CN109056689A - 一种地基压实度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑施工技术领域，具体为一种地基压实度检测装置，解决了现有地基压实度检测过程需要在现场和实验室分部进行造成检验工序复杂的问题，包括支撑架板，支撑架板两端设置有固定装置，支撑架板的中部设置有限位套，限位套内贯穿设置有空心套筒，空心套筒的顶部固定有齿轮箱，空心套筒的内部轴线位置设置有钻杆，转杆底部连接有十字钻刀，齿轮箱顶板的上表面设置有配重槽和刻度盘，转动手柄的中点固定有平行于刻度盘的指针，十字钻刀上设置有应力片，应力片通过传感线连接有计算机。本发明不仅简化了地基压实度的检验程序，能够快速准确的得到所要的测定的地基压实度数值，而且有效降低了试验人员的工作强度。

Description

一种地基压实度检测装置

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，涉及地基检测领域，具体为一种地基压实度检测装置。

背景技术

地基的压实质量是建筑施工质量管理最重要的指标之一。只有将地基结构充分压实，才能保证地基的强度、刚度和稳定性，从而延长建筑的使用寿命。地基的压实质量是通过压实度来表示，压实度是地基经过夯实后实际达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度的比值。压实度的测定主要包括室内标准密度确定和现场密度试验。

在实际压实度的测定试验中常用的方法有灌砂法、灌水法、环刀法、核子仪法、钻芯法等。在压实过程中,土颗粒间的引力和斥力的相对大小决定了压实土的结构。当土样的含水量较小时,粒间引力较大,在一定的外部压实功能作用下,还不能有效地克服引力而使土颗粒相对移动,这时压实效果较差;增大含水量后,结合水膜逐渐增厚,引力减小,土颗粒在相同功能条件下易于移动而挤密,所以压实效果较好;当含水量增大到一定程度后,孔隙中已出现了自由水,结合水膜的扩大作用不再显著,因而引力的减少也不是十分显著,同时自由水填充在孔隙中阻止土颗粒移动的作用却随着含水量的增加而渐渐显著起来,所以此时压实效果反而下降。可见,通过检测土壤的干密度能有效评判路基压实度的质量，使得挖坑灌砂法和环刀法成了压实度检测中最常用且最准确的方法。

但不难发现，挖坑灌砂法工序较为复杂，整个压实度试验的检验过程包括现场取样和实验室测量及计算两部分，即从施工现场完成土体取样后仍需在实验室反复对所取地基土样和所灌入砂样进行处理及称重，且完成做样后还需进行地基最终压实度的计算。现有地基压实度检测中缺少能够直接获得结果的设备。

发明内容

本发明针对现有地基压实度检测过程需要在现场和实验室分部进行造成检验工序复杂的问题，提供了一种地基压实度检测装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种地基压实度检测装置，包括支撑架板，支撑架板为矩形结构且两端设置有用于与地基土层连接的固定装置，支撑架板的中部设置有限位套，限位套呈空心圆柱状，限位套内贯穿设置有空心套筒，空心套筒的侧壁设置有排料口，空心套筒的顶部固定有齿轮箱，空心套筒的内部轴线位置设置有钻杆，转杆底部连接有十字钻刀，钻杆顶部贯穿齿轮箱底板后连接有从动齿轮，从动齿轮啮合有主动齿轮，主动齿轮固定在转轴上，转轴底部通过轴承与齿轮箱的底板内壁连接，转轴顶部贯穿齿轮箱的顶板后连接有转动手柄的中点，齿轮箱顶板的上表面设置有配重槽和刻度盘，转动手柄的中点固定有平行于刻度盘的指针，十字钻刀上设置有应力片，应力片通过传感线连接有计算机。

刻度盘是以转轴为圆心的圆形板，刻度盘的半径为转轴到齿轮箱端部的距离，刻度盘上的刻度为角度值，且最小刻度值为5°。

配重槽为齿轮箱中心部位设置的环形板围成的空心圆柱体槽，配重槽凸出齿轮箱顶板表面且内部用于放置配重块，环形板的高度大于配重块的厚度。

固定装置包括定位螺钉，定位螺钉顶部设置有定位转盘，与定位螺钉连接的支撑架板的上下两端均设置有定位螺母。

限位套底部与支撑架板底部位于同一平面，限位套的高度为空心套筒高度的1/4～1/3，空心套筒的高度为600～800mm。

十字钻刀由固定在钻杆底部且相互垂直的四块钢板组成，十字钻刀的钢板采用经过淬火和回火的高速钢制作而成，十字钻刀的四块钢板上均设置有应力片且应力片距地面的高度均不相同。

主动齿轮和从动齿轮的传动比为3:1。

转动手柄为十字形结构，转动手柄的端部设置有防滑橡胶套。

十字钻刀的底平面高度大于空心套筒底部端面的高度，且二者的差值为3 ～5mm。

每当转动手柄旋转45°，四个应力片分别将对应的应力数值通过计算机进行一次记录。

本发明的使用原理是：

对地基压实度进行检测时，通过固定装置的定位转盘将定位螺钉对称固定到地基中，完成本发明的定位；将空心套筒6插入到限位套5中并使其在重力作用下自然下落，使得十字钻刀与地面接触，将质量为150千克的配重块放入配重槽中，人工旋转转动手柄，转动手柄通过转轴带动主动齿轮运动，主动齿轮啮合从动齿轮转动，最终从动齿轮带动钻杆转动实现十字钻刀对地基土层的切割，切割松动的土可通过排料口排出空心套筒，操作转动手柄保持匀速旋转，转动初始位置记录指针在刻度盘上的读数并将其确定为初始零点，由于十字钻刀的四个刀片上均设置有应力片，应力片通过传感线与计算机连接，当初始零点每转过45°角时，通过计算机中的应力软件记录四个应力片的应力值，直至钻杆钻入150mm土层为止；进一步的，利用计算机将得到的多个应力数值取平均值作为最终应力。

本发明所用的空心套筒、十字钻刀、主动齿轮、从动齿轮、传动比、十字转刀的旋转速率、配重块的规格以及应力片分布位置等均不得发生变化，即本发明必须为标准化制作。

利用本发明标准装置对不同的地基压实度进行检测，获得对应的应力值；本发明装置在使用前还需制定一张试验数据待查表，试验数据待查表是对不同压实度地基利用灌砂法做试验得出压实度值后，进一步利用本发明装置获得应力值，将二者做相互对应参考；经过多地层压实度的反复试验后，可得到压实度所对应的应力值为一个范围值。

当需要测定地基的压实度时，可直接利用本发明得到最终的应力值，进一步按照应力值大小对应得到压实度数值即可。

本发明相比现有技术具有的有益效果是：

本发明设计合理，略去了地基压实度检测的繁琐工序，利用匀速转动的十字钻刀完成了对试验土体的剪切破坏，同时在土体发生破坏的过程中，依靠设置在十字钻刀刀片上的多个应力片收集土体应力值并经过计算机按照一定规则的计算后得到最终的应力平均值；进而将得到的最终平均应力值通过查表对比后便捷地获取地基所对应的压实度。本发明将压实度检测过程均需要现场取样和实验室试验操作并计算的工作进行优化；只需得到地基的破坏应力均值便可通过查表获得应力均值所对应的压实度。本发明不仅简化了地基压实度的检验程序，能够快速准确的得到所要的测定的地基压实度数值，而且有效降低了试验人员的工作强度。本发明装置无论是对施工进度还是施工成本都起到了积极的作用，值得大面积推广使用。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意正视图；

图2为本发明装置的结构示意俯视图；

图3为图2中转动手柄位置的结构示意图。

图中：1-支撑架板，2-定位转盘，3-定位螺母，4-定位螺钉，5-限位套，6-空心套筒，7-钻杆，8-十字钻刀，9-排料口，10-环形板，11-从动齿轮，12-主动齿轮，13-转动手柄，14-齿轮箱，15-刻度盘，16-指针，17-应力片，18-配重槽，19-转轴。

具体实施方式

参照图1～图3对本发明进行进一步阐述，一种地基压实度检测装置，包括支撑架板1，支撑架板1为矩形结构且两端设置有用于与地基土层连接的固定装置，支撑架板1的中部设置有限位套5，限位套5呈空心圆柱状，限位套5内贯穿设置有空心套筒6，空心套筒6的侧壁设置有排料口9，空心套筒6的顶部固定有齿轮箱14，空心套筒6的内部轴线位置设置有钻杆7，转杆7底部连接有十字钻刀8，钻杆7顶部贯穿齿轮箱14底板后连接有从动齿轮11，从动齿轮11啮合有主动齿轮12，主动齿轮12固定在转轴19上，转轴19底部通过轴承与齿轮箱14的底板内壁连接，转轴19顶部贯穿齿轮箱14的顶板后连接有转动手柄13的中点，齿轮箱14顶板的上表面设置有配重槽18和刻度盘15，转动手柄13的中点固定有平行于刻度盘15的指针16，十字钻刀8上设置有应力片17，应力片17通过传感线连接有计算机。

齿轮箱14为环形空腔结构，内部设置有主动齿轮12和从动齿轮11，齿轮箱14与空心套筒6通过螺栓固定连接。刻度盘15是以转轴19为圆心的圆形板，刻度盘15的半径为转轴19到齿轮箱14端部的距离，刻度盘15上的刻度为角度值，且最小刻度值为5°。刻度盘上的读数用以人工操作过程中对角度的指示作用；当本发明利用计算机控制转动手柄13的旋转时，则可忽略刻度盘15的作用。

配重槽18为齿轮箱14中心部位设置的环形板10围成的空心圆柱体槽，配重槽18凸出齿轮箱14顶板表面且内部用于放置配重块，环形板10的高度大于配重块的厚度。配重块采用质量为150千克的标准配重，用以配合钻杆7旋转共同提供十字钻刀8向下切割地基土体的作用力。

固定装置包括定位螺钉4，定位螺钉4顶部固定有定位转盘2，与定位螺钉4连接支撑架板1的上下两端均设置有定位螺母3。 限位套5底部与支撑架板1底部位于同一平面，限位套5的高度为空心套筒6高度的1/4～1/3，空心套筒6的高度为600～800mm。限位套5的高度需要满足上述数值，使其能够对空心套筒6进行有效的支撑，使得空心套筒6以及上部齿轮箱14等机构能够在重力作用下保持垂直固定。

十字钻刀8由固定在钻杆7底部且相互垂直的四块钢板组成，十字钻刀8的钢板采用经过淬火和回火的高速钢制作而成，十字钻刀8的四块钢板上均设置有应力片17且应力片17的位置各不相同。十字钻刀8选用高速钢能够有效避免地基土层对其造成的磨损，未经磨损的十字钻刀8旋转受到的土压力保持不变，保证本发明装置的测量精度。

主动齿轮12和从动齿轮11的传动比为固定值且为3:1。本发明利用分度圆直径较小的主动齿轮12带动分度圆直径较大的从动齿轮11啮合转动，虽然传动效率低，但传动过程中传递给从动齿轮11的功较大，进而能够较为省力地带动十字钻刀8完成对地基土体的切割工作。

对地基压实度进行检测时，通过固定装置的定位转盘2将定位螺钉4对称固定到地基中，完成本发明的定位；将空心套筒6插入到限位套5中并使其在重力作用下自然下落，使得十字钻刀8与地面接触，将质量为150千克的配重块放入配重槽18中，人工旋转转动手柄13，转动手柄13通过转轴19带动主动齿轮12运动，主动齿轮12啮合从动齿轮11转动，最终从动齿轮11带动钻杆7转动实现十字钻刀8对地基土层的切割，切割松动的土可通过排料口9排出空心套筒6，操作转动手柄13保持匀速旋转，转动初始位置需记录指针16在刻度盘15上的读数并将其确定为初始零点，由于十字钻刀8的四个刀片上均设置有应力片17，应力片17通过传感线与计算机连接，当初始零点每转过45°角时，通过计算机中的应力软件分别记录四个应力片17对应的应力值，直至钻杆7钻入150mm土层为止；其中每个应力片17所记录的应力值为一组，共记录四组，进一步的，利用计算机将得到的四组应力数值采用特定的算法取平均值作为最终应力的数值。

最终应力平均值的计算方法：

首先分别对各应力片17所得的多个应力值进行均值计算，计算时去掉12个最大值和12个最小值，然后将剩余应力值做算数平均值的计算；

将各应力片17所得的算数平均值按照应力片17在十字钻刀8刀片从低到高的位置排布，划分为2，3，3，2的权术值，再利用加权平均的方式得到四个应力片17最终的应力值。

本发明所用的空心套筒6、十字钻刀8、主动齿轮12、从动齿轮11、传动比、十字转刀8的旋转速率、配重块的规格以及应力片17分布位置等均不得发生变化，即本发明必须为标准化制作，相同规格的设备对应固定的数据表。

利用本发明标准装置对不同的地基压实度进行检测，获得相应的应力值；本发明装置在使用前还需制定一张试验数据待查表，试验数据待查表是对不同压实度地基利用灌砂法做试验得出压实度值，同时利用本发明装置获得应力值，将二者做相互对应设置后加以实现；通过对相当数量的地层进行压实度的反复试验后，可得到不同压实度所对应的应力范围值。

当利用本发明对地基的压实度进行测定时，可直接通过本发明装置得到最终的应力值后，进一步通过查表获得此应力值所对应的压实度即可。

Claims (10)

1.一种地基压实度检测装置，其特征在于：包括支撑架板（1），支撑架板（1）为矩形结构且两端设置有用于与地基土层连接的固定装置，支撑架板（1）的中部设置有限位套（5），限位套（5）呈空心圆柱状，限位套（5）内贯穿设置有空心套筒（6），空心套筒（6）的侧壁设置有排料口（9），空心套筒（6）的顶部固定有齿轮箱（14），空心套筒（6）的内部轴线位置设置有钻杆（7），转杆（7）底部连接有十字钻刀（8），钻杆（7）顶部贯穿齿轮箱（14）底板后连接有从动齿轮（11），从动齿轮（11）啮合有主动齿轮（12），主动齿轮（12）固定在转轴（19）上，转轴（19）底部通过轴承与齿轮箱（14）的底板内壁连接，转轴（19）顶部贯穿齿轮箱（14）的顶板后连接有转动手柄（13）的中点，齿轮箱（14）顶板的上表面设置有配重槽（18）和刻度盘（15），转动手柄（13）的中点固定有平行于刻度盘（15）的指针（16），十字钻刀（8）上设置有应力片（17），应力片（17）通过传感线连接有计算机。

2.根据权利要求1所述的一种地基压实度检测装置，其特征在于：刻度盘（15）是以转轴（19）为圆心的圆形板，刻度盘（15）的半径为转轴（19）到齿轮箱（14）端部的距离，刻度盘（15）上的刻度为角度值，且最小刻度值为5°。

3.根据权利要求2所述的一种地基压实度检测装置，其特征在于：配重槽（18）为齿轮箱（14）中心部位设置的环形板（10）围成的空心圆柱体槽，配重槽（18）凸出齿轮箱（14）顶板表面且内部用于放置配重块，环形板（10）的高度大于配重块的厚度。

4.根据权利要求3所述的一种地基压实度检测装置，其特征在于：固定装置包括定位螺钉（4），定位螺钉（4）顶部设置有定位转盘（2），与定位螺钉（4）连接的支撑架板（1）的上下两端均设置有定位螺母（3）。

5.根据权利要求4所述的一种地基压实度检测装置，其特征在于：限位套（5）底部与支撑架板（1）底部位于同一平面，限位套（5）的高度为空心套筒（6）高度的1/4～1/3，空心套筒（6）的高度为600～800mm。

6.根据权利要求5所述的一种地基压实度检测装置，其特征在于：十字钻刀（8）由固定在钻杆（7）底部且相互垂直的四块钢板组成，十字钻刀（8）的钢板采用经过淬火和回火的高速钢制作而成，十字钻刀（8）的四块钢板上均设置有应力片（17）且应力片（17）距地面的高度均不相同。

7.根据权利要求1所述的一种地基压实度检测装置，其特征在于：主动齿轮（12）和从动齿轮（11）的传动比为3:1。

8.根据权利要求1或7所述的一种地基压实度检测装置，其特征在于：转动手柄（13）为十字形结构，转动手柄（13）的端部设置有防滑橡胶套。

9.根据权利要求6所述的一种地基压实度检测装置，其特征在于：十字钻刀（8）的底平面高度大于空心套筒（6）底部端面的高度，且二者的差值为3 ～5mm。

10.根据权利要求1所述的一种地基压实度检测装置，其特征在于：每当转动手柄（13）旋转45°，四个应力片（17）分别将对应的应力数值通过计算机进行一次记录。