CN105937242A - 混凝土灌注桩灌注控制装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了混凝土灌注桩灌注控制装置及其使用方法，包括配重装置，所述配重装置连接吊绳的一端且悬挂于待加工灌注桩的设定位置，所述吊绳的另一端连接自动绕线装置且其中间区域架设在用于检测配重装置对吊绳施加的拉力的传感器上,所述传感器与对中控主机通信，所述中控主机与报警装置通信。本发明通过传感器测量配重装置在不同状态下对吊绳施加的拉力来判断混凝土是否达到设定标高，并在达到设定标高时进行报警，提醒作业人员停止灌注混凝土，既保证了灌注桩的有效灌注高度，同时又能最大程度的减小超灌量，有利于减小灌注材料的浪费，降低后续的凿除难度，并且整个作业过程自动化进行，受人为因素影响小，保证了控制精度和灌注效率。

Description

混凝土灌注桩灌注控制装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，尤其是涉及一种混凝土灌注桩灌注控制装置及其使用方法。

背景技术

灌注桩是直接在所设计的桩位上开设截面为圆形孔，成孔后在孔内加放钢筋笼，灌注混凝土而成，根据成孔工艺的不同，灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等，由于灌注桩具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点，灌注桩在施工中得到较为广泛的应用。

虽然混凝土灌注桩在建筑工程上的应用越来越多，但是混凝土灌注桩的顶标高控制一直以来是混凝土灌注桩工程施工的难点之一，这是因为，在灌注桩加工过程中由于多种原因，例如外加剂掺量过高或用水量超标，导致混凝土坍落度过大甚至离析，出现浮浆，浮浆经振捣后会聚集在混凝土的上部形成浮浆层，而浮浆层凝固后的强度无法达到灌注桩标准的要求。

因此为了避免浮浆层的影响，在对灌注桩的顶标高控制时，往往要在设定的灌注桩高度上超灌指定高度，一般灌注桩需超高度为500mm以上，并在混凝土凝固后将浮浆部分凿除，所以如果顶标高设置的过低就无法避开浮浆层最终形成的桩体也就不合格，如果顶标高设置的过高，则造成混凝土的浪费以及后续施工（凿除浮浆层和超出灌注桩设计高度部分的混凝土）的困难。

目前，在超灌高度的控制过程中，较难解决的问题是如何准确的识别混凝土和浮浆的分界面，从而确定混凝土的实际高度，传统的施工方法是人工通过测绳将重物放置于灌注桩的设计标高位置或者竹竿触探，依靠工作人员的手感或经验来判断重物是否对人手有拉力或者是否有混凝土对竹竿施加推力来识别混凝土和浮浆的分界。

然而这些方法对作业人员的要求较高，并且也无法保证重物或竹竿底部准确位于灌注桩的设计标高位置，因此分界面的识别误差较大，同时，由于工地现场环境复杂，这些方法受工地现场作业环境影响较大，使得识别精度进一步降低。

而中建八局第二建设有限公司于2013-04-23申请的主题名称为水下灌注桩砼超灌检测器及其使用方法申请号为201310141689.5的专利，公开了一种识别浮浆和砼的分界面的装置和方法，但是该装置适用于水下灌注桩，并不完全适用于普通的灌注桩，并且该装置是在完成灌注桩超灌的基础上，再通过检测器来确定已超灌的高度是否满足设计标高，只是超灌后的确认核实，无法事先对超灌的高度进行有效的控制，并且这种装置和方法操作较为复杂，不利于提高效率。

所以，截止目前为止，还没有一种较好的方法来解决此类问题，大部分施工企业只能以加大顶标高的方法来保证成桩质量，而这样，即浪费了资源，又加大了成本。

另外，按照施工规范要求，灌注桩混凝土浇筑时为了保证混凝土的浇筑质量，要求浇筑时的导料管埋入混凝土内3～6m，灌注桩灌注过程中，导料管中的混凝土高度会高于桩内混凝土液面，高于桩内混凝土液面的这部分混凝土我们定义为导料管余料，这部分余料会进一步增加灌注桩高度，造成材料浪费，并且企业在加工时基本上对桩顶超灌混凝土强度不做任何处理，因此在完成浇筑后，进一步增加了后续灌注桩桩顶凿除造成的困难。

发明内容

本发明的目的之一就是为了解决现有技术中存在的上述问题，通过传感器检测到的配重装置对吊绳的拉力的变化情况来识别混凝土和浮浆的分界面，并通过报警装置进行报警，提醒工作人员停止混凝土灌注，从而提供一种能够有效进行超灌高度控制的混凝土灌注桩灌注控制装置。

本发明的另一目的在于，通过对人工处理延时以及导料管内部混凝土余量的补偿，从而进一步提供一种灌注桩灌注高度控制的方法。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：

混凝土灌注桩灌注控制装置，包括配重装置，所述配重装置连接吊绳的一端且悬挂于待加工灌注桩的设定位置，所述吊绳的另一端连接自动绕线装置且其中间区域架设在用于检测配重装置对吊绳施加的拉力的传感器上,所述传感器与对中控主机通信，所述中控主机与报警装置通信。

优选的，所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其中：所述配重装置是尺寸小于导料管和钢筋笼之间间隙的不锈钢球或不锈钢圆锥体或其他不锈钢立方体。

优选的，所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其中：所述配重装置的重量在600g-700g之间。

优选的，所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其中：所述吊绳是钢丝绳或尼龙绳或链条。

优选的，所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其中：所述吊绳以所述传感器为分界分为轴向向下延伸段和水平方向延伸段且所述水平方向延伸段外周包覆于内部为中空结构的防护罩中。

优选的，所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其中：所述传感器是拉力传感器或吊绳位移传感器。

优选的，所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其中：所述中控主机通过数据传输电缆或无线网络或有线网络或蓝牙与所述报警装置通信。

优选的，所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其中：所述报警装置是声光报警设备。

混凝土灌注桩灌注控制方法，包括如下步骤

S1，将配重装置悬挂于待加工灌注桩的指定位置，使传感器检测到配重装置对吊绳的拉力；

S2，进行混凝土灌注，至混凝土液面抬升至配重装置的高度，传感器检测到配重装置对吊绳的拉力并传送信号给中控主机；

S3，中控主机发信号启动报警装置进行声光报警；

S4，人工或远程控制关闭混凝土灌注车，取出导料管，完成灌注桩灌注。

优选的，所述的混凝土灌注桩灌注控制方法，其中，在所述S1步骤之前还包括：S5，指定位置调整步骤：

S51，将配重装置悬挂于标定灌注桩的设计标高高度h1处，使传感器检测到配重装置对吊绳的拉力；

S52，进行混凝土灌注，至混凝土液面高度达到配重装置时，传感器检测不到配重装置对吊绳的拉力，并发信号给中控主机启动报警装置进行声光报警，停止灌浆；

S53，取出导料管，完成标定灌注桩的灌浆，再次测量混凝土液面的最终高度，记为高度h2；

S54，计算高度h2和高度h1的差值h3；

S55，通过自动绕线装置收放吊绳，使配重装置悬挂于待加工灌注桩设计标高下方h3范围内的位置。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本发明设计精巧，结构简单，通过传感器测量配重装置在不同状态下对吊绳施加的拉力来判断混凝土是否达到设定标高，并在达到设定标高时进行报警，提醒作业人员停止灌注混凝土，既保证了灌注桩的有效灌注高度，同时又能最大程度的减小超灌量，有利于减小灌注材料的浪费，降低后续的凿除难度，并且整个作业过程自动化进行，受人为因素影响小，保证了控制精度和灌注效率。

本发明的方法通过对作业人员的操作延时和导料管余料的考虑进行配重装置在待加工灌注桩中的位置进行修正，并结合自动绕线装置进行位置调整，能够进一步保证灌注桩混凝土液面的最终高度的精确性，减少材料浪费。

附图说明

图1 是本发明实际应用的结构示意图；

图2是本发明的左侧视角结构示意图；

图3是本发明的右侧视角结构示意图；

图4是图3中A区域的放大图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

本发明揭示的混凝土灌注桩灌注控制装置，如附图2所示，包括配重装置1，所述配重装置1连接吊绳2的一端且悬挂于待加工灌注桩的设定位置，所述配重装置1可以是具有设定重量且材质及形状满足要求的任一可行的物体，本实施例中，考虑到混凝土和浮浆的密度差异、配重装置所处的潮湿环境以及配重装置对吊绳2的拉力大小要求，优选所述配重装置1的重量在600g-700g之间，且所述配重装置1得材质优选为不锈钢，其形状优选为球形或锥体或其他立方体，如正方体、长方体、圆台等。

并且，如附图1所示，所述配重装置1在待加工灌注桩中的设定位置包括其在所述待加工灌注桩中的轴向位置和径向位置，优选的，所述径向位置为所述导料管12和钢筋笼13之间的间隙处，因此对应的，所述配重装置1的尺寸应小于导料管12和钢筋笼13之间的间隙；所述轴向位置即下文所述灌装桩的设计标高位置下方的修正位置。

进一步，所述吊绳2可以是已知的各种具有较高强度的绳或线，优选所述吊绳2是钢丝绳或尼龙绳或链条，并且所述吊绳2的另一端连接自动绕线装置3，所述自动绕线装置3用于将所述吊绳2收卷或展开，故通过收卷或展开所述吊绳2从而控制所述吊绳2展开段的长度，进而能够实现所述配重装置1在所述待加工灌注桩中的轴向位置的调整。

同时，所述吊绳2的中间区域架设在用于检测配重装置对吊绳2施加的拉力的传感器4上，所述传感器4与中控主机5通信，所述中控主机5与报警装置6通信。

具体的，如附图3所示,所述传感器4通过固定在型材支架或下述连接机构7上的传感器支架10固定在所述导料管12和钢筋笼13之间的间隙处且位于待加工灌注桩开口的上方，从而使得所述配重装置1能够位于对应位置。

另外，本实施例中，如附图2、附图3所示，优选所述配重装置1、传感器4和自动绕线装置3配合将所述吊绳2分为轴向向下延伸段和水平方向延伸段，此时处于悬空状态的配重装置1由于自身重力会对吊绳2施加向下的拉力，所以所述吊绳2处于紧绷状态并对传感器4施力，传感器4能够检测到所述吊绳对其施加的力。

当然，在其他实施例中，所述吊绳2在所述传感器4和自动绕线装置3之间的一段也可以是非轴向延伸的任意方向，满足在配重装置1处于悬空状态时，所述传感器能够监测到所述配重装置1对所述吊绳2的拉力，在配重装置1有支撑状态时，所述传感器监测不到所述配重装置1对所述吊绳2的拉力即可，如所述吊绳2的整体形态为U型或“7”字型。

另一方面，如附图4所示，为了避免吊绳2受到外界环境的损伤，在所述传感器4和自动收卷装置3之间还设置有内部为中空结构的防护罩11，所述吊绳 2延水平方向延伸的一段外周包覆于所述防护罩11的中空结构中。

并且，为了便于接线以及使整个装置的结构更加紧凑，如附图2和附图3所示，本实施例中,所述自动绕线装置3和中控主机5叠加在一起，并且它们通过可拆卸的连接机构7固定在待加工灌注桩桩口上方的支撑型材8上；当然在其他实施例中，所述自动绕线装置3和中控主机5也可以分开设置，也可以通过其他固定方式固定在其他可行的位置。

更进一步，所述传感器4与对中控主机5以及所述中控主机5与报警装置6之间的通信方式可以是已知的各种信号传输的形式，以附图2和附图4为例，它们之间均通过数据传输电缆9进行通信，不过，它们也可以通过无线网络或有线网络或蓝牙等方式进行通信。

当然，在其他实施例中，所述中控主机5除了发送信号使所述报警装置6发出警报外，还可以通过软件编程，在通知报警装置报警的同时，向作业人员发送短信提示，进一步提醒工作人员知晓灌注状态。

并且，为了使得报警信号能够便于工作人员及时发现，所述报警装置优选是声光报警设备或扩音器或音响等，且其位置可以是每个待加工灌注桩附近的任意显眼位置。

在本发明进一步优化的实施例中，所述传感器4可以是拉力传感器或吊绳位移传感器，优选为吊绳位移传感器,所述中控主机1还与所述自动绕线装置3电性连接并通信；此时，所述吊绳位移传感器除了能够检测到所述配重装置1对吊绳2的拉力外，其同时能够检测出吊绳2的移动距离并将相应的参数信号发送给所述中控主机5，所述中控主机5即可根据所述配重装置1要调整到的位置及所述吊绳2的移动距离来控制所述自动绕线装置3的正转和反转状态。

或者，在工作人员手动控制自动绕线装置3来调整所述吊绳2时，所述传感器记录吊绳移动的距离，并将距离参数发送给所述中控主机5，所述中控主机5通过所述报警装置6实时播放调整参数的语音，这样工作你即可实时知道调整的参数，从而便于进行人工操作。

使用本发明的混凝土灌注桩灌注控制装置时，为了克服导料管余料对灌注桩的实际混凝土液面高度的影响，因此要事先在设定的混凝土液面标高的基础上去除导料管余量及工作人员操作延时对实际混凝土液面高度的增加量，经过高度修正后确定所述配重装置1在所述待加工灌注桩中的轴向位置，其具体的步骤如下：

S5，指定位置调整步骤：

S51，将所述配重装置1悬挂于标定灌注桩的设计标高高度h1处，此时，所述配重装置1处于悬空状态，所述传感器3能够检测到所述配重装置1对吊绳2的拉力。

S52，此时，即可开启混凝土灌注车进行混凝土灌注，随着混凝土不断灌入孔内，孔内的混凝土液面不断抬升，当所述混凝土液面的高度达到所述配重装置1的高度时，此时，所述配重装置1由于承受混凝土液面的支撑力而不再处于悬空状态，对应的，所述配重装置1不再对所述吊绳2提供向下的拉力，因此吊绳2也不再对传感器施力，所述传感器检测不到配重装置1对吊绳的拉力，即发信号给所述中控主机5启动报警装置6进行声光报警，此时混凝土灌注车操作员停止灌浆。

S53，接着，施工人员从混凝土液面已达到设计标高高度h1的标定灌注桩中取出导料管，完成标定灌注桩的灌浆，至混凝土凝固后，再次测量混凝土液面的最终高度，记为高度h2。

S54，计算高度h2和高度h1的差值h3，此差值h3即是工作人员延时操作以及导料管余料导致灌注桩混凝土液面增加的高度。

S55，通过自动绕线装置3收放吊绳，使所述配重装置悬挂于待加工灌注桩设计标高高度下方h3范围内的位置，之所以不限定为设计标高高度下方h3位置处，是因为考虑到每次导料管余料和工作人员的延时操作使所述灌注桩混凝土液面增加的高度会有一定的偏差，因此预留有一定的调整余量。

S1，在确定所述配重装置3应设置的高度后，在进行其他待加工灌注桩灌注时，通过所述自动绕线装置3将配重装置1悬挂于先前确定的待加工灌注桩的指定位置，此时，配重装置1处于悬空状态，所述传感器检测到配重装置对吊绳的拉力。

S2，进行混凝土灌注，至混凝土液面抬升至所述配重装置1所在的高度时，所述传感器4检测不到所述配重装置1对吊绳的拉力并传送信号给中控主机。

S3，所述中控主机5发信号启动所述报警装置6进行声光报警。

S4，人工或远程控制关闭混凝土灌注车，取出导料管，完成待加工灌注桩灌注。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.混凝土灌注桩灌注控制装置，其特征在于：包括配重装置（1），所述配重装置（1）连接吊绳（2）的一端且悬挂于待加工灌注桩的设定位置，所述吊绳（2）的另一端连接自动绕线装置（3）且其中间区域架设在用于检测配重装置对吊绳（2）施加的拉力的传感器（4）上,所述传感器（4）与对中控主机（5）通信，所述中控主机（5）与报警装置（6）通信。

2.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其特征在于：所述配重装置（1）是尺寸小于导料管和钢筋笼之间间隙的不锈钢球或不锈钢圆锥体或其他不锈钢立方体。

3.根据权利要求2所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其特征在于：所述配重装置（1）的重量在600g-700g之间。

4.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其特征在于：所述吊绳（2）是钢丝绳或尼龙绳或链条。

5.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其特征在于：所述吊绳（2）以所述传感器（4）为分界分为轴向向下延伸段和水平方向延伸段且所述水平方向延伸段外周包覆于内部为中空结构的防护罩中。

6.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其特征在于：所述传感器（4）是拉力传感器或吊绳位移传感器。

7.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其特征在于：所述中控主机（5）通过数据传输电缆或无线网络或有线网络或蓝牙与所述报警装置通信。

8.根据权利要求1所述的混凝土灌注桩灌注控制装置，其特征在于：所述报警装置（6）是声光报警设备。

9.混凝土灌注桩灌注控制方法，其特征在于：包括如下步骤

S1，将配重装置（1）悬挂于待加工灌注桩的指定位置，使传感器（3）检测到配重装置（1）对吊绳（2）的拉力；

S2，进行混凝土灌注，至混凝土液面抬升至配重装置（1）的高度，传感器（3）检测到配重装置（1）对吊绳（2）的拉力并传送信号给中控主机（5）；

S3，中控主机（5）发信号启动报警装置（6）进行声光报警；

S4，人工或远程控制关闭混凝土灌注车，取出导料管，完成灌注桩灌注。

10.根据权利要求9所述的混凝土灌注桩灌注控制方法，其特征在于：在所述S1步骤之前还包括：S5，指定位置调整步骤：

S51，将配重装置（1）悬挂于标定灌注桩的设计标高高度h1处，使传感器（3）检测到配重装置（1）对吊绳（2）的拉力；

S52，进行混凝土灌注，至混凝土液面高度达到配重装置（1）时，传感器（3）检测不到配重装置（1）对吊绳（2）的拉力，并发信号给中控主机（5）启动报警装置（6）进行声光报警，停止灌浆；

S53，取出导料管，完成标定灌注桩的灌浆，再次测量混凝土液面的最终高度，记为高度h2；

S54，计算高度h2和高度h1的差值h3；

S55，通过自动绕线装置（3）收放吊绳（2），使配重装置（1）悬挂于待加工灌注桩设计标高下方h3范围内的位置。