CN108130923B - 钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置和方法，该测量装置包括：安装支架、动力机构、可调离合机构、连杆机构和叶轮，其中，所述安装支架位于钻孔灌注桩的桩口套筒上，所述动力机构安装在所述安装支架上并通过可调离合机构与所述连杆机构连接，所述叶轮安装在所述连杆机构的底部，且所述叶轮位于桩顶的设计标高位置处。也本发明采用可调离合机构，可以预设主力矩数值，适应不同泥浆配方和不同标号的混凝土，扩大了适用范围和测量精确度；另一方面，叶轮的位置就是桩顶的设计标高位置可以精确控制钻孔灌注桩的标高，可以减少超灌现象发生，降低了混凝土用量，同时减少了凿除的多余混凝土弃块量，降低了工程成本。

Description

钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置和方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置和方法。

背景技术

随着我国经济高速发展，各类楼房、桥梁、港口码头等大型建筑(构筑)物越来越多。钻孔灌注桩以其独特的经济技术优越性，成为建筑(构筑)物的主要基础形式之一。钻孔灌注桩成桩多采用水下现浇混凝土的工艺，为保证桩的质量，经常要求混凝土超灌出设计标高一定的高度，在基坑开挖后再凿除超灌部分。由于灌注过程中孔内充满泥浆，导致桩顶混凝土上存在浮浆层，所以很难准确知道砼灌面到底处于什么位置。

目前，现场工地常规的做法是工人用重锤法测量钻孔灌注桩桩顶标高，该方法费时、费力并且误差大，过量超灌现象屡见不鲜。一方面，导致大量的混凝土材料浪费，工程成本增加；另一方面，在基坑开挖过程中，超灌部分必须人工凿除，增加了工程成本和难度，同时也带来了凿除的多余混凝土弃块掩埋难题和相应的环境保护问题。随着科学技术的进步，工程师们研发出砼灌面标高超声波高程仪，但由于钻孔灌注桩桩顶存在浮浆层，浮浆层以及混凝土层颗粒物各向异性，超声波散射和漫射现象严重，以致在很多情况下只有很少的一部分声波被反射回孔口探头，达不到探头感应的最低限值要求，从而造成检测结果准确度低、可信度差和稳定性差等缺陷，大大影响了砼灌面标高超声波高程仪的适用范围。

发明内容

本发明提供一种钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置和方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置，包括：安装支架、动力机构、可调离合机构、连杆机构和叶轮，其中，所述安装支架位于钻孔灌注桩的桩口套筒上，所述动力机构安装在所述安装支架上并通过可调离合机构与所述连杆机构连接，所述叶轮安装在所述连杆机构的底部，且所述叶轮位于桩顶的设计标高位置处。

作为优选，所述安装支架包括：固定在所述桩口套筒上的L形底架和与所述L形底架竖向可移动连接的T形连接架。

作为优选，所述动力机构包括：固定在所述安装支架上的动力执行机构和驱动所述动力执行机构动作的动力源。

作为优选，所述可调离合机构包括：连接套，设置于所述连接套内的主动盘、从动盘和压缩弹簧，以及套设在所述连接套外侧的环形垫板和调节螺母；其中，所述弹簧套设在所述主动盘上，所述主动盘的一端与所述动力机构固接，另一端与所述从动盘的一端啮合，所述从动盘的另一端通过中间套与所述连杆机构连接，并且所述从动盘由所述调节螺母通过环形垫板支撑。

作为优选，所述从动盘与所述中间套通过花键连接，所述中间套通过轴承安装于所述连接套下端并与所述连杆机构螺纹连接。

作为优选，所述可调离合机构还包括安装在所述主动盘上的力矩传感器和安装在所述动力机构上并与所述力矩传感器连接的报警器。

作为优选，所述连接套上对称分布两条从上而下的导槽，所述环形垫板内侧设置有与所述导槽对应的凸起，所述凸起托在所述从动盘的顶部下沿。

作为优选，所述可调离合机构还包括盖板，所述盖板通过螺栓与所述连接套的下端固定连接。

作为优选，所述连杆机构包括：与所述可调离合机构连接的上连杆、与所述叶轮(5)连接的下连杆(43)，以及设在所述上连杆与下连杆(43)之间的若干标准连杆(42)，所述上连杆(41)、标准连杆(42)和下连杆(43)首尾依次螺纹连接。

本发明还提供一种钻孔灌注桩砼灌面标高测量方法，采用所述的钻孔灌注桩砼灌面标高测量，包括：步骤1：根据桩顶设计标高的位置确定所述连杆机构的长度；步骤2：根据所述钻孔灌注桩内泥浆和混凝土的情况，调节所述可调离合器跳开的阻力矩数值；步骤3：在桩口套筒上安装所述钻孔灌注桩砼灌面标高测量；步骤4：开启动力机构，同时通过导管灌注混凝土，当混凝土的顶面达到所述设计标高时，所述叶轮触碰到所述混凝土，收到阻力矩增大，所述可调离合机构断开，停止灌注混凝土；步骤5：在混凝土初凝前将所述导管从混凝土中拔出，同时拆除并清理所述钻孔灌注桩砼灌面标高测量。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：一方面，本发明可以调整可调离合机构预设主力矩数值，适应不同泥浆配方和不同标号的混凝土，扩大了适用范围和测量精确度；另一方面，叶轮的位置就是桩顶的设计标高位置可以精确控制钻孔灌注桩的标高，可以减少超灌现象发生，降低了混凝土用量，同时减少了凿除的多余混凝土弃块量，降低了处理弃块对环境的影响，降低了工程成本。

附图说明

图1为本发明的钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置的结构示意图；

图2为本发明中安装支架的结构示意图；

图3为本发明中可调离合机构的结构示意图；

图4为本发明中连接套的结构示意图；

图5为本发明中主动盘的结构示意图；

图6为本发明中从动盘的结构示意图；

图7为本发明中环形垫块的结构示意图。

图中所示：

1-安装支架、11-L形底架、111-第一水平板、112-第一竖直板、113-筋板、12-T形连接架、121-第二竖直板、122-第二水平板、123-肋板、13-腰形孔；

2-动力机构；

3-可调离合机构、31-连接套、311-导槽、32-压缩弹簧、33-主动盘、331-端面齿、34-从动盘、341-花键、35-环形垫板、351-圆环本体、352-凸起、36-中间套、37-轴承、38-调节螺母、39-盖板；

4-连杆机构、41-上连杆、42-标准连杆、43-下连杆；

5-叶轮；

61-桩口套筒、62-导管、63-料斗。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供一种钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置，用于监测水下混凝土浇筑是否达到设计标高位置，防止超灌和少灌现象发生。具体如图1所示，该装置包括安装支架1、动力机构2、可调离合机构3、连杆机构4以及叶轮。其中，所述安装支架1通过螺栓固定或者焊接固定在桩口套筒61上，所述动力机构2固定在所述安装支架1上，所述可调离合机构3的上端和下端分别与所述动力机构2的下端和所述连杆机构4的上端固定连接，所述叶轮5通过螺栓固定在所述连杆机构4的下端,且所述叶轮5位于桩顶的设计标高位置处。具体地，本发明可以适用水下混凝土灌注过程，并且可以利用不同介质对叶轮产生不同的阻力矩的原理，在钻孔灌注桩的桩顶设计标高位置处设置旋转的叶轮，当叶轮的阻力矩发生较大变化时，就可以判断砼灌面已经达到设计标高，可以停止浇注混凝土，进而可以减少超灌现象发生，降低了混凝土用量，同时减少了凿除的多余混凝土弃块量，降低了处理弃块对环境的影响，降低了工程成本。而通过调整可调离合机构可以预设主力矩数值，从而适应不同泥浆配方和不同标号的混凝土，扩大了适用范围和测量精确度。

请重点参照图2，所述安装支架1包括L形底架11和T形连接架12，其中，所述L形底架11通过螺栓或者焊接的方式固定在所述桩口套筒61上，所述T形连接架12通过螺栓或者卡扣的方式与所述L形底架11竖向可移动连接，进而可以调整安装支架1上动力机构2的高度，进而可以调节叶轮5的高度。

优选的，所述L形底架11包括相互垂直的第一竖直板112和第一水平板111以及相互平行且分布在所述第一竖直板112和所述第一水平板111构成的直角内侧的两个筋板113，进一步的，所述第一竖直板112、所述第一水平板111以及所述筋板113，两两之间均通过焊接连接，所述第一竖直板112和所述第一水平板111上均设置有两个相互平行的腰形孔13。继续参照图2，所述T形连接架12包括相互垂直的第二竖直板121和第二水平板122以及两两相对设置在所述第二水平板122的上下侧的四个肋板123，其中，所述第二竖直板121通过卡扣或者螺栓与所述第一竖直板112上的腰形孔13连接，且高度可调，所述第二竖直板121、第二水平板122以及所述肋板123，两两之间同样通过焊接连接。

请参照图1，所述动力机构2包括动力执行机构和动力源，其中，所述动力执行机构为电机或者油马达，所述动力源为电源箱或者泵站，所述动力执行机构和所述动力源通过电线或者管路连接，所述动力执行机构通过螺栓固定在所述安装支架的第二水平板122上。

请重点参照图3，所述可调离合机构3包括连接套31、调节螺母38、压缩弹簧32、主动盘33、从动盘34、环形垫板35、中间套36、轴承37以及盖板39。其中，所述调节螺母38和所述环形垫板35套设在所述连接套31外侧，所述压缩弹簧32、主动盘33以及从动盘34都设置于所述连接套31内。

具体地，所述主动盘33和所述从动盘34从上而下依次布置，如图5和图6所示，所述主动盘33和所述从动盘34的大端都设置有端面齿331，两者通过所述端面齿331啮合。也即是说，所述主动盘33的小端向上与所述动力执行机构固接，所述压缩弹簧32套设在所述主动盘33的小端，所述从动盘34的大端由所述调节螺母38通过环形垫板35支撑，所述从动盘34的小端向下且表面设置有花键341，所述从动盘34的小端插入所述中间套36内并且两者通过花键341连接，所述中间套36通过所述轴承37安装在所述连接套31下端，所述盖板39通过螺栓与所述连接套31的下端固定连接，此外，所述中间套36还与所述连杆机构4螺纹连接。

请参照图4和图7，所述连接套31上对称分布两条从上而下的导槽311，所述环形垫板35包括圆环本体351和对称布置的两个凸起352，两个所述凸起352分别插在所述连接套31的导槽311内且托在所述从动盘34的大端下沿。

优选的，所述可调离合机构3还包括力矩传感器和报警灯，所述力矩传感器安装在所述主动盘33上，所述报警灯安装在所述动力机构上，所述力矩传感器和所述报警灯信号相连。

参照图1和图3，所述连杆机构4从上而下依次包括上连杆41、若干标准连杆42以及下连杆43，所述上连杆41上端与所述可调离合机构3的中间套36螺纹连接，所述标准连杆42首尾依次螺纹连接，所述下连杆43与最下端所述标准连杆42螺纹连接，所述叶轮5通过螺栓固定在所述下连杆43的下端。进一步的，所述连杆机构4还包括若干定位销，所述定位销分别设置在上连杆41与标准连杆42、标准连杆42与标准连杆42、标准连杆42与下连杆43的螺纹连接处的中间，也即是说，本发明在螺纹连接的基础上，增加了定位销，可以确保连杆机构4的稳固性。

请继续参照图1至图7，本发明还提供一种钻孔灌注桩砼灌面标高测量方法，包括如下步骤：

步骤1：根据桩顶设计标高的位置确定所述连杆机构的长度。具体为，根据桩顶设计标高的位置，计算出设计标高距桩口的深度，进而确定所述连杆机构4的长度；

步骤2：根据所述钻孔灌注桩内泥浆和混凝土的情况，调节所述可调离合器跳开的阻力矩数值；具体地，通过调整可调离合机构3中所述调节螺母38的松紧，可以实现对可调离合机构3跳开的阻力矩数值的设定。

步骤3：在桩口套筒61上安装所述钻孔灌注桩砼灌面标高测量；具体先将安装支架1安装在所述桩口套筒61上，调整安装支架距所述钻孔灌注桩的中心距离，接着，依次拼装所述动力机构2、可调离合机构3和所述连杆机构4，并将三者组成一个装配体，将所述装配体从下而上依次穿过所述安装支架1，并将所述叶轮5固定安装在所述连杆机构4的下端，将所述动力机构2安装在所述安装支架1上，再根据实际情况，调整所述安装支架1的所述T形连接架12的竖向位置并固定所述T形连接架12；

步骤4：开启动力机构2，同时通过料斗63和导管62灌注混凝土，当混凝土的顶面达到所述设计标高时，所述叶轮5触碰到所述混凝土，收到阻力矩增大，所述可调离合机构3断开，停止灌注混凝土。具体地，当所述叶轮5受到的阻力矩增大时，所述从动盘34受到阻力矩的影响，调节螺母38松脱，导致环形垫板35下落，进而使得从动盘34与主动盘33脱离，可调离合机构3实现离合跳转，同时所述报警灯闪烁报警，停止灌注混凝土。

步骤5：在混凝土初凝前将所述导管62从混凝土中拔出，同时拆除并清理所述钻孔灌注桩砼灌面标高测量。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置，其特征在于，包括：安装支架(1)、动力机构(2)、可调离合机构(3)、连杆机构(4)和叶轮(5)，其中，所述安装支架(1)位于钻孔灌注桩的桩口套筒(61)上，所述动力机构(2)安装在所述安装支架(1)上并通过可调离合机构(3)与所述连杆机构(4)连接，所述叶轮(5)安装在所述连杆机构(4)的底部，且所述叶轮(5)位于桩顶的设计标高位置处；所述安装支架(1)包括：固定在所述桩口套筒(61)上的L形底架(11)和与所述L形底架(11)竖向可移动连接的T形连接架(12)；所述可调离合机构(3)包括：连接套(31)，设置于所述连接套(31)内的主动盘(33)、从动盘(34)和压缩弹簧(32)，以及套设在所述连接套(31)外侧的环形垫板(35)和调节螺母(38)；其中，所述压缩弹簧(32)套设在所述主动盘(33)上，所述主动盘(33)的一端与所述动力机构(2)固接，另一端与所述从动盘(34)的一端啮合，所述从动盘(34)的另一端通过中间套(36)与所述连杆机构(4)连接，并且所述从动盘(34)由所述调节螺母(38)通过环形垫板(35)支撑；所述从动盘(34)与所述中间套(36)通过花键(341)连接，所述中间套(36)通过轴承(37)安装于所述连接套(31)下端并与所述连杆机构(4)螺纹连接；所述可调离合机构(3)还包括安装在所述主动盘(33)上的力矩传感器和安装在所述动力机构(2)上并与所述力矩传感器连接的报警器；所述连接套(31)上对称分布两条从上而下的导槽(311)，所述环形垫板(35)内侧设置有与所述导槽(311)对应的凸起(352)，所述凸起(352)托在所述从动盘(34)的顶部下沿；所述可调离合机构(3)还包括盖板(39)，所述盖板(39)通过螺栓与所述连接套(31)的下端固定连接；通过调整可调离合机构(3)中所述调节螺母(38)的松紧，可以实现对可调离合机构(3)跳开的阻力矩数值的设定。

2.如权利要求1所述的钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置，其特征在于，所述动力机构(2)包括：固定在所述安装支架(1)上的动力执行机构和驱动所述动力执行机构动作的动力源。

3.如权利要求1所述的钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置，其特征在于，所述连杆机构(4)包括：与所述可调离合机构(3)连接的上连杆(41)、与所述叶轮(5)连接的下连杆(43)，以及设在所述上连杆与下连杆(43)之间的若干标准连杆(42)，所述上连杆(41)、标准连杆(42)和下连杆(43)首尾依次螺纹连接。

4.一种钻孔灌注桩砼灌面标高测量方法，采用如权利要求1～3中任意一项所述的钻孔灌注桩砼灌面标高测量装置，其特征在于，包括：

步骤1：根据桩顶设计标高的位置确定所述连杆机构的长度；

步骤2：根据所述钻孔灌注桩内泥浆和混凝土的情况，调节所述可调离合器跳开的阻力矩数值；

步骤3：在桩口套筒上安装所述钻孔灌注桩砼灌面标高测量；

步骤4：开启动力机构，同时通过导管灌注混凝土，当混凝土的顶面达到所述设计标高时，所述叶轮触碰到所述混凝土，收到阻力矩增大，所述可调离合机构断开，停止灌注混凝土；

步骤5：在混凝土初凝前将所述导管从混凝土中拔出，同时拆除并清理所述钻孔灌注桩砼灌面标高测量。