CN106939787B - 吊环式孔径测试装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吊环式孔径测试装置及其方法。该装置包括中心杆、孔径自适应杆、磁感应环。该设备结构简单，易于进行防水密封，能够实现设备的耐久使用，加强设备可靠性。设备操作容易，自身体积不大，且径向伸出梁可调节，具有相当的工程适应性以及推广价值。同时，可以与孔深、孔斜、沉渣等测试设备进行组合，具有成孔综合测试的开发潜力。
Description
技术领域
本发明属于施工方法领域，具体涉及一种吊环式孔径测试装置及其方法，该装置可以实现对旋挖、钻孔及冲击成孔桩的孔径大小检测。
背景技术
随着桩基施工工艺的不断发展，对于桩基成桩质量的控制得到了越来越广泛的重视。目前实际工程中广泛使用的钻孔灌注桩，其桩身质量控制主要包括成孔质量控制以及成桩质量控制。其中，对于桩身质量控制的方法以及成桩后的质量检测技术已经取得了长足的发展，并且得到了相当丰富的工程实践检验，而对于成孔质量的控制及检测手段则相对而言不甚完善。
从成桩工艺来看，由旋挖、钻孔以及冲击等施工工艺形成的桩基成孔，其质量好坏会很大程度影响最终的成桩质量。在实际工程中，成孔检测常见的指标为孔径、孔深、垂直度以及沉渣厚度等。其中，对于成孔孔径的测试，目前主要测试办法是通过现场制作钢筋探笼进行下探，利用其通过性来检验成孔质量。
虽然上述方法操作简便，且设备要求不高，在实际工程当中得到了较为广泛的应用，但是由于其精度不高，且对于可能存在的问题的信息反馈不足，对一些成孔、成桩质量要求较高的待测成孔就显示了其可靠性的不足。
发明内容
考虑到目前成孔孔径测试装置尚不完善，本发明的目的在于提供一种孔径测试装置，能够在保证足够测试精度的同时，适应多种成孔类型，例如旋挖、钻孔以及冲击成孔等施工工艺，同时能够具备良好的设备耐久性与可靠性，并且简化操作，具备较好的推广价值和工程应用前景。
本发明解决具体技术问题采用的技术方案是：
吊环式孔径测试装置，包括中心杆、连接段、扭转弹簧、孔径自适应杆、滑轮、线圈弹簧、系绳、磁感应环、步进电机和磁感应探头，连接段固定于中心杆的上部，连接段周向铰接有若干对长度相同的孔径自适应杆，每对孔径自适应杆分布于中心杆的两侧且位于同一直线上，铰接部位设置有扭转弹簧，用于对孔径自适应杆施加外扩力；每条孔径自适应杆背离中心杆的末端设置有相同的滑轮；磁感应环和线圈弹簧嵌套于中心杆上，线圈弹簧一端连接磁感应环，用于对磁感应环施加背离连接段方向的力；磁感应环与孔径自适应杆之间通过刚性的系绳连接；中心杆内部中空，内置侧倾传感器、步进电机及磁感应探头，步进电机用于驱动磁感应探头在中心杆的空腔中上下移动。
作为优选，测试装置选用金属材料应为非铁磁性材料，如铝、不锈钢等，以避免对磁感应环的位置读取进行干扰；
作为优选，所述的磁感应探头的运动行程最低点不高于磁感应环运动行程的最低点。
作为优选，所述的系绳长度不小于孔径自适应杆在运动过程中与中心杆夹角最大状态下系绳拴点与中心杆之间的垂直距离。
作为优选，所述的中心杆下部为尖端。
作为优选，磁感应环内径略大于中心杆外径，使磁感应环能在中心杆上自由滑动。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述孔径测试装置进行成孔孔径测试的方法，包括如下步骤：
步骤1：将孔径测试装置居于待测成孔孔径中央，并通过吊绳竖直下放直至孔底；
步骤2：当到达成孔孔底后，通过吊绳上提孔径测试装置且在上提过程中保持孔径测试装置的中心杆呈垂直状态；上提过程中，通过步进电机调节磁感应探头位置，以确定磁感应环的位置，记录不同深度位置磁感应环的位置及中心杆倾角，并通过几何关系换算得到孔径数据。
作为优选，测试完成后，将测试设备提出成孔，并进行清理与维护。
本发明的有益效果如下：
1.设备结构简单，易于进行防水密封，能够实现设备的耐久使用，加强设备可靠性；
2.设备操作容易，自身体积不大，且径向伸出梁可调节，具有相当的工程适应性以及推广价值；
3.可以与孔深、孔斜、沉渣等测试设备进行组合，具有成孔综合测试的开发潜力。
附图说明
图1为吊环式孔径测试装置断面示意图。
图2为吊环式孔径测试装置俯视图。
图中：中心杆1、连接段2、扭转弹簧3、孔径自适应杆4、滑轮5、线圈弹簧6、系绳7、磁感应环8、步进电机9、磁感应探头10。
具体实施方式
下面结合附图和实施步骤对本发明进一步说明。
如图1所示，为一种吊环式孔径测试装置，该装置用于旋挖、钻孔及冲击成孔桩的沿深度方向孔径大小检测。测试装置包括中心杆1、连接段2、扭转弹簧3、孔径自适应杆4、滑轮5、线圈弹簧6、系绳7、磁感应环8、步进电机9和磁感应探头10。连接段2作为中心杆1与外部结构的连接部位，可与中心杆1一体成型也可以后续安装。中心杆1作为整个装置的悬吊结构，其顶部可连接吊绳，内部中空作为侧倾传感器及电路等电气元件的安装位置，空腔密封后即可实现防水功能。中心杆1底部设置为尖端，在装置下沉至孔底时可以插入底部沉渣，实现对底部孔径的测量。连接段2固定于中心杆1的上部，连接段2周向铰接有若干对长度相同的孔径自适应杆4。图2中示出了两对，但根据实际情况可以设置更多。每对孔径自适应杆4中两条杆体分别位于中心杆1的两侧且位于同一直线上，以测量成孔的直径。孔径自适应杆4与中心杆1的铰接部位设置有扭转弹簧3。每条孔径自适应杆4背离中心杆1的末端设置有相同的滑轮5，扭转弹簧3上的预紧力使得孔径自适应杆4在向垂直方向转动时，会对其施加外扩力，使整个装置在孔中上下滑动过程中保持滑轮式中紧贴孔壁。磁感应环8和线圈弹簧6嵌套于中心杆1上，线圈弹簧6一端连接磁感应环8，用于对磁感应环8施加背离连接段2方向的力。磁感应环8与孔径自适应杆4之间通过刚性的系绳7连接。线圈弹簧6可以施加拉力也可以施加推力，使磁感应环8基本维持在最低的极限位置，使系绳7绷紧。测试装置若选用金属材料，应为非铁磁性材料，如铝、不锈钢等，以避免对磁感应环的位置读取进行干扰。
中心杆1内部中空腔室内置步进电机9及磁感应探头10，磁感应探头10连接于步进电机9的输出轴上，由步进电机9驱动磁感应探头10在中心杆1的空腔中上下移动。当磁感应探头10行进至磁感应环8位置时，磁感应探头会想地面测试人员发出信号。通过步进电机9的旋转圈数，换算出磁感应环8在中心杆1上的位置，并记录中心杆的倾角值，进而通过几何关系换算出成孔的孔径。
中心杆1内部空腔中可以设置控制单元，对电机等设备进行自动化控制，控制单元可以通过有线或无线的方式接受地面控制。
为了保持磁感应探头10能够检测到磁感应环8的任意位置，应保持磁感应探头10的运动行程最低点不高于磁感应环8运动行程的最低点。另外，磁感应环8内径略大于中心杆1外径，使磁感应环8能在中心杆1上自由滑动。系绳7长度不小于孔径自适应杆4在运动过程中与中心杆1夹角最大状态下，系绳7与孔径自适应杆4间的拴点与中心杆1之间的垂直距离，由此孔径自适应杆4能够完全顶于孔壁上，防止系绳7限制其向外扩张。
基于上述孔径测试装置进行成孔孔径测试的方法，包括如下步骤：
步骤1：将孔径测试装置居于待测成孔孔径中央，并通过吊绳竖直下放直至孔底；
步骤2：当到达成孔孔底后，通过吊绳上提孔径测试装置且在上提过程中保持孔径测试装置的中心杆1呈垂直状态；上提过程中，通过步进电机9调节磁感应探头10位置，以确定磁感应环8的位置，记录不同深度位置磁感应环8的位置及中心杆倾角值，并通过几何关系换算得到孔径数据；
步骤3：测试完成后，将测试设备提出成孔，并进行清理与维护。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种吊环式孔径测试装置，其特征在于，包括中心杆（1）、连接段（2）、扭转弹簧（3）、孔径自适应杆（4）、滑轮（5）、线圈弹簧（6）、系绳（7）、磁感应环（8）、步进电机（9）和磁感应探头（10），连接段（2）固定于中心杆（1）的上部，连接段（2）周向铰接有若干对长度相同的孔径自适应杆（4），每对孔径自适应杆（4）分布于中心杆（1）的两侧且位于同一直线上，铰接部位设置有扭转弹簧（3），用于对孔径自适应杆（4）施加外扩力；每条孔径自适应杆（4）背离中心杆（1）的末端设置有相同的滑轮（5）；磁感应环（8）和线圈弹簧（6）嵌套于中心杆（1）上，线圈弹簧（6）一端连接磁感应环（8），用于对磁感应环（8）施加背离连接段（2）方向的力；磁感应环（8）与孔径自适应杆（4）之间通过刚性的系绳（7）连接；中心杆（1）内部中空，内置侧倾传感器、步进电机（9）及磁感应探头（10），步进电机（9）用于驱动磁感应探头（10）在中心杆（1）的空腔中上下移动；
所述的磁感应探头（10）的运动行程最低点不高于磁感应环（8）运动行程的最低点；
所述的系绳（7）长度不小于孔径自适应杆（4）在运动过程中与中心杆（1）夹角最大状态下系绳（7）拴点与中心杆（1）之间的垂直距离。
2.如权利要求1所述的吊环式孔径测试装置，其特征在于，所述的中心杆（1）下部为尖端。
3.如权利要求1所述的吊环式孔径测试装置，其特征在于，磁感应环（8）内径略大于中心杆（1）外径，使磁感应环（8）能在中心杆（1）上自由滑动。
4.如权利要求1所述的吊环式孔径测试装置，其特征在于，测试装置选用的金属材料为非铁磁性材料。
5.一种利用如权利要求1所述孔径测试装置进行成孔孔径测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将孔径测试装置居于待测成孔孔径中央，并通过吊绳竖直下放直至孔底；
步骤2：当到达成孔孔底后，通过吊绳上提孔径测试装置且在上提过程中保持孔径测试装置的中心杆（1）呈垂直状态；上提过程中，通过步进电机（9）调节磁感应探头（10）位置，以确定磁感应环（8）的位置，记录不同深度位置磁感应环（8）的位置及中心杆倾角值，并通过几何关系换算得到孔径数据。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，测试完成后，将测试设备提出成孔，并进行清理与维护。
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