CN109267596B - 用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置和测量方法，该装置包括测绳、基础板、与基础板固定的用于钉入混凝土层的销钉、采样筒和用于驱动采样筒下降采样的驱动装置，驱动装置安装在基础板上，采样筒与驱动装置连接，基础板上设有供采样筒穿过的孔，测绳也与基础板连接；该方法的关键在于：当销钉钉紧在混凝土层内而整个测量装置被混凝土完全顶托无法进一步下沉后，启动驱动机构，驱使采样筒下降采样；再将测量装置上提出成孔；最后，将采样筒下探长度加上测绳长度并减去采样筒中的混凝土厚度，就获得了实际灌砼高度。该装置和方法能精确测量出实际灌砼高度为后续判断混凝土层是否达到设定标高提供依据。

Description

用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及土木工程中的混凝土灌注领域，具体讲是一种用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置和测量方法。

背景技术

在地基施工中，经常需要向成孔内灌注混凝土，所述成孔是指由钻孔、冲孔、爆扩、沉管、人工等方式施工成的孔，灌砼的过程一般是用一根注浆管插到成孔的底部，然后从下往上灌浆，此时混凝土液面会由下往上翻。

在实际施工中遇到土体较软时，经常需要在钻孔的同时进行泥浆护壁，这就形成了孔内的泥浆层，而孔壁碎土掉落以及孔内存在的其他杂质如砂等会形成浮浆层，也就是说，在灌砼的过程中，成孔内就会客观的存在三层不同的物质，即底部的混凝土层、中部的浮浆层以及上部的泥浆层。

现有技术向成孔灌砼时，客观存在一个技术难题，即利用现有的技术手段无法精确获知实际的灌砼高度，换句话说，现有技术手段无法精确判定实际灌砼高度是否到达设定标高。如利用重锤和测绳的测量方式，将重锤系在测绳下端并将重锤垂落入成孔中，并将测绳缓慢下放，在理想状态下，重锤会依次穿过泥浆层和浮浆层，并最终到达混凝土层与浮浆层的分界面上，且被混凝土层完全顶托起来，导致测绳松弛无法继续下放，这样，工人就可以根据手感，判断重锤已经到达灌砼高度，随后轻微上提测绳使其绷直并读取此刻测绳的长度，即可获得灌砼高度。但实际施工中发现，随着浮浆层深度增大，粘度也增大后，现有技术的重锤可能无法顺利穿越浮浆层，而是被浮浆顶托悬停起来，这样，现有技术的重锤甚至无法到达混凝土层，故无法判断实际的灌砼高度；况且，即便重锤顺利到达了混凝土层，仅仅依赖工人的经验、测绳松弛度和下放的具体手感来判断，人为因素干扰太大，极不精确。

当然还可以根据混凝土的总灌注量除以钻孔的截面积，来大致获得一个灌砼高度，但上述换算方式精确度太低，而且由于扩孔的存在，成孔孔径不一致导致难以估算，无法指导实际施工。所以，现有技术普遍采取超灌一定高度如1米的方式进行施工，比如设定灌砼的标高为9米，就需要灌注到10米，以确保灌砼充分，进而保证成桩质量，但超灌必然会造成砼料的浪费，导致成本增加，也不符合节能环保的需要。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能精确测量出实际灌砼高度为后续判断混凝土层是否达到设定标高提供依据的用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置。

本发明的一种技术解决方案是，提供一种用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置，它包括测绳、基础板、与基础板固定的用于钉入混凝土层的销钉、采样筒和用于驱动采样筒下降采样的驱动装置，驱动装置安装在基础板上，采样筒与驱动装置连接，基础板上设有供采样筒穿过的孔，测绳也与基础板连接。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种能精确测量出实际灌砼高度为后续判断混凝土层是否达到设定标高提供依据的利用上述测量装置来测量实际灌砼高度的方法。

本发明的另一种技术解决方案是，提供利用上述测量装置来测量实际灌砼高度的方法，它包括以下步骤：抓住测绳，并将测量装置垂落至成孔中，缓慢下放测绳，使得该测量装置穿过泥浆层、进入浮浆层并继续下沉，直至销钉钉紧在混凝土层内，此刻基础板完全悬停在混凝土层上方，而整个测量装置被混凝土完全顶托无法进一步下沉，故测绳完全松弛；工人缓慢上提绷紧测绳并读取测绳长度；然后再启动驱动机构，驱使采样筒下降采样；再将测量装置从混凝土层拔出并上提出成孔；最后，测量采样筒下探出基础板的长度，并观测采样筒中的混凝土厚度，将采样筒下探长度加上测绳长度并减去采样筒中的混凝土厚度，就获得了实际灌砼高度。

采用以上的用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置及利用上述测量装置来测量实际灌砼高度的方法与现有技术相比，具有以下优点。

首先，该装置整体比重合理，不像现有技术重锤那样轻，这就避免了悬停在浮浆层导致的测量误差，使测量结果准确，又不会过重沉入混凝土层中；而且，销钉钉紧混凝土层的设计，为采样筒的下降采样提供了稳定持续的反作用力，使得整个装置运行采样稳定可靠，进一步保障了测量的精准；况且，该装置的三个主要参数测绳长度、采样器下探长度、混凝土层厚度都是在钻孔外由人直接直观读取的，这样读数精准可靠，更进一步提高了测量的准确性。获得实际灌砼深度后，即可轻松准确的判定实际灌砼高度是否到达设定标高。

作为优选，基础板为带有多个通孔的格栅式结构，这样，避免基础板面积过大、受到的顶托力过大而悬停在浮浆层中，确保整个测量装置在泥浆层和浮浆层中顺利下降，进一步提高测量的准确性。

作为再优选，采样筒包括与驱动装置连接的顶端板和与顶端板固定的侧筒壁，采样筒下部设开口；这样，该结构简单，开口位置合理，便于取样，也便于与驱动装置连接。

作为进一步优选，采样筒内设有一根固定轴，固定轴与顶端板固定，固定轴上设有螺旋叶片；这样，当采样筒被驱动装置驱动螺旋下降时，混凝土、浮浆可顺着螺旋叶片被顺畅的采集，而采样筒上升时，混凝土又受限与螺旋叶片的阻力不会从下开口掉落，故该装置结构简单，功能稳定可靠。

驱动装置的一种优选为，它包括电动机、外固定套和内转动套，外固定套下端与基础板固定，外固定套中心设内螺纹孔，内转动套的外侧壁设外螺纹，内转动套旋合在外固定套的内螺纹孔中；内转动套的中心孔设竖向花键槽，电动机壳体固定在外固定套顶端，电动机输出轴设外花键，内转动套可滑动套合在电动机输出轴上且两者经花键周向限位，内转动套下端与采样筒上端连接。其动作原理为：电动机输出轴经花键带动内转动套转动，而外固定套是固定在基础板上不运动的，所以内转动套就会相对于外固定套也就是基础板螺旋下降，进而驱动取样筒螺旋下钻，实现取样。上述装置，行程短，性能稳定可靠。

驱动装置的另一种优选为，它包括电动机、上花键段下螺杆段的主轴、固定螺母、从动齿轮、主动齿轮和安装架，安装架固定在基础板上，电动机壳体及固定螺母均与安装架固定，主动齿轮固定在电动机输出轴上；主轴螺杆段下端与采样筒上端连接，螺杆段旋合在固定螺母内，从动齿轮的中心孔设有花键槽，主轴的花键段可滑动套合在从动齿轮的中心孔内且两者经花键周向限位，从动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮设有上下两道限位凸环，从动齿轮由两道限位凸环沿高度方向限位。其动作原理为：电动机经主动齿轮带动从动齿轮旋转，从动齿轮经花键带动主轴旋转，而主轴的螺杆段与固定螺母旋合，故主轴在旋转同时也在下降，进而驱动取样筒螺旋下钻，实现取样。

作为再优选，采样筒下开口设有多个单向簧片，多个单向簧片构成只能进不能出的单向阀；这样，采样筒下降时，混凝土浮浆等顺利进入采样筒，而采样筒上提时，内部的混凝土会压住各个簧片，封闭下开口，防止混凝土掉落。也就是说，该采样筒竖直升降就可以完成采样过程。

驱动装置的又一种优选为，它包括电动机、外固定套和内滑动套，外固定套下端与基础板固定，外固定套中心孔设有竖向的花键槽，内滑动套的外侧壁设外花键，内滑动套滑动配合在外固定套的中心孔内且两者经花键周向限位；内滑动套的中心设内螺纹孔，电动机壳体固定在外固定套顶端，电动机输出轴设外螺纹，电动机输出轴旋合在内滑动套的内螺纹孔中，内滑动套下端与采样筒上端连接。这样，上述的电动机、输出轴、内滑动套和外固定套就构成了经典的滚珠丝杠副，当电动机转动时，起滑块作用的内滑动套会下降，进而带动采样器升降，实现采样。上述结构简单，制造方便，功能稳定可靠。

作为又进一步改进，采样筒侧壁设有透明视窗，透明视窗上设有刻度；这样，将其取出成孔后，人们可以直观方便的观测采样筒内混凝土层的厚度，过程方便快捷，观测精准。

附图说明

图1是本发明用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置的一种实施例的驱动装置的剖视结构示意图。

图2是沿图1中A-A方向的剖视放大结构示意图。

图3是本发明用于判断实际灌砼高度是否到位的装置的另一种实施例的驱动装置的剖视结构示意图。

图4是沿图3中B-B方向的剖视放大结构示意图。

图5是沿图3中C部分的放大结构示意图。

图6是本发明用于判断实际灌砼高度是否到位的装置的又一种实施例的驱动装置的剖视结构示意图。

图7是本发明用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置的结构示意图。

图中所示1、测绳，2、基础板，3、销钉，4、采样筒，5、固定轴，6、螺旋叶片，7、电动机，8、外固定套，9、内转动套，10、花键槽，11、外花键，12、花键段，13、螺杆段，14、固定螺母，15、从动齿轮，16、主动齿轮，17、限位凸环，18、单向簧片，19、内滑动套，20、输出轴，21、内螺纹孔，22、透明视窗，23、安装架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图7所示，本发明用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置的一种实施例，它包括测绳1、基础板2、与基础板2固定的用于钉入混凝土层的销钉3、采样筒4和用于驱动采样筒4下降采样的驱动装置。驱动装置安装在基础板2上，采样筒4与驱动装置连接，基础板2上设有供采样筒4穿过的孔。基础板2为带有多个通孔的格栅式结构。测绳1也与基础板2连接，具体的说，测绳1可以直接与基础板2固定，当然，测绳1也可以固定在驱动装置上，从而间接与基础板2固定。

采样筒4包括与驱动装置连接的顶端板和与顶端板固定的侧筒壁，采样筒4下部设开口。本实施例中，采样筒4的内部结构如下，采样筒4内设有一根固定轴5，固定轴5与顶端板固定，固定轴5上设有螺旋叶片6，螺旋叶片6的外径小于采样筒4的内径，且两者的间隙不超过2cm，这样避免间隙过大混凝土掉出。

该采样筒4的侧筒壁可以由两个弧形侧板螺接拼合而成，而采样筒4的顶端板也可以螺接固定在侧筒壁上。这样，采样筒4取出后，拆掉一个弧形侧板，就可以很方便的观测内部混凝土层的厚度。当然，采样筒4侧壁还可以设有透明视窗22，透明视窗22上设有刻度，以便于直接读取混凝土层的厚度。

本实施例的驱动装置与上述采样筒4搭配使用，该驱动装置包括电动机7、外固定套8和内转动套9，外固定套8下端与基础板2固定，外固定套8中心设内螺纹孔21，内转动套9的外侧壁设外螺纹，内转动套9旋合在外固定套8的内螺纹孔21中；内转动套9的中心孔设竖向花键槽10，电动机7壳体固定在外固定套8顶端，电动机7输出轴20设外花键11，内转动套9可滑动套合在电动机7输出轴20上且两者经花键周向限位，内转动套9下端与采样筒4上端连接。具体的说，采样筒4顶端板上设有螺柱，而内转动套9下端板设有螺纹孔，采样筒4与内转动套9螺接。

电动机7可以采用直流电源和信号接收器，工人在成孔外发射信号，信号接收器收到后连通直流电源，驱动电动机7工作。

如图6所示，本发明测量装置的另一个实施例，该实施例与上一个实施例的区别在于驱动装置的具体结构不同。该驱动装置包括电动机7、由上花键段12和下螺杆段13构成的主轴、固定螺母14、从动齿轮15、主动齿轮16和安装架23，安装架23固定在基础板2上，电动机7壳体及固定螺母14均与安装架23固定，主动齿轮16固定在电动机7输出轴20上；主轴螺杆段13下端与采样筒4上端连接，螺杆段13旋合在固定螺母14内，从动齿轮15的中心孔设有花键槽10，主轴的花键段12可滑动套合在从动齿轮15的中心孔内且两者经花键周向限位，从动齿轮15与主动齿轮16啮合，主动齿轮16设有上下两道限位凸环17，从动齿轮15由两道限位凸环17沿高度方向限位。

如图3、图4、图5所示，本发明测量装置的又一个实施例，该实施例与前两个实施例的区别在于采样筒4的内部结构及驱动装置的具体结构不同。该采样筒4下开口设有多个单向簧片18，多个单向簧片18构成只能进不能出的单向阀。

该实施例的驱动装置与该采样筒4搭配使用，该驱动装置包括电动机7、外固定套8和内滑动套19，外固定套8下端与基础板2固定，外固定套8中心孔设有竖向的花键槽10，内滑动套19的外侧壁设外花键11，内滑动套19滑动配合在外固定套8的中心孔内且两者经花键周向限位；内滑动套19的中心设内螺纹孔21，电动机7壳体固定在外固定套8顶端，电动机7输出轴20设外螺纹，电动机7输出轴20旋合在内滑动套19的内螺纹孔21中，内滑动套19下端与采样筒4上端连接。

利用本发明的测量装置来测量实际灌砼高度的方法，它包括以下步骤。

抓住测绳1，并将测量装置垂落至成孔中，缓慢下放测绳1，使得该测量装置穿过泥浆层、进入浮浆层并继续下沉，直至销钉3钉紧在混凝土层内，此刻基础板2完全悬停在混凝土层上方，而整个测量装置被混凝土完全顶托无法进一步下沉，故测绳1继续下放就会完全松弛；工人发觉测绳1松弛后，缓慢上提绷紧测绳1并读取此刻的测绳1长度；然后再启动驱动机构，驱使采样筒4下降采样；待采样筒4下降至最大幅度后，再将测量装置从混凝土层拔出并上提出成孔；最后，测量采样筒4下探出基础板2的长度，并观测采样筒4中的混凝土厚度，将采样筒4下探长度加上测绳1长度并减去采样筒4中的混凝土厚度，就获得了实际灌砼高度。上述的实际灌砼高度其实就是混凝土面与孔口的距离，根据上述实际灌砼高度，就可以与设定高度进行比对，以判定实际灌砼高度是否到位。

Claims (10)

1.一种用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置，其特征在于：它包括测绳(1)、基础板(2)、与基础板(2)固定的用于钉入混凝土层的销钉(3)、采样筒(4)和用于驱动采样筒(4)下降采样的驱动装置，驱动装置安装在基础板(2)上，采样筒(4)与驱动装置连接，基础板(2)上设有供采样筒(4)穿过的孔，测绳(1)也与基础板(2)连接。

2.根据权利要求1所述的用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置，其特征在于：基础板(2)为带有多个通孔的格栅式结构。

3.根据权利要求1所述的用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置，其特征在于：采样筒(4)包括与驱动装置连接的顶端板和与顶端板固定的侧筒壁，采样筒(4)下部设开口。

4.根据权利要求3所述的用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置，其特征在于：采样筒(4)内设有一根固定轴(5)，固定轴(5)与顶端板固定，固定轴(5)上设有螺旋叶片(6)。

5.根据权利要求4所述的用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置，其特征在于：驱动装置包括电动机(7)、外固定套(8)和内转动套(9)，外固定套(8)下端与基础板(2)固定，外固定套(8)中心设内螺纹孔(21)，内转动套(9)的外侧壁设外螺纹，内转动套(9)旋合在外固定套(8)的内螺纹孔(21)中；内转动套(9)的中心孔设竖向花键槽(10)，电动机(7)壳体固定在外固定套(8)顶端，电动机(7)输出轴(20)设外花键(11)，内转动套(9)可滑动套合在电动机(7)输出轴(20)上且两者经花键周向限位，内转动套(9)下端与采样筒(4)上端连接。

6.根据权利要求4所述的用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置，其特征在于：驱动装置包括电动机(7)、上花键段(12)下螺杆段(13)的主轴、固定螺母(14)、从动齿轮(15)、主动齿轮(16)和安装架(23)，安装架(23)固定在基础板(2)上，电动机(7)壳体及固定螺母(14)均与安装架(23)固定，主动齿轮(16)固定在电动机(7)输出轴(20)上；主轴螺杆段(13)下端与采样筒(4)上端连接，螺杆段(13)旋合在固定螺母(14)内，从动齿轮(15)的中心孔设有花键槽(10)，主轴的花键段(12)可滑动套合在从动齿轮(15)的中心孔内且两者经花键周向限位，从动齿轮(15)与主动齿轮(16)啮合，主动齿轮(16)设有上下两道限位凸环(17)，从动齿轮(15)由两道限位凸环(17)沿高度方向限位。

7.根据权利要求3所述的用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置，其特征在于：采样筒(4)下开口设有多个单向簧片(18)，多个单向簧片(18)构成只能进不能出的单向阀。

8.根据权利要求7所述的用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置，其特征在于：驱动装置包括电动机(7)、外固定套(8)和内滑动套(19)，外固定套(8)下端与基础板(2)固定，外固定套(8)中心孔设有竖向的花键槽(10)，内滑动套(19)的外侧壁设外花键(11)，内滑动套(19)滑动配合在外固定套(8)的中心孔内且两者经花键周向限位；内滑动套(19)的中心设内螺纹孔(21)，电动机(7)壳体固定在外固定套(8)顶端，电动机(7)输出轴(20)设外螺纹，电动机(7)输出轴(20)旋合在内滑动套(19)的内螺纹孔(21)中，内滑动套(19)下端与采样筒(4)上端连接。

9.根据权利要求1所述的用于判断实际灌砼高度是否到位的测量装置，其特征在于：采样筒(4)侧壁设有透明视窗(22)，透明视窗(22)上设有刻度。

10.利用权利要求1所述的测量装置来测量实际灌砼高度的方法，其特征在于：它包括以下步骤：抓住测绳(1)，并将测量装置垂落至成孔中，缓慢下放测绳(1)，使得该测量装置穿过泥浆层、进入浮浆层并继续下沉，直至销钉(3)钉紧在混凝土层内，此刻基础板(2)完全悬停在混凝土层上方，而整个测量装置被混凝土完全顶托无法进一步下沉，故测绳(1)完全松弛；工人缓慢上提绷紧测绳(1)并读取测绳(1)长度；然后再启动驱动机构，驱使采样筒(4)下降采样；再将测量装置从混凝土层拔出并上提出成孔；最后，测量采样筒(4)下探出基础板(2)的长度，并观测采样筒(4)中的混凝土厚度，将采样筒(4)下探长度加上测绳(1)长度并减去采样筒(4)中的混凝土厚度，就获得了实际灌砼高度。