CN105628744B - 一种可对现役高桩码头桩基外表面完整性检测的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测装置，属于测量技术领域。该检测装置包括自动行走系统、电阻检测成像系统、桩径自适应系统和水深测量系统。自动行走系统包括复位弹簧、滑轮、轻质瓶体、进排水水泵。电阻检测成像系统包括弹性电阻盒、数据分析成像模块。桩径自适应系统包括可伸缩的环形空心管、电动机。水深测量系统包括水压力测试仪、单片机。本发明检测现役的高桩码头桩基外表面完整性情况，装置可得出桩基完整性图像；解决了桩基在水下难以检测的问题，同时检测成像的原理为无损检测，对现役的桩基没有任何影响，可通过码头上人员的操作使得检测装置上下运动，进行自动检测，无需人员下水，保证人员的安全。

Description

一种可对现役高桩码头桩基外表面完整性检测的装置

技术领域

本发明涉及一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测的装置，能广泛应用于各种不同截面形状和尺寸的现役高桩码头桩基外表面完整性检测领域。

背景技术

高桩码头主要由桩基、上部结构和码头设备组成，在某些情况下还设有挡土结构和护坡，其主要适用于软土地基中，能承受较大的荷载，且挖方量较少，回填砂石用量亦较少，在沿海深水港口中应用较广泛。近些年来，由于海水的污染和船舶的冲击等，使得高桩码头桩基受到不同程度的损伤，同时再加上海水波浪的长时间侵蚀，高桩码头的桩基被侵蚀严重。

高桩码头的桩基检测和评估对于码头整体的安全性有着重要的意义，但由于高桩码头的桩基大部分位于水下，同时由于海水水质、水流情况的复杂，传统的水下检测装置或者人工检测都很难胜任，人工检测操作难度高，危险性极大。同时传统的检测装置无法实现自动行走功能，检测操作需要大量人工劳动力投入。这就使得效率低下，人工费用大幅度上升。因此，利用科学的方法，研制出合理的检测装置以实现高桩码头桩基表面完整性检测的自动化势在必行，且具有十分重要的社会经济价值和广阔的应用前景。

发明内容

针对现役高桩码头因传统检测装置无法实现沿桩基轴线自动行走和不同桩基截面尺寸及截面形状的限制在水面以下难以检测其表面完整性情况的问题，本发明提供了一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测的装置，该装置可以完成整根现役桩基的检测，不需要对桩基进行打孔等破坏，属于无损检测，适用于不同截面形状和不同截面尺寸的桩基检测。

为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测的装置，包括自动行走系统、电阻检测成像系统、桩径自适应系统和水深测量系统，其特征在于，

所述的自动行走系统由复位弹簧、滑轮、轻质瓶体、进排水水泵构成，轻质瓶体嵌固于环形空心管内，自动行走系统通过进排水水泵使得轻质瓶体内的水可以排空或者充满以使得整个装置上浮或下沉；滑轮经复位弹簧安装于环形空心管上，使滑轮在复位弹簧反力作用下与桩基表面紧密接触，同时滑轮可以沿环形空心管的环向滑动；

电阻检测成像系统包括弹性电阻盒和数据分析成像模块，弹性电阻盒由于复位弹簧伸缩量不同产生不同的电阻值，得到不同的电阻值后，通过分析成像模块得出桩基表面的法向位移；弹性电阻盒由电阻线和固定在复位弹簧上的电刷组成，另有两根导线，其中一根导线连接到电刷上，另外一根导线连接到当复位弹簧处于原长时远离电刷的电阻线一端，然后这两根导线接入数据分析成像模块中；复位弹簧在弹性电阻盒内伸缩时，复位弹簧长度发生变化，致使电刷在电阻线的位置变化，使得接入数据分析成像模块的电阻线长度发生变化，数据分析成像模块可以时时测出接入电路的电阻线阻值；由于电阻线单位长度阻值已知，数据分析成像模块可算出接入电阻线的长度，并测算出复位弹簧的伸缩量，得出桩基表面的法向位移；

桩径自适应系统包括可伸缩的环形空心管、电动机，根据高桩码头桩基的不同截面形状和不同截面尺寸，通过电动机的动力使得环形空心管伸缩，以保证滑轮紧密接触到桩基表面；

水深检测系统包括水压力测试仪和单片机；水压力测试仪安装在滑轮上，且水压力测试仪与弹性电阻盒在同一个水平高度上，水压力测试仪得出的水压力信号传送到单片机，由单片机得出目前装置所在水深深度。

前述的一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测的装置，滑轮沿环形空心管的环向滑动时，指的是滑动方向与环形空心管的环向一致，滑动时滑轮在桩基上滚动。

前述的一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测的装置，环形空心管通过采用不同截面面积的套管组合后实现收缩或伸长；通过导线给予电动机动力，电动机转动使得环形空心管的套管转动后收缩或者伸长，以此控制环形空心管到桩基表面的距离，使滑轮紧密接触到桩基的表面。

前述的一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测的装置，所述的装置设有防水保护结构。

以上四个系统的动力都是由水面上的导线引导各个模块的；由于该检测装置会在水下工作，所以作了防水保护。

可以检测现役的高桩码头的桩基，由于整个装置作了防水保护，无论是否在水面下，都可以检测，不需要人员下水检测。

利用弹簧伸缩量不同对应着不同的电阻值，由弹性电阻盒检测出电阻值进而就可以得出复位弹簧的伸缩量，复位弹簧的伸缩量是由桩基外表面的完整性情况决定。这样就可以检测桩基外表面的完整性情况。

自动行走系统可以控制检测装置在高桩码头桩基的外表面上下运动，以完成整根现役桩基的检测。

桩径自适应系统可以根据高桩码头桩基的不同截面形状和不同截面尺寸，通过电动机的动力使得环形空心管伸缩，进而保证上下运动系统的滑轮紧密接触到桩基表面。

通过水深测量系统中的水压力测试仪测得水压力，单片机将压力转换为相应的水深。

轻质瓶体嵌固于环形空心管内，这样可以减少不必要的空间，同时搬运检测装置时也轻便。

附图说明：

图 1 为发明的侧面剖视图；

图 2 为发明的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

根据图1-2，一种可对现役高桩码头桩基外表面完整性检测的装置，包括自动行走系统、电阻检测成像系统、桩径自适应系统和水深测量系统。

自动行走系统包括复位弹簧101、滑轮102、轻质瓶体103、进排水水泵104。轻质瓶体嵌固于环形空心管301内，自动行走系统通过进排水水泵使得轻质瓶体内的水可以排空或者充满，以达到改变装置的自重的目的。当自重小于装置受到的浮力时，装置开始上浮；当装置的自重大于装置所受到的浮力，装置开始下降。滑轮经复位弹簧安装于环向空心管上，使得滑轮可以在复位弹簧反力作用下与桩基表面紧密接触，同时滑轮可以在环形空心管上滑动，实现在当前检测平面上环向运动以检测桩基当前高度平面处各点的破损状况。

自动行走系统原理为：当轻质瓶体内水都排除时，检测装置因重力小于受到的浮力mg＜F_浮装置向上运动；当轻质瓶体内进入水时，装置的重力变大，这时重力大于受到的浮力mg＞F_浮装置向下运动。

电阻检测成像系统包括弹性电阻盒201和数据分析成像模块，弹性电阻盒由于复位弹簧伸缩量不同会产生不同的电阻值，得到不同的电阻值后，就通过分析成像模块得出桩基表面的法向位移情况，即桩基表面完整性情况。分析成像模块的原理是，复位弹簧的不同伸缩量对应着不同的阻值，得到阻值后，可以反向求出弹簧的伸缩量，进而得出桩基表面完整性情况。弹性电阻盒210是由电阻线105和固定在复位弹簧101上的电刷107组成，另有两根导线106，其中一根导线连接到电刷上，另外一根导线连接到当复位弹簧处于原长时远离电刷的电阻线一端，然后这两根导线接入数据分析成像模块中。复位弹簧101在弹性电阻盒201内伸缩时，复位弹簧长度发生变化，致使电刷与电阻线的接触位置变化，使得接入数据分析成像模块的电阻线长度发生变化，数据分析成像模块可以时时测出接入电路的电阻线阻值。由于电阻线单位长度阻值已知，数据分析成像模块即可算出接入电阻线的长度，就可算出复位弹簧101的伸缩量，得出桩基6表面的法向位移。

滑轮在桩基表面滚动时，遇到不平整面，这时复位弹簧就会被挤压或者在弹力的作用下伸长，这些长度的变化，就会引起弹性电阻盒内的电阻的变化，每一个长度对应一个电阻，电阻是可测的，这样就可得出弹簧的伸缩量，从而可以测试出这个不平整面的情况。

桩径自适应系统包括可伸缩的环形空心管、电动机302，该系统可以根据高桩码头桩基的不同截面形状和不同截面尺寸，通过电动机的动力使得环形空心管伸缩，进而保证的滑轮紧密接触到桩基表面。环形空心管伸缩的原理在于其采用不同截面面积的套管组合而成；本系统的电动机固定在环形空心管上，通过导线5给予电动机动力，电动机转动可使得环形空心管的套管转动（转动时，可能较小的套管旋转进入较大的套管内，以使环形空心管整体收缩，反之则伸长），以此来控制环形空心管到桩基表面的距离，使得自动行走系统的滑轮紧密接触到高桩码头桩基6的表面。

水深检测系统包括水压力测试仪401和单片机。水压力测试仪安装在滑轮上，使得与弹性电阻盒在同一个水平高度上，水压力测试仪得出的水压力信号传送到单片机，由单片机得出目前装置所在水深深度。

水压力测试仪检测到水压力为p通过公式

p=ρg h

得出

h=p /ρg

这样就可以通过单片机把压力转化为水深深度h。

以上四个系统的动力都是由水面上的导线引导各个模块的；由于该检测装置会在水下工作，所以作了防水保护。

可对现役高桩码头桩基外表面完整性的检测装置，可以检测现役的高桩码头的桩基，由于整个装置作了防水保护，无论是否在水面下，都可以检测，不需要人员下水检测。

可对现役高桩码头桩基外表面完整性的检测装置，利用弹性电阻盒测出不同电阻从而数据分析出完整性情况，不同于其他检测方式，本方法不需要对桩基进行打孔等破坏，属于无损检测。

可对现役高桩码头桩基外表面完整性的检测装置，自动行走系统可以控制检测装置在高桩码头桩基的外表面上下运动，以完成整根现役桩基的检测。

可对现役高桩码头桩基外表面完整性的检测装置，桩径自适应系统可以根据高桩码头桩基的不同截面形状和不同截面尺寸，通过电动机的动力使得环形空心管伸缩，进而保证自动行走系统的滑轮紧密接触到桩基表面。

可对现役高桩码头桩基外表面完整性的检测装置，通过水深测量系统中的水压力测试仪测得水压力，单片机将压力转换为相应的水深。

可对现役高桩码头桩基外表面完整性的检测装置，其特征在于轻质瓶体安置在环形空心管内，这样可以减少不必要的空间，同时搬运检测装置时也轻便。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测的装置，包括自动行走系统、电阻检测成像系统、桩径自适应系统和水深测量系统，其特征在于，

所述的自动行走系统由复位弹簧（101）、滑轮(102)、轻质瓶体(103)、进排水水泵(104)构成，轻质瓶体(103)嵌固于环形空心管(301)内，自动行走系统通过进排水水泵(104)使得轻质瓶体(103)内的水可以排空或者充满以使得整个装置上浮或下沉；滑轮(102)经复位弹簧(101)安装于环形空心管上，使滑轮在复位弹簧(101)反力作用下与桩基（6）表面紧密接触，同时滑轮(102)可以沿环形空心管（301）的环向滑动；

电阻检测成像系统包括弹性电阻盒（201）和数据分析成像模块，弹性电阻盒（201）由于复位弹簧（101）伸缩量不同产生不同的电阻值，得到不同的电阻值后，通过分析成像模块得出桩基（6）表面的法向位移；弹性电阻盒（210）由电阻线和固定在复位弹簧（101）上的电刷组成，另有两根导线，其中一根导线连接到电刷上，另外一根导线连接到当复位弹簧处于原长时远离电刷的电阻线一端，然后这两根导线接入数据分析成像模块中；复位弹簧（101）在弹性电阻盒（201）内伸缩时，复位弹簧长度发生变化，致使电刷在电阻线的位置变化，使得接入数据分析成像模块的电阻线长度发生变化，数据分析成像模块可以时时测出接入电路的电阻线阻值；由于电阻线单位长度阻值已知，数据分析成像模块可算出接入电阻线的长度，并测算出复位弹簧（101）的伸缩量，得出桩基（6）表面的法向位移；

桩径自适应系统包括可伸缩的环形空心管（301）、电动机（302），根据高桩码头桩基的不同截面形状和不同截面尺寸，通过电动机的动力使得环形空心管（301）伸缩，以保证滑轮（102）紧密接触到桩基表面；

水深检测系统包括水压力测试仪（401）和单片机；水压力测试仪（401）安装在滑轮（102）上，且水压力测试仪（401）与弹性电阻盒（201）在同一个水平高度上，水压力测试仪（401）得出的水压力信号传送到单片机，由单片机得出目前装置所在水深深度。

2.根据权利要求1所述的一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测的装置，其特征在于，滑轮(102)沿环形空心管（301）的环向滑动时，指的是滑动方向与环形空心管的环向一致，滑动时滑轮（102）在桩基上（6）滚动。

3.根据权利要求1所述的一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测的装置，其特征在于，环形空心管（301）通过采用不同截面面积的套管组合后实现收缩或伸长；通过导线（5）给予电动机动力，电动机（302）转动使得环形空心管（301）的套管转动后收缩或者伸长，以此控制环形空心管（301）到桩基表面的距离，使滑轮（102）紧密接触到桩基的表面。

4.根据权利要求1所述的一种可对现役高桩码头桩基外表面进行完整性检测的装置，其特征在于，所述的装置设有防水保护结构。