CN108035706B - 一种稳定型三维桩孔检测仪 - Google Patents

一种稳定型三维桩孔检测仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稳定型三维桩孔检测仪，包括测控计算机、数控绞车、稳定盘和设于桩孔顶部的绞架，所述数控绞车上至少设有三根悬挂索，所有悬挂索经过绞架后铅锤地引入至桩孔内，所有悬挂索自由端均与稳定盘相连，所述稳定盘下方连有增稳云台，所述增稳云台上安装有三维激光扫描仪，所述测控计算机与数控绞车、增稳云台及三维激光扫描仪通过线缆相连接。本发明中的检测仪能够对桩孔壁进行全方位三维扫描，其采集的数据充分且稳定，能够较好的反应桩孔径和垂直度情况，使用方便，检测效率较高。

Description

一种稳定型三维桩孔检测仪
技术领域
本发明涉及灌注桩施工领域，具体涉及一种稳定型三维桩孔检测仪。
背景技术
桩基础是城市地铁站结构物承载力稳定性的关键部件，成孔质量是灌注桩桩身质量的重要影响因素之一。成孔质量受地下水、底层结构、成孔操作等因素影响可能产生塌孔、径缩、桩孔倾斜、沉渣过厚等不良影响。塌孔会导致桩孔直径超标，并产生沉渣；径缩会导致桩孔直径不达标影响承载力，施压后容易产生应力集中从而导致断桩；桩孔倾斜会减弱桩的竖向承载力，从而不能够达到设计承载力的要求；沉渣过厚会导致沉降过大，引起不均匀沉降并削弱了桩的桩端承载力。综上所述，桩孔的成孔质量好坏对灌注桩的承载性能有极大影响，在灌注前需对桩孔成孔质量进行检测，以保证成桩质量。
目前桩孔径和垂直度检测有简易法检测、伞形孔径仪检测、声波检测法等。简易法检测多为下放钢筋笼、圆球等检测孔径和垂直度，在下放过程中易与孔壁碰撞造成损害，且由于钢筋笼、圆球等尺寸固定，在桩孔尺寸不同时不能重复利用。伞形孔径仪检测在测量孔径与垂直度时通过测腿接触孔壁扫掠搜集侧壁信息，在利用配套测斜仪测量孔的垂直度，此方法收集到的侧壁信息十分有限，有大量信息缺失；声波检测法通过声波发射器发射声波经孔壁反射传回声波接收器，但搜集的侧壁信息多为侧壁线，不能生成面信息。
发明内容
本发明目的在于：针对在进行桩孔成孔质量检测时，现有检测仪器存在使用不便以及测量数据无法较好地反应桩孔径和垂直度的问题，提供一种稳定型三维桩孔检测仪，该检测仪能够对桩孔壁进行三维扫描，其采集的数据充分且稳定，能够较好的反应桩孔径和垂直度情况，使用方便，检测效率较高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种稳定型三维桩孔检测仪，包括测控计算机、数控绞车、稳定盘和设于桩孔顶部的绞架，所述数控绞车上至少设有三根悬挂索，所有悬挂索经过绞架后铅锤地引入至桩孔内，所有悬挂索自由端均与稳定盘相连，所述稳定盘下方连有增稳云台，所述增稳云台上安装有三维激光扫描仪，所述测控计算机与数控绞车、增稳云台及三维激光扫描仪通过线缆相连接。
本发明中通过设置测控计算机、数控绞车、稳定盘、绞架和悬挂索，同时在稳定盘下方连接增稳云台，且增稳云台上安装三维激光扫描仪，使用时由测控计算机控制数控绞车旋转带动悬挂索收放，实现三维激光扫描仪平稳下放至桩孔内及其位置升降，同时通过测控计算机控制增稳云台运动，实现三维激光扫描仪水平和竖直方向进行转动，旋转扫描过程中晃动幅度小，且可扫描桩孔内任意位置，达到360度扫描并建立桩孔模型，该检测仪能够对桩孔壁进行全方位三维扫描，其采集的数据充分且稳定，能够较好的反应桩孔径和垂直度情况，使用方便，检测效率较高。
作为本发明的优选方案，所述绞架包括平行设置的上圆板和下圆板，所述上圆板顶部设有多个用于引导悬挂索及线缆的滑轮，以及与滑轮相对应的多个导向孔，所述上圆板顶部还设有用于调平绞架的圆水准器，所述下圆板底部连有可伸缩三脚支撑架，所述上圆板与下圆板之间还均布设有多个脚螺旋。通过设置上圆板和下圆板，且在上圆板顶部设置滑轮和导向孔，可以使悬挂索能够平稳地随数控绞车的旋转而自由收放，同时采用脚螺旋和圆水准器配合对绞架进行调平，有利于确保悬挂索带动稳定盘垂直升降，以避免稳定盘升降过程中与桩孔壁发生碰撞。
作为本发明的优选方案，所述上圆板顶部还设有气泡折射镜，以辅助观察调平过程中气泡的位置情况。
作为本发明的优选方案，所述上圆板和下圆板中心设有用于线缆穿过的通孔，便于优化线缆的走向布置。
作为本发明的优选方案，所述可伸缩三脚支撑架与下圆板底部铰接相连，可以在使用结束后将可伸缩三脚支撑架收拢在一起，以减少占用空间，方便存储及转移携带。
作为本发明的优选方案，所述稳定盘上均布设有与悬挂索数量相对应的调平螺栓，其一端与悬挂索相连，另一端贯穿稳定盘，所述稳定盘上下两侧分别设有与调平螺栓相配合的调平上螺母和调平下螺母，所述稳定盘上还设有圆水准器。通过在稳定盘上设置调平螺栓及相配合的调平上螺母和调平下螺母，同时借助圆水准器，可以通过改变调平上螺母和调平下螺母在调平螺栓上的位置，即可实现对稳定盘的调平，从而确保扫描数据的准确性。
作为本发明的优选方案，所述稳定盘中心还设有用于连通线缆与增稳云台及三维激光扫描仪的线缆接口，以方便线缆与增稳云台及三维激光扫描仪的连接及布置。
作为本发明的优选方案，所述悬挂索的数量为三根，采用三根悬挂索与稳定盘均匀悬挂连接，既保证稳定盘在桩孔内升降时的稳定性，又减少悬挂索的布置连接工作量。
作为本发明的优选方案，所述脚螺旋的数量为三个，即可实现对上圆板的调平操作。
作为本发明的优选方案，所述滑轮的数量为四个，其中三个沿圆周方向均布于上圆板边缘，一个设于靠近上圆板中心位置。采用这样的设计可以方便三根悬挂索沿上圆板边缘均布后铅锤地引入桩孔内，有利于优化悬挂索及线缆的走向布置。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中通过设置测控计算机、数控绞车、稳定盘、绞架和悬挂索，同时在稳定盘下方连接增稳云台，且增稳云台上安装三维激光扫描仪，使用时由测控计算机控制数控绞车旋转带动悬挂索收放，实现三维激光扫描仪平稳下放至桩孔内及其位置升降，同时通过测控计算机控制增稳云台运动，实现三维激光扫描仪水平和竖直方向进行转动，旋转扫描过程中晃动幅度小，且可扫描桩孔内任意位置，达到360度扫描并建立桩孔模型，该检测仪能够对桩孔壁进行全方位三维扫描，其采集的数据充分且稳定，能够较好的反应桩孔径和垂直度情况，使用方便，检测效率较高；
2、通过设置上圆板和下圆板，且在上圆板顶部设置滑轮和导向孔，可以使悬挂索能够平稳地随数控绞车的旋转而自由收放，同时采用脚螺旋和圆水准器配合对绞架进行调平，有利于确保悬挂索带动稳定盘垂直升降，以避免稳定盘升降过程中与桩孔壁发生碰撞；
3、通过在稳定盘上设置调平螺栓及相配合的调平上螺母和调平下螺母，同时借助圆水准器，可以通过改变调平上螺母和调平下螺母在调平螺栓上的位置，即可实现对稳定盘的调平，从而确保扫描数据的准确性。
附图说明
图1为本发明中的稳定型三维桩孔检测仪整体示意图。
图2为图1中的绞架结构示意图。
图3为图1中的稳定盘及三维激光扫描仪结构示意图。
图中标记：1-导向孔，2-滑轮，3-气泡折射镜，4-圆水准器，5-脚螺旋，6-可伸缩三脚支撑架，7-悬挂索，8-线缆，9-上圆板，10-下圆板，11-桩孔口，12-调平螺栓，13-调平上螺母，14-稳定盘，15-调平下螺母，16-增稳云台，17-三维激光扫描仪，18-线缆接口，19-数控绞车，20-测控计算机。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
本实施例提供一种稳定型三维桩孔检测仪；
如图1-图3所示，本实施例中的稳定型三维桩孔检测仪，包括测控计算机20、数控绞车19、稳定盘14和设于桩孔口11上方的绞架，所述数控绞车19上至少设有三根悬挂索7，所有悬挂索经过绞架后铅锤地引入至桩孔内，所有悬挂索7自由端均与稳定盘14相连，所述稳定盘14下方连有增稳云台16，所述增稳云台16上安装有三维激光扫描仪17，其安装在增稳云台下部的卡槽内，所述测控计算机20与数控绞车19、增稳云台16及三维激光扫描仪17通过线缆8相连接。
本实施例中的测控计算机通过用户设置数控绞车启动、停止以及转速等参数，从而控制线缆、悬挂索的收放速度，并通过线缆传输操作信息来控制稳定盘下方的增稳云台运动，进而控制三维激光扫描仪的扫描范围，接收并处理三维激光扫描的信息。该数控绞车通过线缆接收测控计算机的控制信号，控制线缆、悬挂索的收放，从而控制稳定盘和三维激光扫描仪在桩孔中的位置。
本实施例中，所述绞架包括平行设置的上圆板9和下圆板10，所述上圆板9顶部设有多个用于引导悬挂索7及线缆8的滑轮2，以及与滑轮相对应的多个导向孔1，该导向孔是设置在与上圆板相连的柱体顶部，所述上圆板9顶部还设有用于调平绞架的圆水准器4，所述下圆板10底部连有可伸缩三脚支撑架6，所述上圆板9与下圆板10之间还均布设有多个脚螺旋5。可伸缩三角支撑脚可插入桩孔顶部表面土层中承担重量并固定位置，同时通过调节可伸缩三角支撑脚的长短可以实现初步调平上圆板。
本实施例中的绞架支撑在桩孔口地表，承担放入桩孔中的稳定盘、三维激光扫描仪、悬挂索及线缆等的重量，同时对从数控绞车引出的三条悬挂索与一条线缆进行分流布局。通过设置上圆板和下圆板，且在上圆板顶部设置用于引导悬挂索及线缆走向的滑轮和导向孔，可以使悬挂索能够平稳地随数控绞车的旋转而自由收放，同时采用脚螺旋和圆水准器配合对绞架的上圆板进行精确调平，有利于确保悬挂索带动稳定盘垂直升降，以避免稳定盘升降过程中与桩孔壁发生碰撞。
本实施例中，所述上圆板9顶部还设有气泡折射镜3，以辅助观察调平过程中气泡的位置情况。
本实施例中，所述上圆板9和下圆板10中心设有用于线缆穿过的通孔，便于优化线缆的走向布置。
本实施例中，所述可伸缩三脚支撑架6与下圆板10底部铰接相连，可以在使用结束后将可伸缩三脚支撑架收拢在一起，以减少占用空间，方便存储及转移携带。
本实施例中，所述稳定盘14上均布设有与悬挂索7数量相对应的调平螺栓12，其一端与悬挂索7相连，另一端贯穿稳定盘14，所述稳定盘14上下两侧分别设有与调平螺栓12相配合的调平上螺母13和调平下螺母15，所述稳定盘14上还设有圆水准器4。
本实施例中的稳定盘在测控计算机的控制下升降并保证三维激光扫描仪的水平，且可以通过测控计算机控制稳定盘上的增稳云台运动，从而使三维激光扫描仪水平和竖直方向进行转动，以实现对桩孔壁进行扫描，测定孔壁三维信息以及扫描仪与孔壁的距离，并通过线缆将扫描信息传回测控计算机，建立桩孔孔壁三维模型，处理分析桩孔的孔径、垂直度、粗糙度等。通过在稳定盘上设置调平螺栓及相配合的调平上螺母和调平下螺母，同时借助圆水准器，可以通过改变调平上螺母和调平下螺母在调平螺栓上的位置，即可实现对稳定盘的调平，从而确保扫描数据的准确性。
本实施例中，所述稳定盘14中心还设有用于连通线缆与增稳云台及三维激光扫描仪的线缆接口18，以方便线缆与增稳云台及三维激光扫描仪的连接及布置。
本实施例中，所述悬挂索7的数量为三根，采用三根悬挂索与稳定盘均匀悬挂连接，既保证稳定盘在桩孔内升降时的稳定性，又减少悬挂索的布置连接工作量。
本实施例中，所述脚螺旋5的数量为三个，其结构原理同螺旋千斤顶，转动脚螺旋能够对上圆板进行升降，从而实现对上圆板的调平操作。
本实施例中，所述滑轮2的数量为四个，其中三个沿圆周方向均布于上圆板边缘，一个设于靠近上圆板中心位置。采用这样的设计可以方便三根悬挂索沿上圆板边缘均布后铅锤地引入桩孔内，有利于优化悬挂索及线缆的走向布置。
具体测量步骤如下：首先在桩孔顶部选取合适位置插好绞架，通过调整可伸缩三角支撑脚6初步调平上圆板9，将三条悬挂索7分别穿过设置在上圆板9上的导向孔1，且使悬挂索7穿过滑轮2的滑槽垂直向下，同时将线缆8穿过上圆板中心孔洞附近的导向孔，且使线缆8穿过滑轮2的卡槽垂直向下。
将悬挂索7和线缆8向下拉适当且等长的长度，将三维激光扫描仪17装入增稳云台16的卡槽内，再将调平螺栓12与悬挂索7连接，在调平螺栓上安装上调平螺母13、稳定盘14、下调平螺母15，将稳定盘14大致调整水平，并拧紧调平下螺母15，以托起稳定盘。
观察上圆板9是否水平，倾斜过大则先用可伸缩三角支撑架6调节至大致水平，再采用脚螺旋5结合圆水准器4、气泡折射镜3精调上圆板至水平状态，再在稳定盘悬挂状态下调节调平下螺母15，使稳定盘14上的圆水准器4中的气泡大致居中，并将调平上螺母13拧下来，使调平上螺母13和调平下螺母15夹紧稳定盘14。
启动测控计算机20，将绞架上的线缆8、悬挂索7理顺，将数控绞车、三维激光扫描仪、增稳云台的线缆8与测控计算机20相连，在测控计算机20上输入指令，启动数控绞车19、增稳云台16、三维激光扫描仪17。
利用测控计算机20控制数控绞车19的转动，可操控稳定盘的上升、下降速度和停止位置。利用测控计算机20控制稳定云台16可保证三维激光扫描仪17在运动过程中的稳定，且测控计算机20通过控制稳定云台16、数控绞车19可使三维激光扫描仪17在垂直方向上匀速或变速或间断的扫描桩侧，也可使三维激光扫描仪17停止在某一高度并在该高度水平面内旋转360度扫描该高度的一段圆柱形桩孔侧壁。三维激光扫描仪17可通过在水平面内旋转不同角度反复上下扫描形成整个桩孔模型或通过停止在不同高度并在水平面内旋转360度得到整个桩孔模型。桩孔底部可由调节增稳云台16控制三维激光扫描仪17垂直向下扫描得到。
整个扫描完成后通过数控绞车19提升稳定盘，拆解调平下螺母15，取下稳定盘，取下三维激光扫描仪17，回收线缆8、悬挂索7，收起绞架，关闭测控计算机20，收起其它相关物品，结束外业。
本实施例中通过设置测控计算机、数控绞车、稳定盘、绞架和悬挂索，同时在稳定盘下方连接增稳云台，且增稳云台上安装三维激光扫描仪，使用时由测控计算机控制数控绞车旋转带动悬挂索收放，实现三维激光扫描仪平稳下放至桩孔内及其位置升降，同时通过测控计算机控制增稳云台运动，实现三维激光扫描仪水平和竖直方向进行转动，旋转扫描过程中晃动幅度小，且可扫描桩孔内任意位置，达到360度扫描并建立桩孔模型，该检测仪能够对桩孔壁进行全方位三维扫描，其采集的数据充分且稳定，能够较好的反应桩孔径和垂直度情况，使用方便，检测效率较高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种稳定型三维桩孔检测仪，其特征在于，包括测控计算机、数控绞车、稳定盘和设于桩孔顶部的绞架，所述数控绞车上至少设有三根悬挂索，所有悬挂索经过绞架后铅锤地引入至桩孔内，所有悬挂索自由端均与稳定盘相连，所述稳定盘下方连有增稳云台，所述增稳云台上安装有三维激光扫描仪，所述测控计算机与数控绞车、增稳云台及三维激光扫描仪通过线缆相连接；
所述绞架包括平行设置的上圆板和下圆板，所述上圆板顶部设有多个用于引导悬挂索及线缆的滑轮，以及与滑轮相对应的多个导向孔，所述上圆板顶部还设有用于调平绞架的圆水准器，所述下圆板底部连有可伸缩三脚支撑架，所述上圆板与下圆板之间还均布设有多个脚螺旋。
2.根据权利要求1所述的稳定型三维桩孔检测仪，其特征在于，所述上圆板顶部还设有气泡折射镜。
3.根据权利要求2所述的稳定型三维桩孔检测仪，其特征在于，所述上圆板和下圆板中心设有用于线缆穿过的通孔。
4.根据权利要求3所述的稳定型三维桩孔检测仪，其特征在于，所述可伸缩三脚支撑架与下圆板底部铰接相连。
5.根据权利要求1所述的稳定型三维桩孔检测仪，其特征在于，所述稳定盘上均布设有与悬挂索数量相对应的调平螺栓，其一端与悬挂索相连，另一端贯穿稳定盘，所述稳定盘上下两侧分别设有与调平螺栓相配合的调平上螺母和调平下螺母，所述稳定盘上还设有圆水准器。
6.根据权利要求5所述的稳定型三维桩孔检测仪，其特征在于，所述稳定盘中心还设有用于连通线缆与增稳云台及三维激光扫描仪的线缆接口。
7.根据权利要求1-6之一所述的稳定型三维桩孔检测仪，其特征在于，所述悬挂索的数量为三根。
8.根据权利要求1-4之一所述的稳定型三维桩孔检测仪，其特征在于，所述脚螺旋的数量为三个。
9.根据权利要求1-4之一所述的稳定型三维桩孔检测仪，其特征在于，所述滑轮的数量为四个，其中三个沿圆周方向均布于上圆板边缘，一个设于靠近上圆板中心位置。
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