观反馈，也可以根据具体实施过程中的各种可能的状况进行多种设置，而不仅限于三种灯显示三种运作状况。

请继续参考图1至图3，本实施例还提供了一种测量PHC管桩斜桩倾角的方法。测量PHC管桩斜桩倾角的方法，包括如下步骤：

S101：提供测量PHC管桩斜桩倾角的装置，并固定到打桩机桩架的导杆20上；

S102：抗震三维测倾仪30的倾角数据信号经过无线传输装置40传输到控制中心50，控制中心50的数据处理模块对倾角数据信号进行处理，得到PHC管桩斜桩的倾角值，并通过显示装置显示出来。

较佳地，控制中心50通过网络客户端与其他用户连接，在所述步骤S102之后，其他用户可以通过网络客户端查看和调用控制中心50上的数据与数据处理结果。在本实施例中，控制中心50和其他用户的计算机上均安装所述网络客户端，控制中心50与客户端之间的数据、信号的传输是交互式的，可以通过客户端实现控制中心50的部分功能，控制中心50形成数据报表后，提供到客户端，方便用户查看数据；网络客户端的功能包含了现场测斜状态显示、数据采集设置、数据传输管理、数据后处理、数据分析等。

综上所述，本实施例提供的测量PHC管桩斜桩倾角的装置及方法，在PHC管桩斜桩施工过程中，通过在打桩机桩架的导杆上安装抗震三维测倾仪，在三维防震阻尼器的作用下，削弱冲击锤对重力加速度传感器的冲击振动的影响，从而实现PHC管桩斜桩的三维倾斜角的实时精确测量，进而实现PHC管桩斜桩打桩过程中倾角的实时动态测量，最终通过无线传输装置将倾角实时传至控制中心，实现实时测量数据的可视化。PHC管桩斜桩施工人员通过实时读取该倾角测量数据，实时对打桩机机架的导杆进行纠偏，从而将导杆的倾斜率保持在规范要求的范围内，从而能够防止PHC管桩在斜桩施工中出现侧向倾覆，最终实现精确控制PHC管桩斜桩成桩后的倾斜率。因此，利用测量PHC管桩斜桩倾角的装置进行测量，测量精度大大提高，避免了大量人力的投入，劳动强度大大降低，并可以根据需要同时连续不间断的进行观测，实时数据反馈，便于工程人员及时获取数据；而且仪器误差小，受人工影响小，数据真实可靠；而且数据便于查看，可在任何网络可以达到的地点查看数据，便于现场PHC管桩斜桩的质量控制。利用测量PHC管桩斜桩倾角的装置进行PHC管桩斜桩倾角的测量方法成本低，操作简便，全程自动采集传输，节省采集时间及费用。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定。本领域的技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种测量PHC管桩斜桩倾角的装置，设置于打桩机桩架的导杆上，所述测量PHC管桩斜桩倾角的装置包括一抗震三维测倾仪、一无线传输装置以及一控制中心，其特征在于，所述抗震三维测倾仪包括一个盒体以及设置于所述盒体内的重力加速度传感器、数据线、以及三维防震阻尼器，所述三维防震阻尼器的一端与所述盒体内壁固定连接，所述三维防震阻尼器的另一端与所述重力加速度传感器固定连接，所述盒体侧壁设有供所述数据线穿过的通孔，所述数据线的一端与所述重力加速度传感器固定连接，所述抗震三维测倾仪固定设置于所述导杆上，所述抗震三维测倾仪通过所述无线传输装置与

所述控制中心实现数据的无线传输。

2.如权利要求1所述的测量PHC管桩斜桩倾角的装置，其特征在于，所述无线传输装置包括无线发射装置和无线接收装置，所述无线发射装置接收所述数据线传输的倾角数据并转换后发送，所述无线接收装置用于接收所述无线发射装置发射的倾角数据并转换发送至所述控制中心。

3.如权利要求1所述的测量PHC管桩斜桩倾角的装置,其特征在于，所述控制中心包括依次连接的数据处理模块以及显示装置，所述数据接收模块接收所述无线传输装置传输的所述倾角数据并传送至所述数据处理模块，所述数据处理模块将所述倾角数据进行分析处理后通过所述显示装置显示出来。

4.如权利要求1所述的测量PHC管桩斜桩倾角的装置，其特征在于，所述控制中心还包括一个预报警模块。

5.如权利要求1所述的测量PHC管桩斜桩倾角的装置，其特征在于，所述三维防震阻尼器为气弹簧阻尼器。

6.如权利要求1所述的测量PHC管桩斜桩倾角的装置，其特征在于，所述盒体由金属材料制成。

7.如权利要求1所述的测量PHC管桩斜桩倾角的装置，其特征在于，所述盒体的底部与所述导杆螺栓连接。

8.一种测量PHC管桩斜桩倾角的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101：提供如权利要求1至7任一项所述的测量PHC管桩斜桩倾角的装置；

S102：所述抗震三维测倾仪的倾角数据信号经过所述无线传输装置传输到所述控制中心，所述控制中心的数据处理模块对所述倾角数据信号进行处理，得到所述PHC管桩斜桩的倾角值，并通过所述显示装置显示出来。

9.如权利要求8所述的测量PHC管桩斜桩倾角的方法，其特征在于，所述控制中心通过网络客户端与其他用户连接，在所述步骤S102之后，其他用户可以通过网络客户端查看和调用控制中心上的数据与数据处理结果。