CN108824504A - 钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置，涉及一种钻孔的超灌高度检测装置。它包括钻孔、混凝土灌注导管、环形反射片、声纳发射接收器和手持式无线接收器，钻孔上端有钻井液，钻孔下端有钢筋混凝土层，钢筋混凝土层由混凝土层和钢筋笼构成，混凝土灌注导管下端套在钢筋笼上，且混凝土灌注导管底端位于混凝土层内，所述环形反射片套在混凝土灌注导管上，且环形反射片与钢筋混凝土层顶部连接，所述声纳发射接收器安装于钻孔顶部且位于钻井液上方，所述手持式无线接收器位于钻孔外部。本发明具有极强的实用及推广价值。本发明还涉及这种钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置的检测方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻孔的超灌高度检测装置，具体的说是一种钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置。本发明还涉及这种钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置的检测方法。
背景技术
水利水电工程、建筑工程、公路工程、铁路工程、民航机场工程、港口与航道工程、市政公用工程等领域中经常涉及水下混凝土灌注的工况，水下混凝土灌注施工现场基本上都是靠测绳人工测量钻孔灌注桩的桩顶标高，不仅很不准确，而且费时、劳动强度大。在水下钻孔灌注桩施工时，混凝土欠灌会直接导致该桩报废，造成严重的施工事故。而混凝土灌注不仅会造成混凝土材料的严重浪费，而且造成土方开挖困难、增加桩头破除及外运费用，将大大增加工程施工成本。
同时，高层建筑一般都有几层地下室，其基础常用的钻孔灌注桩的桩顶标高位于基坑底部，在基坑深度较大时(有的甚至超过10.0m)，上部出现深空孔，即低标高桩顶钻孔灌注桩。水下混凝土灌注施工中，现场基本上都是靠测绳人工测量钻孔灌注桩的桩顶标高，不仅很不准确，而且费时、劳动强度大。在低标高桩顶水下钻孔灌注桩施工时，欠灌会直接导致该桩报废，造成严重的施工事故。为确保桩顶混凝土质量，一般需要进行超灌0.8～1.0m，但由于测量方法和水平的差异，加上施工人员为了确保万无一失，往往使得超灌的高度远远超过1.0m，超灌高度有的甚至高达5.0m以上，这不仅造成混凝土材料的严重浪费，而且造成土方开挖困难、增加桩头破除及外运费用，将大大增加工程施工成本。
发明内容
本发明的第一目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置，可应用于钻孔灌注桩施工过程中混凝土面标高的实时监测，以防止混凝土过度超灌。
本发明的第二目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种混凝土灌注高度检测方法，可应用于钻孔灌注桩施工过程中混凝土面标高的实时监测，以防止混凝土过度超灌。
为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置，包括钻孔和混凝土灌注导管，所述钻孔上端有钻井液，钻孔下端有钢筋混凝土层，所述钢筋混凝土层由混凝土层和钢筋笼构成，所述混凝土灌注导管下端套在钢筋笼上，且混凝土灌注导管底端位于混凝土层内，混凝土灌注导管上端穿过钻井液，且混凝土灌注顶端连接有灌料斗，其特征在于：还包括环形反射片、声纳发射接收器和手持式无线接收器，所述环形反射片套在混凝土灌注导管上，且环形反射片与钢筋混凝土层顶部连接，所述声纳发射接收器安装于钻孔顶部且位于钻井液上方，所述手持式无线接收器位于钻孔外部。
在上述技术方案中，所述声纳发射接收器包括支架和配重块，所述配重块安装在支架上，支架在靠近钻井液的一侧自上而下依次安装有第一无线发射模块、第一电池组和第二数据处理模块，所述数据处理模块下端连接有发射换能器和接收换能器。
在上述技术方案中，手持式无线接收器包括手持壳体，所述手持壳体上安装有报警器、接收处理模块和显示屏，所述报警器包括黄色报警器和红色报警器，所述黄色报警器和红色报警器分别位于接收处理模块两侧，所述显示屏位于接收处理模块下方，所述接收处理模块包括自上而下依次安装在手持壳体上的第二数据处理模块、第二电池组、第二无线接收模块，所述显示屏包括自上而下依次安装在手持壳体上的地面标高显示屏、孔内混凝土面标高显示屏和超灌高度显示屏。
为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：混凝土灌注高度检测方法，其特征在于：它包括如下步骤，步骤一：当钻孔施工好后，在钻孔中下入钢筋笼，再通过混凝土灌注导管向钻孔内灌注混凝土；步骤二：混凝土灌注导管的下部出口必须低于钻井液和混凝土的界面，随着灌注过程的进行，混凝土界面不断上升，其标高不断增加；步骤三：下入钢筋笼后，在钻孔中下入一个环形反射片，由于环形反射片的密度大于钻井液的密度，下入钻孔后，环形反射片下沉，直至混凝土界面；步骤四：先平整孔口周围的地面，通过配重块和支架将声纳发射接收器安装在钻孔顶端，确保发射换能器和接收换能器的探头基本处于竖直状态，打开电源开关，输入地面标高、标定的声波在钻井液中的传播速度和要控制的混凝土灌注标高等参数；步骤五：发射换能器发射声波，声波在钻井液中传播，遇到环形反射片后，部分声波反射，接收换能器接收反射波，并将接收到的数据传输给第一数据处理模块；步骤六：通过标定的声波在钻井液中的传播速度和相应的传播时间就可以精度计算出混凝土界面的标高，数据计算后的结果编码后通过第一无线发射模块发射；步骤七：第二无线接收模块接收第一发射模块发射的数据，传输给第二数据处理模块，第二数据处理模块对接收到的数据进行解码和计算；地面标高显示屏显示地面标高，孔内混凝土面标高显示屏显示孔内混凝土与钻井液的界面的实时标高，超灌高度显示屏显示孔内混凝土超灌的高度；步骤八：当孔内混凝土界面的标高小于实际所需标高时，超灌高度显示屏显示的孔内混凝土超灌高度为负数；当孔内混凝土界面的标高等于实际所需标高时，超灌高度显示屏显示的孔内混凝土超灌高度为零；步骤九：当孔内混凝土界面的标高大于实际所需标高时，超灌高度显示屏显示的孔内混凝土超灌高度大于零，此时黄色报警器被触发，发出黄色的闪烁灯光，提醒混凝土灌注操作者灌注即将结束，当超灌高度大于1.0m时，红色报警器被触发，发出红色的闪烁灯光和蜂鸣声，提醒操作者结束混凝土灌注过程。
本发明利用声波换能器发射的声波在钻井液中传播，当声波遇到钻井液与混凝土的交界面时，声波发生反射，地面装置中的水听器接收反射波，通过标定的声波在钻井液中的传播速度和相应的传播时间就可以精度计算出混凝土界面的标高。本发明所述的方法简单，可精度控制混凝土界面的标高，减少浪费，降低成本，应用前景广泛。
本发明可应用于钻孔灌注桩施工过程中混凝土面标高的实时监测，控制混凝土的浇筑高度。本发明具有安全、便宜、高效、低成本、应用广泛等优点，具有极强的实用及推广价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为手持式无线接收器的结构示意图。
图中1-钻孔,2-声纳发射接收器,21-第一无线发射模块,22-第一电池组,23-第二数据处理模块,24-配重块,25-支架,26-发射换能器,27-接收换能器,3-手持式无线接收器,31-手持壳体,32-黄色报警器,33-红色报警器,34-第二数据处理模块,35-第二电池组,36-第二无线接收模块,37-地面标高显示屏,38-孔内混凝土面标高显示屏,39-超灌高度显示屏,4-混凝土灌注导管,5-钻井液,6-钢筋混凝土层,61-混凝土层,62-钢筋笼,7-环形反射片。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置，包括钻孔1和混凝土灌注导管4，所述钻孔1上端有钻井液5，钻孔1下端有钢筋混凝土层6，所述钢筋混凝土层6由混凝土层61和钢筋笼62构成，所述混凝土灌注导管4下端套在钢筋笼62上，且混凝土灌注导管4底端位于混凝土层61内，混凝土灌注导管4上端穿过钻井液5，且混凝土灌注顶端连接有灌料斗，其特征在于：还包括环形反射片7、声纳发射接收器2和手持式无线接收器3，所述环形反射片7套在混凝土灌注导管4上，且环形反射片7与钢筋混凝土层6顶部连接，所述声纳发射接收器2安装于钻孔1顶部且位于钻井液5上方，所述手持式无线接收器3位于钻孔1外部。
优选的，所述声纳发射接收器2包括支架25和配重块24，所述配重块24安装在支架25上，支架25在靠近钻井液5的一侧自上而下依次安装有第一无线发射模块21、第一电池组22和第二数据处理模块23，所述数据处理模块23下端连接有发射换能器26和接收换能器27。
优选的，手持式无线接收器3包括手持壳体31，所述手持壳体31上安装有报警器、接收处理模块和显示屏，所述报警器包括黄色报警器32和红色报警器33，所述黄色报警器32和红色报警器33分别位于接收处理模块两侧，所述显示屏位于接收处理模块下方，所述接收处理模块包括自上而下依次安装在手持壳体31上的第二数据处理模块34、第二电池组35、第二无线接收模块39，所述显示屏包括自上而下依次安装在手持壳体31上的地面标高显示屏37、孔内混凝土面标高显示屏38和超灌高度显示屏39。
实际工作时，本发明的检测方法包括如下步骤，
步骤一：当钻孔1施工好后，在钻孔1中下入钢筋笼62，再通过混凝土灌注导管4向钻孔1内灌注混凝土；
步骤二：为了保证混凝土灌注柱的质量，混凝土灌注导管4的下部出口必须低于钻井液5和混凝土的界面，随着灌注过程的进行，混凝土界面不断上升，其标高不断增加；
步骤三：为了在灌注过程中实时检测混凝土界面的标高，下入钢筋笼62后，在钻孔1中下入一个环形反射片7，该环形反射片由5mm厚的铁片做成，内径略大于钢筋笼的外径，外径略小于钻孔内径；
由于环形反射片7的密度大于钻井液5的密度，下入钻孔1后，环形反射片7下沉，直至混凝土界面；
步骤四：工作时，先平整孔口周围的地面，通过配重块24和支架25将声纳发射接收器2安装在钻孔顶端，确保发射换能器26和接收换能器27的探头基本处于竖直状态，打开电源开关，输入地面标高、标定的声波在钻井液5中的传播速度和要控制的混凝土灌注标高等参数；
步骤五：发射换能器26发射声波，声波在钻井液5中传播，遇到环形反射片7后，部分声波反射，接收换能器27接收反射波，并将接收到的数据传输给第一数据处理模块23；通过标定的声波在钻井液中的传播速度和相应的传播时间就可以精度计算出混凝土界面的标高。数据计算后的结果编码后通过第一无线发射模块21发射；
步骤六：通过标定的声波在钻井液5中的传播速度和相应的传播时间就可以精度计算出混凝土界面的标高，数据计算后的结果编码后通过第一无线发射模块21发射；
实际工作时，第二电池组35为第二数据处理模块34、黄色报警器、红色报警器及显示屏供电。
步骤七：第二无线接收模块36接收第一发射模块21发射的数据，传输给第二数据处理模块34，第二数据处理模块34对接收到的数据进行解码和计算；地面标高显示屏37显示地面标高，孔内混凝土面标高显示屏38显示孔内混凝土与钻井液5的界面的实时标高，超灌高度显示屏39显示孔内混凝土超灌的高度；
步骤八：当孔内混凝土界面的标高小于实际所需标高时，超灌高度显示屏39显示的孔内混凝土超灌高度为负数；当孔内混凝土界面的标高等于实际所需标高时，超灌高度显示屏39显示的孔内混凝土超灌高度为零；
步骤九：当孔内混凝土界面的标高大于实际所需标高时，超灌高度显示屏39显示的孔内混凝土超灌高度大于零，此时黄色报警器32被触发，发出黄色的闪烁灯光，提醒混凝土灌注操作者灌注即将结束，当超灌高度大于1.0m时，红色报警器33被触发，发出红色的闪烁灯光和蜂鸣声，提醒操作者结束混凝土灌注过程。
实际工作时，本发明的第一电池组为发射换能器和接收换能器及第一数据处理模块供电，支架与第一无线发射模块、第一电池组、第一数据模块、发射换能器和接收换能器的外壳焊接在一起。发射换能器发射声波，接收换能器接收来自混凝土界面反射的声波。手持式无线接收器接收来自声纳发射接收器的无线信号，对信号处理后显示地面标高、孔内混凝土实时标高和实时超灌高度。手持式无线接收器上安装有黄色报警器和红色报警器。当超灌高度大于零是，黄色报警器被触发，当超灌高度大于设定值(如1.0m或者0.8m)时，红色报警器被触发。
其它未说明的部分均属于现有技术。
Claims (4)
1.钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置，包括钻孔(1)和混凝土灌注导管(4)，所述钻孔(1)上端有钻井液(5)，钻孔(1)下端有钢筋混凝土层(6)，所述钢筋混凝土层(6)由混凝土层(61)和钢筋笼(62)构成，所述混凝土灌注导管(4)下端套在钢筋笼(62)上，且混凝土灌注导管(4)底端位于混凝土层(61)内，混凝土灌注导管(4)上端穿过钻井液(5)，且混凝土灌注顶端连接有灌料斗，其特征在于：还包括环形反射片(7)、声纳发射接收器(2)和手持式无线接收器(3)，所述环形反射片(7)套在混凝土灌注导管(4)上，且环形反射片(7)与钢筋混凝土层(6)顶部连接，所述声纳发射接收器(2)安装于钻孔(1)顶部且位于钻井液(5)上方，所述手持式无线接收器(3)位于钻孔(1)外部。
2.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置，其特征在于：所述声纳发射接收器(2)包括支架(25)和配重块(24)，所述配重块(24)安装在支架(25)上，支架(25)在靠近钻井液(5)的一侧自上而下依次安装有第一无线发射模块(21)、第一电池组(22)和第二数据处理模块(23)，所述数据处理模块(23)下端连接有发射换能器(26)和接收换能器(27)。
3.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩混凝土超灌高度检测装置，其特征在于：手持式无线接收器(3)包括手持壳体(31)，所述手持壳体(31)上安装有报警器、接收处理模块和显示屏，所述报警器包括黄色报警器(32)和红色报警器(33)，所述黄色报警器(32)和红色报警器(33)分别位于接收处理模块两侧，所述显示屏位于接收处理模块下方，所述接收处理模块包括自上而下依次安装在手持壳体(31)上的第二数据处理模块(34)、第二电池组(35)、第二无线接收模块(39)，所述显示屏包括自上而下依次安装在手持壳体(31)上的地面标高显示屏(37)、孔内混凝土面标高显示屏(38)和超灌高度显示屏(39)。
4.混凝土灌注高度检测方法，其特征在于：它包括如下步骤，
步骤一：当钻孔(1)施工好后，在钻孔(1)中下入钢筋笼(62)，再通过混凝土灌注导管(4)向钻孔(1)内灌注混凝土；
步骤二：混凝土灌注导管(4)的下部出口必须低于钻井液(5)和混凝土的界面，随着灌注过程的进行，混凝土界面不断上升，其标高不断增加；
步骤三：下入钢筋笼(62)后，在钻孔(1)中下入一个环形反射片(7)，由于环形反射片(7)的密度大于钻井液(5)的密度，下入钻孔(1)后，环形反射片(7)下沉，直至混凝土界面；
步骤四：先平整孔口周围的地面，通过配重块(24)和支架(25)将声纳发射接收器(2)安装在钻孔顶端，确保发射换能器(26)和接收换能器(27)的探头基本处于竖直状态，打开电源开关，输入地面标高、标定的声波在钻井液(5)中的传播速度和要控制的混凝土灌注标高等参数；
步骤五：发射换能器(26)发射声波，声波在钻井液(5)中传播，遇到环形反射片(7)后，部分声波反射，接收换能器(27)接收反射波，并将接收到的数据传输给第一数据处理模块(23)；
步骤六：通过标定的声波在钻井液(5)中的传播速度和相应的传播时间就可以精度计算出混凝土界面的标高，数据计算后的结果编码后通过第一无线发射模块(21)发射；
步骤七：第二无线接收模块(36)接收第一发射模块(21)发射的数据，传输给第二数据处理模块(34)，第二数据处理模块(34)对接收到的数据进行解码和计算；地面标高显示屏(37)显示地面标高，孔内混凝土面标高显示屏(38)显示孔内混凝土与钻井液(5)的界面的实时标高，超灌高度显示屏(39)显示孔内混凝土超灌的高度；
步骤八：当孔内混凝土界面的标高小于实际所需标高时，超灌高度显示屏(39)显示的孔内混凝土超灌高度为负数；当孔内混凝土界面的标高等于实际所需标高时，超灌高度显示屏(39)显示的孔内混凝土超灌高度为零；
步骤九：当孔内混凝土界面的标高大于实际所需标高时，超灌高度显示屏(39)显示的孔内混凝土超灌高度大于零，此时黄色报警器(32)被触发，发出黄色的闪烁灯光，提醒混凝土灌注操作者灌注即将结束，当超灌高度大于1.0m时，红色报警器(33)被触发，发出红色的闪烁灯光和蜂鸣声，提醒操作者结束混凝土灌注过程。
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