CN105926622A - 设有校准机构的钻孔护筒导向装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设有校准机构的钻孔护筒导向装置及控制方法，包括上支架，下支架，设于上支架、下支架之间的若干条支撑柱，控制器，数字水准仪，激光发射器、激光接收器和喇叭；上支架包括矩形框，设于矩形框内的两条横向杆，分别与两条横向杆两端连接的两条纵向杆，设于每条横向杆和矩形框的与横向杆对应的边框上的纵向校准机构，设于每条纵向杆和矩形框的与纵向杆对应的边框上的横向校准机构；控制器分别与数字水准仪、激光发射器、激光接收器和喇叭电连接，下支架与上支架的结构相同。本发明具有可有效控制钻孔护筒的垂直度，施工效率高的特点。

Description

设有校准机构的钻孔护筒导向装置及控制方法

技术领域

本发明涉及钻孔灌注桩施工技术领域，尤其是涉及一种可有效控制钻孔护筒的垂直度，提高施工效率的设有校准机构的钻孔护筒导向装置。

背景技术

钻孔护筒插打是钻孔灌注桩施工过程中的一道重要工序，目前主流钻孔护筒插打主要是靠两台经纬仪在90度直角两个方向控制，在插打过程中必须全程监控，功效极低。甚至只是简单的目测直接插打，很容易导致钻孔护筒插打垂直度不符要求，超出规范1％的要求，可能会导致钻头被护筒底卡住。

钻孔护筒下放速度极慢，功效极低，且在护筒插打过程中需要一直观测；若履带吊、指挥人员、作业人员配合不好的话，很容易因钻孔护筒偏位而重新插打。

中国专利授权公开号：CN203668935U，授权公开日2014年6月25日，公开了一种钢护筒导向架，包括长方体的框架，所述框架由4条竖杆、及连接在竖杆之间的多条横杆组成，所述多条横杆由上至下布置在3层以上的不同水平面内，每层横杆围合成矩形，所述横杆上设有可向框架内侧伸出的钢护筒定位凸起。该发明的不足之处是，稳定性差，钻孔护筒的垂直度无法保证。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的钢护筒导向架稳定性差，钻孔护筒的垂直度无法保证，效率低的不足，提供了一种可有效控制钻孔护筒的垂直度，提高施工效率的设有校准机构的钻孔护筒导向装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种设有校准机构的钻孔护筒导向装置，包括上支架，下支架，设于上支架、下支架之间的若干条支撑柱，控制器，数字水准仪，激光发射器、激光接收器和喇叭；上支架包括矩形框，设于矩形框内的两条横向杆，分别与两条横向杆两端连接的两条纵向杆，设于每条横向杆和矩形框的与横向杆对应的边框上的纵向校准机构，设于每条纵向杆和矩形框上的2个横向校准机构；控制器分别与数字水准仪、激光发射器、激光接收器和喇叭电连接，下支架与上支架的结构相同。

本发明的钻孔护筒导向装置是一个立体支架结构，设定上支架、下支架的2条横向杆和2条纵向杆所围成的结构均为导向结构，在地面的设计孔位中心处放置激光发射器，将钻孔护筒放入上支架、下支架的导向结构内的地面上，在钻孔护筒上端安装激光接收器；

控制器控制激光发射器发射激光信号，同时钻孔平台移动钻孔护筒的位置，激光接收器检测激光信号，当控制器获知激光接收器检测到激光信号时，控制器控制喇叭发出设计孔位中心对准的语音信息；工作人员控制钻孔平台停止移动钻孔护筒；

工作人员调节上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构，使上支架、下支架的2个横向校准机构均分别从左侧和右侧顶紧钻孔护筒，使上支架、下支架的2个纵向校准机构均分别从前侧和后侧顶紧钻孔护筒；

工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，当垂直度满足要求时，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构；

钻孔平台对钻孔护筒进行持续插打，钻孔平台检测钻孔护筒上端的高度，当钻孔护筒上端达到设计标高时，钻孔平台停止插打钻孔护筒。

钻孔护筒插打完成后，采用数字水准仪对垂直度进行复测。

因此，本发明具有垂直度高，施工效率高，钻头不会被护筒底卡住，稳定性高，安全性好的特点。

作为优选，每个横向校准机构和纵向校准机构均包括导向筒、设于导向筒前部的滚轮支架、设于滚轮支架的转轴上的滚轮，设于导向筒后部的限位板和设于限位板上的螺杆；滚轮支架后部设有套管，螺杆的前端设有环形凹槽，设于套管后部的环形边嵌入环形凹槽中，环形边与环形凹槽滑动连接，螺杆与限位板螺纹配合连接；钻孔护筒上设有与每个滚轮相对应的压力传感器，每个压力传感器均与控制器电连接，导向筒与滚轮支架滑动连接，导向筒上设有两条导向槽，滚轮支架上设有与两条导向槽配合的滑块。

当转动螺杆后部，螺杆会相对于限位板前后伸缩运动，螺杆会推动滚轮支架相对于导向筒前后移动，从而带动滚轮靠近或远离钻孔护筒。

作为优选，所述滚轮采用高强度塑料制成，滚轮两端至中部的横截面积逐渐减少；滚轮上设有防滑纹。

作为优选，2条横向杆与2条纵向杆相交所构成的导向结构的各个内角上均设有三角形加强板；上支架、下支架之间的间距大于2m。

作为优选，上支架、下支架和各条支撑柱均采用双拼槽钢制成；支撑柱为12条，其中6条支撑柱与上下支架的交接角上均设有三角形加强板。

一种基于设有校准机构的钻孔护筒导向装置的控制方法，包括如下步骤：

(6-1)工作人员将钻孔护筒导向装置固定在钻孔平台的设计桩位处，在地面的设计孔位中心处放置激光发射器，钻孔平台与控制器电连接；

(6-2)设定上支架、下支架的2条横向杆和2条纵向杆所围成的结构均为导向结构，钻孔平台将钻孔护筒放入上支架、下支架的导向结构内的地面上，设计孔位中心位于钻孔护筒内的地面上，在钻孔护筒上端安装激光接收器，使激光接收器位于钻孔护筒横截面圆心处；

(6-3)控制器控制激光发射器发射激光信号，钻孔平台移动钻孔护筒的位置，激光接收器检测激光信号，当控制器获知激光接收器检测到激光信号时，控制器控制喇叭发出设计孔位中心对准的语音信息；听到设计孔位中心对准的语音信息后，工作人员控制钻孔平台停止移动钻孔护筒；

(6-4)在控制器确认激光接收器能够检测到激光信号的前提下，工作人员调节上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构，使上支架、下支架的2个横向校准机构均分别从左侧和右侧顶紧钻孔护筒，使上支架、下支架的2个纵向校准机构均分别从前侧和后侧顶紧钻孔护筒；

(6-5)工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，当控制器确定垂直度小于B时，控制器控制喇叭发出垂直度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构；将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔护筒上取下；

(6-6)控制器中设有钻孔护筒的设计标高，钻孔平台对钻孔护筒进行持续插打，钻孔平台检测钻孔护筒上端的高度，当钻孔护筒上端达到设计标高时，喇叭发出达到设计标高的语音信息，钻孔平台停止插打钻孔护筒。

作为优选，每个横向校准机构和纵向校准机构均包括导向筒、设于导向筒前部的滚轮支架、设于滚轮支架的转轴上的滚轮，设于导向筒后部的限位板和设于限位板上的螺杆；滚轮支架后部设有套管，螺杆的前端设有环形凹槽，设于套管后部的环形边嵌入环形凹槽中，环形边与环形凹槽滑动连接，螺杆与限位板螺纹配合连接；钻孔护筒上设有与每个滚轮相对应的压力传感器，每个压力传感器均与控制器电连接；所述步骤(6-5)由如下步骤替换：

控制器中设有误差阈值e，工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，每个压力传感器检测滚轮对钻孔护筒的压力值A，控制器计算各个压力值的平均值A_p，当垂直度小于B并且每个压力传感器检测的压力值A均满足时，控制器控制喇叭发出垂直度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构；将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔护筒上取下。

作为优选，B为0.4％至0.6％。

因此，本发明具有如下有益效果：可有效控制钻孔护筒的垂直度，施工效率高，安全性好，稳定性高。

附图说明

图1是本发明的上支架的一种结构示意图；

图2是本发明的一种结构示意图；

图3是本发明的一种原理框图；

图4是本发明的一种流程图；

图5是本发明的滚筒的一种结构示意图。

图中：上支架1、下支架2、支撑柱3、三角形加强板4、钻孔护筒5、控制器6、数字水准仪7、激光发射器8、激光接收器9、喇叭10、矩形框11、横杆12、纵向杆13、校准机构14、压力传感器15、钻孔平台16、导向筒141、滚轮支架142、滚轮143、限位板144、螺杆145。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示的实施例是一种设有校准机构的钻孔护筒导向装置，包括上支架1，下支架2，设于上支架、下支架之间的12条支撑柱3，控制器6，数字水准仪7，激光发射器8、激光接收器9和喇叭10；上支架包括矩形框11，设于矩形框内的两条横向杆12，分别与两条横向杆两端连接的两条纵向杆13，设于每条横向杆和矩形框的与横向杆对应的边框上的纵向校准机构14，设于每条纵向杆和矩形框上的2个横向校准机构；如图3所示，控制器分别与数字水准仪、激光发射器、激光接收器和喇叭电连接，下支架与上支架的结构相同。

滚轮采用高强度塑料制成，滚轮两端至中部的横截面积逐渐减少；滚轮上设有防滑纹。

2条横向杆与2条纵向杆相交所构成的导向结构的各个内角上均设有三角形加强板4；上支架、下支架之间的间距为2.5m。

如图2所示，上支架、下支架和各条支撑柱均采用双拼槽钢制成；支撑柱为12条，其中6条支撑柱与上下支架的交接角上均设有三角形加强板4。

如图4所示，一种基于设有校准机构的钻孔护筒导向装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤100，安装钻孔护筒导向装置和激光发射器

工作人员将钻孔护筒导向装置固定在如图3所示的钻孔平台16的设计桩位处，在地面的设计孔位中心处放置激光发射器，钻孔平台与控制器电连接；

步骤200，放置钻孔护筒和激光接收器

设定上支架、下支架的2条横向杆和2条纵向杆所围成的结构均为导向结构，钻孔平台将如图1所示的钻孔护筒5放入上支架、下支架的导向结构内的地面上，设计孔位中心位于钻孔护筒内的地面上，在钻孔护筒上端安装激光接收器，使激光接收器位于钻孔护筒横截面圆心处；

步骤300，钻孔护筒与设计孔位中心对准

控制器控制激光发射器发射激光信号，钻孔平台移动钻孔护筒的位置，激光接收器检测激光信号，当控制器获知激光接收器检测到激光信号时，控制器控制喇叭发出设计孔位中心对准的语音信息；听到设计孔位中心对准的语音信息后，工作人员控制钻孔平台停止移动钻孔护筒；

步骤400，固定钻孔护筒

在控制器确认激光接收器能够检测到激光信号的前提下，工作人员调节上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构，使上支架、下支架的2个横向校准机构均分别从左侧和右侧顶紧钻孔护筒，使上支架、下支架的2个纵向校准机构均分别从前侧和后侧顶紧钻孔护筒；

步骤500，检测垂直度

工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，当控制器确定垂直度小于B时，控制器控制喇叭发出垂直度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构；将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔护筒上取下；其中，B＝0.5％；

步骤600，插打钻孔护筒

控制器中设有钻孔护筒的设计标高，钻孔平台对钻孔护筒进行持续插打，钻孔平台检测钻孔护筒上端的高度，当钻孔护筒上端达到设计标高时，喇叭发出达到设计标高的语音信息，钻孔平台停止插打钻孔护筒。

实施例2

实施例2包括实施例1的所有方法和结构部分，如图1所示，实施例2的每个横向校准机构和纵向校准机构均包括导向筒141、设于导向筒前部的滚轮支架142、设于滚轮支架的转轴上的滚轮143，设于导向筒后部的限位板144和设于限位板上的螺杆145；滚轮支架后部设有套管，螺杆的前端设有环形凹槽，设于套管后部的环形边嵌入环形凹槽中，环形边与环形凹槽滑动连接，螺杆与限位板螺纹配合连接；钻孔护筒上设有与每个滚轮相对应的如图3所示的压力传感器15，每个压力传感器均与控制器电连接。

实施例2用如下步骤替换实施例1的步骤500：

控制器中设有误差阈值e，e＝2％，工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，每个压力传感器检测滚轮对钻孔护筒的压力值A，控制器计算各个压力值的平均值A_p，当垂直度小于B并且每个压力传感器检测的压力值A均满足时，控制器控制喇叭发出垂直度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构；将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔护筒上取下。

实施例2还包括对于每个压力传感器的故障检测步骤：

步骤11，控制器获得压力传感器的信号曲线S(t)，控制器提取S(t)中与各个时间间隔相对应的信号值M₁，…，M_n；设定信号值的序号为i，i＝1，…，n；n＝20；

步骤12，控制器利用公式计算每个信号值M_i的平稳率ratio_i；

当S(t)和标准温度信号曲线无交点并且各个信号值的ratio_i均位于[1-C1，1+C1]范围之外，则控制器控制喇叭发出报警信息；其中，C1＝0.2。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种设有校准机构的钻孔护筒导向装置，其特征是，包括上支架(1)，下支架(2)，设于上支架、下支架之间的若干条支撑柱(3)，控制器(6)，数字水准仪(7)，激光发射器(8)、激光接收器(9)和喇叭(10)；上支架包括矩形框(11)，设于矩形框内的两条横向杆(12)，分别与两条横向杆两端连接的两条纵向杆(13)，设于每条横向杆和矩形框的与横向杆对应的边框上的纵向校准机构(14)，设于每条纵向杆和矩形框的与纵向杆对应的边框上的横向校准机构；控制器分别与数字水准仪、激光发射器、激光接收器和喇叭电连接，下支架与上支架的结构相同。

2.根据权利要求1所述的设有校准机构的钻孔护筒导向装置，其特征是，每个横向校准机构和纵向校准机构均包括导向筒(141)、设于导向筒前部的滚轮支架(142)、设于滚轮支架的转轴上的滚轮(143)，设于导向筒后部的限位板(144)和设于限位板上的螺杆(145)；滚轮支架后部设有套管，螺杆的前端设有环形凹槽，设于套管后部的环形边嵌入环形凹槽中，环形边与环形凹槽滑动连接，螺杆与限位板螺纹配合连接，导向筒与滚轮支架滑动连接；钻孔护筒上设有与每个滚轮相对应的压力传感器(15)，每个压力传感器均与控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的设有校准机构的钻孔护筒导向装置，其特征是，所述滚轮采用高强度塑料制成，滚轮两端至中部的横截面积逐渐减少；滚轮上设有防滑纹。

4.根据权利要求1所述的设有校准机构的钻孔护筒导向装置，其特征是，2条横向杆与2条纵向杆相交所构成的导向结构的各个内角上均设有三角形加强板(4)；上支架、下支架之间的间距大于2m。

5.根据权利要求1设有校准机构的钻孔护筒导向装置，其特征是，上支架、下支架和各条支撑柱均采用双拼槽钢制成；支撑柱为12条，其中6条支撑柱与上下支架的交接角上均设有三角形加强板(4)。

6.一种基于设有校准机构的钻孔护筒导向装置的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

(6-1)工作人员将钻孔护筒导向装置固定在钻孔平台(16)的设计桩位处，在地面的设计孔位中心处放置激光发射器，钻孔平台与控制器电连接；

(6-2)设定上支架、下支架的2条横向杆和2条纵向杆所围成的结构均为导向结构，钻孔平台将钻孔护筒(5)放入上支架、下支架的导向结构内的地面上，设计孔位中心位于钻孔护筒内的地面上，在钻孔护筒上端安装激光接收器，使激光接收器位于钻孔护筒横截面圆心处；

(6-3)控制器控制激光发射器发射激光信号，钻孔平台移动钻孔护筒的位置，激光接收器检测激光信号，当控制器获知激光接收器检测到激光信号时，控制器控制喇叭发出设计孔位中心对准的语音信息；听到设计孔位中心对准的语音信息后，工作人员控制钻孔平台停止移动钻孔护筒；

(6-4)在控制器确认激光接收器能够检测到激光信号的前提下，工作人员调节上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构，使上支架、下支架的2个横向校准机构均分别从左侧和右侧顶紧钻孔护筒，使上支架、下支架的2个纵向校准机构均分别从前侧和后侧顶紧钻孔护筒；

(6-5)工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，当控制器确定垂直度小于B时，控制器控制喇叭发出垂直度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构；将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔护筒上取下；

(6-6)控制器中设有钻孔护筒的设计标高，钻孔平台对钻孔护筒进行持续插打，钻孔平台检测钻孔护筒上端的高度，当钻孔护筒上端达到设计标高时，喇叭发出达到设计标高的语音信息，钻孔平台停止插打钻孔护筒。

7.根据权利要求6所述的基于设有校准机构的钻孔护筒导向装置的控制方法，每个横向校准机构和纵向校准机构均包括导向筒、设于导向筒前部的滚轮支架、设于滚轮支架的转轴上的滚轮，设于导向筒后部的限位板和设于限位板上的螺杆；滚轮支架后部设有套管，螺杆的前端设有环形凹槽，设于套管后部的环形边嵌入环形凹槽中，环形边与环形凹槽滑动连接，螺杆与限位板螺纹配合连接；钻孔护筒上设有与每个滚轮相对应的压力传感器，每个压力传感器均与控制器电连接；其特征是，所述步骤(6-5)由如下步骤替换：

控制器中设有误差阈值e，工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，每个压力传感器检测滚轮对钻孔护筒的压力值A，控制器计算各个压力值的平均值A_p，当垂直度小于B并且每个压力传感器检测的压力值A均满足时，控制器控制喇叭发出垂直度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构；将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔护筒上取下。

8.根据权利要求6或7所述的基于设有校准机构的钻孔护筒导向装置的控制方法，其特征是，B为0.4％至0.6％。