CN109853644B - 一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，包括安装架、下放箱、收卷机、支撑机构以及检测机构；检测机构包括固定于下放箱底部的检测盒、固定于检测盒内且活塞杆竖直朝下的伺服电动缸、固定于伺服电动缸活塞杆上的第一力传感器、与第一力传感器检测端固定并穿出检测盒底面的测针、套设于测针上并与之滑动连接的检测盘、固定于检测盒底面的第二力传感器、固定于第二力传感器与检测盘之间的检测弹簧、固定于伺服电动缸上的位置传感器以及固定于检测盒内的控制器；控制器分别与第一力传感器、第二力传感器以及位置传感器电连接。本发明具有以下优点和效果：该检测装置可一次性测得桩基孔内沉渣的厚度数据，且测试数据精准。

Description

一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置

技术领域

本发明涉及施工检测领域，特别涉及一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置。

背景技术

在地基基础工程施工中，灌注桩基是一种常用的地基施工方法，一般灌注桩基首先在地面上钻打深孔，然后再吊装放入制作桩基用的钢筋笼，最后浇筑水泥一体成型，从而完成桩基的施工。但是，在钻孔的施工过程中，由于对水下土体的挖掘和切削必然会孔内产生沉渣，而孔底部沉渣的存在，势必会引起钻孔桩的沉降，进而削减其承载能力。故而对桩基孔内沉渣厚度的检测是地基工程中的重要步骤，现有的检测方法是“测针测饼法”。其原理为：先下放测针，测得深度作为实际孔底深度，然后下放测饼，测得深度作为沉渣顶面深度，两个数据之差即为沉渣厚度，这种检测方法需进行两次深度的测量，费时费力，且该检测方法中的测针依靠重力下穿沉渣，如若测针在穿过沉渣的过程中遇到硬质土块，测针即停止下穿，导致测试数据不准。

为此，亟需一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，该检测装置可一次性测得桩基孔内沉渣的厚度数据，且测试数据精准。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，该检测装置可一次性测得桩基孔内沉渣的厚度数据，且测试数据精准。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，包括设置于桩基孔处地面上的安装架、设置于所述安装架底部的下放箱、设置于安装架上的用于下放所述下放箱的收卷机、设置于所述下放箱上的用于稳固下放箱的支撑机构以及设置于所述下放箱底部的检测机构；所述检测机构包括固定于所述下放箱底部的检测盒、固定于所述检测盒内且活塞杆竖直朝下的伺服电动缸、固定于所述伺服电动缸活塞杆上的第一力传感器、与所述第一力传感器检测端固定并穿出所述检测盒底面的测针、套设于所述测针上并与之滑动连接的检测盘、固定于所述检测盒底面的第二力传感器、固定于所述第二力传感器与所述检测盘之间的检测弹簧、固定于所述伺服电动缸上的用于检测伺服电动缸活塞杆移动距离的位置传感器以及固定于所述检测盒内的控制器；所述控制器分别与所述第一力传感器、所述第二力传感器以及所述位置传感器电连接。

通过采用上述技术方案，当检测桩基孔内的沉渣厚度时，安装架设置于桩基孔上侧，此时收卷机下放下放箱以及检测盒，直至设置于检测盒底部的检测盘与沉渣上表面抵触时，第二力传感器检测到检测盘受压，此时测针下端与检测盘底面齐平，然后支撑机构启动，使得下放箱与管桩孔内壁抵紧，再然后控制器发送驱动信号至伺服电动缸，使得伺服电动缸的活塞杆推动第一力传感器以及测针下移，使得测针下穿沉渣，直至第一力传感器检测到的压力信号急剧增大时，测针与管桩孔内地面接触，此时控制器控制伺服电动缸停止工作，而位置传感器检测到电动杆活塞杆的行程量即为沉渣的厚度，从而得出沉渣的厚度数据，故而该检测装置一次性即可测得沉渣的厚度数据，且测针完全下穿沉渣，使得沉渣的厚度数据更为准确。

本发明进一步设置为，所述安装架上固定有与所述控制器通过蓝牙模块连接的操作显示器。

通过采用上述技术方案，位置传感器测得沉渣的厚度数据后发送至控制器，控制器通过蓝牙模块发送数据至操作显示器，即可使得位于管桩孔外的操作人员得知沉渣厚度，且操作人员可通过操作显示器发出指令来进行相应的实验步骤，操作简单。

本发明进一步设置为，所述检测弹簧上套设有橡胶材质的伸缩套，所述伸缩套一端与所述检测盒底面固定并密封，另一端与所述检测盘上表面固定并密封。

通过采用上述技术方案，伸缩套套设于检测弹簧上，故而检测弹簧与第二力传感器均设置于伸缩套内，使得检测弹簧以及第二力传感器均与管桩孔内的污泥分隔，有利于保证该检测机构的工作稳定性。

本发明进一步设置为，所述支撑机构包括固定于所述下放箱内的固定电机、固定于所述固定电机输出轴上的第一锥齿轮、轴线水平并与所述下放箱内侧壁转动连接的固定丝杆、水平穿过所述下放箱外侧壁并与之滑动连接的滑杆、固定于所述滑杆端部并设置于下放箱外的撑紧箍、固定于所述滑杆端部并设置于下放箱内的滑动板以及套设于所述固定丝杆上并与之固定的第二锥齿轮；所述固定丝杆穿过所述滑动板并与之螺纹连接，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合；所述撑紧箍至少设有两个；所述固定电机与所述控制器电连接。

通过采用上述技术方案，当下放箱以及检测盒下放至管桩孔内直至检测盘与沉渣上表面接触时，第二力传感器检测到压力信号并发送至控制器，控制器发送信号至操作显示器，然后操作人员通过操作显示器发送驱动信号至控制器，控制器控制固定电机工作，固定电机的输出轴转动，带动第一锥齿轮以及第二锥齿轮转动，驱动了固定丝杆转动，带动了滑动板以及滑杆移动，使得固定于滑杆端部上的撑紧箍与管桩孔内侧壁抵紧，从而使得下放箱相对于管桩孔固定。

本发明进一步设置为，所述安装架包括设置于管桩孔处底面上侧的底座、固定于所述底座底面的支撑杆、固定于所述底座上部的安装板以及固定于所述支撑杆下端的刹车万向轮；所述支撑杆的长度大于所述下放箱上表面到所述测针下端之间的距离；所述收卷机设置于所述安装板之间。

通过采用上述技术方案，当下放箱以及检测盒收放至安装架上时，测针下端高于支撑杆下端，此时移动刹车万向轮即可移走检测装置，防止检测装置底部与地面剐蹭。

本发明进一步设置为，所述收卷机包括水平穿过所述安装板并与安装板螺纹连接的收卷丝杆、套设于所述收卷丝杆上并与之固定的收卷辊、固定于所述收卷丝杆端部的手轮以及一端缠绕所述收卷辊并与之固定另一端与所述下放箱上部固定的吊放绳；所述收卷辊上开设有螺旋形的收卷槽，所述吊放绳缠绕在所述收卷辊上部分设置于所述收卷槽内，且所述收卷槽的螺距与所述收卷丝杆的螺距一致。

通过采用上述技术方案，当手轮转动时，收卷丝杆转动，带动收卷辊转动，从而使得吊放绳绕上或绕出收卷辊，进而实现了下放箱的升降，而吊放绳绕在收卷辊上的收卷槽内，当收卷丝杆带动收卷辊转动的同时，收卷辊沿其自身轴向移动，加上收卷槽的的螺旋配合，使得吊放绳绕下或绕上收卷辊时在收卷辊的轴线方向上保持静止，从而使得吊放绳在管桩孔内的部分竖直移动，使得下放箱与检测盒竖直升降，有利于防止下放箱与管桩孔内侧壁碰撞。

本发明进一步设置为，所述吊放绳远离所述收卷辊的一端固定有平衡块，所述平衡块底面固定有四根连接绳，所述连接绳远离所述平衡块的一端与所述下放箱上表面固定；所述连接绳连接所述下放箱的端部于下放箱上呈环形陈列分布。

通过采用上述技术方案，平衡块固定于吊放绳下端，而下放箱上表面通过四根均匀分布的连接绳与平衡块连接，有利于保持下放箱的平衡。

本发明进一步设置为，所述测针下端固定有锥形的针头。

通过采用上述技术方案，测针下端固定有锥形的针头，使其下端截面减小，从而使得测针更容易插入沉渣中。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.当检测桩基孔内的沉渣厚度时，安装架设置于桩基孔上侧，此时收卷机下放下放箱以及检测盒，直至设置于检测盒底部的检测盘与沉渣上表面抵触时，第二力传感器检测到检测盘受压，此时测针下端与检测盘底面齐平，然后支撑机构启动，使得下放箱与管桩孔内壁抵紧，再然后控制器发送驱动信号至伺服电动缸，使得伺服电动缸的活塞杆推动第一力传感器以及测针下移，使得测针下穿沉渣，直至第一力传感器检测到的压力信号急剧增大时，测针与管桩孔内地面接触，此时控制器控制伺服电动缸停止工作，而位置传感器检测到电动杆活塞杆的行程量即为沉渣的厚度，从而得出沉渣的厚度数据，故而该检测装置一次性即可测得沉渣的厚度数据，且测针完全下穿沉渣，使得沉渣的厚度数据更为准确；

2.位置传感器测得沉渣的厚度数据后发送至控制器，控制器通过蓝牙模块发送数据至操作显示器，即可使得位于管桩孔外的操作人员得知沉渣厚度，且操作人员可通过操作显示器发出指令来进行相应的实验步骤，操作简单；

3.当手轮转动时，收卷丝杆转动，带动收卷辊转动，从而使得吊放绳绕上或绕出收卷辊，进而实现了下放箱的升降，而吊放绳绕在收卷辊上的收卷槽内，当收卷丝杆带动收卷辊转动的同时，收卷辊沿其自身轴向移动，加上收卷槽的的螺旋配合，使得吊放绳绕下或绕上收卷辊时在收卷辊的轴线方向上保持静止，从而使得吊放绳在管桩孔内的部分竖直移动，使得下放箱与检测盒竖直升降，有利于防止下放箱与管桩孔内侧壁碰撞。

附图说明

图1是实施例的整体结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图。

图中：1、安装架；11、底座；111、通过孔；12、支撑杆；13、刹车万向轮；14、安装板；2、下放箱；21、转动块；3、收卷机；31、收卷丝杆；311、限位块；32、收卷辊；321、收卷槽；33、手轮；34、吊放绳；341、平衡块；342、连接绳；4、支撑机构；41、固定电机；42、第一锥齿轮；43、固定丝杆；44、滑杆；45、撑紧箍；46、滑动板；47、第二锥齿轮；5、操作显示器；6、检测机构；61、检测盒；62、伺服电动缸；63、第一力传感器；64、测针；641、针头；65、检测盘；651、滑动管；66、第二力传感器；67、检测弹簧；671、伸缩套；68、位置传感器；69、控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，包括安装架1、下放箱2、收卷机3、支撑机构4、操作显示器5以及检测机构6。安装架1包括底座11、支撑杆12、刹车万向轮13以及安装板14，底座11为矩形板状，其水平设置于底面上并位于管桩孔开口上侧。支撑杆12为截面呈矩形的杆状结构，其竖直设置于底座11下部，且其上端与底座11底面固定。支撑杆12共设有四根，四根支撑杆12分别设置于底座11底面四角处，刹车万向轮13设置于支撑杆12下端并与支撑杆12底面固定。安装板14为矩形板状结构，其竖直设置于底座11上，且其底面与底座11上表面固定。安装板14共设有两块，两块安装板14平行设置并在底座11上沿底座11的长度方向排列。操作显示器5为可触屏显示器，其内设有蓝牙模块，且其设置于靠近手轮33的安装板14上。操作显示器5的屏幕朝向手轮33，且其底部与靠近手轮33的安装板14上表面固定，用于显示实验数据以及方便操作人员的操控。

如图1所示，下放箱2为圆形箱体结构，其内部中空，且其设置于管桩孔内。收卷机3包括收卷丝杆31、收卷辊32、手轮33以及吊放绳34，收卷丝杆31设置于安装板14之间，其两端分别穿过两块安装板14较大的侧壁，且收卷丝杆31与安装板14螺纹连接。收卷辊32的截面呈圆形，其套设于收卷丝杆31上并与之固定，且收卷辊32设置于安装板14之间。手轮33固定于收卷丝杆31一端，且收卷丝杆31远离手轮33的一端固定有截面呈圆形的限位块311。收卷辊32上开设有螺旋形的收卷槽321，收卷槽321成螺旋形，其截面呈弧形，且收卷槽321的螺距与收卷丝杆31的螺纹螺距一致。底座11上表面开设有截面呈矩形的通过孔111，吊放绳34一端与收卷槽321内壁固定并沿收卷槽321缠绕收卷辊32，另一端依次竖直穿过通过孔111以及管桩孔延伸至下放箱2上侧。吊放绳34远离收卷辊32的一端设有平衡块341以及连接绳342。平衡块341为圆形块状，其上表面中心与吊放绳34靠近下放箱2的一端固定。连接绳342一端与平衡块341底面中心固定，另一端与下放箱2上表面固定，且连接绳342共设有四根，四根连接绳342连接下放箱2的一端环绕下放箱2的轴线均匀分布。

如图2所示，支撑机构4包括固定电机41、第一锥齿轮42、固定丝杆43、滑杆44、撑紧箍45、滑动板46以及第二锥齿轮47。结合图1所示，固定电机41为伺服电机，其设置于下放箱2内并与下放箱2的内底壁固定，且固定电机41的输出轴竖直朝上。第一锥齿轮42设置于下放箱2内，其与固定电机41的输出轴固定，且第一锥齿轮42的轴线与固定电机41的输出轴轴线重合。固定丝杆43设置于下放箱2内，其轴线水平，且其一端与下放箱2内侧壁转动连接。下放箱2内顶壁固定有转动块21，转动块21为矩形块状，固定丝杆43远离下放箱2内而侧壁的一端穿过转动块21并与之转动连接。滑杆44为截面呈矩形的杆状结构，其长度方向水平，且其一端穿出下放箱2外侧壁并与下放箱2滑动连接。撑紧箍45为水平截面呈圆弧形的板状结构，其较小的弧形表面中部与滑杆44设置于下放箱2外的一端固定。滑动板46为矩形长板状，其竖直设置于下放箱2内，滑动板46靠近下放箱2内侧壁的侧壁与滑杆44设置于下放箱2内的一端固定，且固定丝杆43穿过滑动板46较大的侧壁上部并与滑动板46螺纹连接。第二锥齿轮47套设于固定丝杆43上并与之固定，其设置于固定丝杆43远离下放箱2内侧壁的一端，且第二锥齿轮47与第一锥齿轮42啮合。此外，固定丝杆43、滑杆44、撑紧箍45、滑动板46以及第二锥齿轮47均个设有四个并环绕下放箱2的轴线均匀分布。当固定电机41工作时，第一锥齿轮42带动第二锥齿轮47转动，使得固定丝杆43转动，带动了滑动板46以及滑杆44滑动，使得撑紧箍45较大的弧形表面与管桩孔内侧壁抵紧，从而使得下放箱2于管桩孔内固定。

如图2所示，检测机构6包括检测盒61、伺服电动缸62、第一力传感器63、测针64、检测盘65、第二力传感器66、检测弹簧67、位置传感器68以及控制器69。结合图1所示，检测盒61为圆柱体内部中空结构，其轴线与下放箱2的轴线重合，且检测盒61上表面与下放箱2底面固定。伺服电动缸62设置于检测盒61内，其活塞杆的轴线与检测盒61的轴线重合，伺服电动缸62与检测盒61的内顶壁固定，且其活塞杆朝下。第一力传感器63设置于伺服电动缸62的活塞杆上并与之固定。测针64为截面呈圆形的长杆状，其轴线竖直，且其上端与第一力传感器63的检测端固定，另一端穿过检测盒61底面。测针64下端设有针头641，针头641为圆锥体结构，其圆形端面与测针64下端端面固定。此外，针头641到下放箱2上表面的距离小于支撑杆12的长度。检测盘65为圆盘状，其轴线与测针64的轴线重合，测针64穿过检测盘65并与之滑动连接，且检测盘65上设有滑动管651。滑动管651为圆管状，其套设于测针64上并与之滑动连接，且滑动管651下端与检测盘65上表面固定。第二传感器设置于检测盒61底部并与检测盒61底面固定，检测弹簧67套设于测针64上，其一端与第二力传感器66的检测端固定，另一端与滑动管651的上端端面固定。检测弹簧67上套设有伸缩套671，伸缩套671的截面呈圆形，由耐腐蚀弹性橡胶材料制成，其一端与检测盒61的底面固定并密封，另一端与检测盘65的上表面固定并密封，且第二力传感器66设置于伸缩套671内。位置传感器68设置于伺服电动缸62上并与伺服电动缸62的机体固定，其检测端朝向伺服电动缸62的活塞杆，用于检测伺服电动缸62活塞杆的推动行程。控制器69设置于检测盒61内并与检测盒61内侧壁固定，其分别与固定电机41、伺服电动缸62、第一力传感器63、第二力传感器66以及位置传感器68电连接，且控制器69与操作显示器5通过蓝牙模块连接。

本实施例在使用时，当检测桩基孔内的沉渣厚度时，安装架1设置于桩基孔上侧，此时手轮33转动，使得收卷辊32转动，使得下放箱2以及检测盒61放入管桩孔，直至设置于检测盒61底部的检测盘65与沉渣上表面抵触时，第二力传感器66检测到检测盘65受压，操作人员通过操作显示器5得知后发送驱动信号至控制器69，控制器69控制固定电机41工作，使得下放箱2与管桩孔内壁抵紧，此时测针64下端与检测盘65底面齐平，然后操作人员通过操作显示器5发送驱动信号至控制器69，使得控制器69驱动伺服电动缸62工作，从而使得伺服电动缸62的活塞杆推动第一力传感器63以及测针64下移，使得测针64下穿沉渣，直至第一力传感器63检测到的压力信号急剧增大时，测针64与管桩孔内地面接触，此时控制器69控制伺服电动缸62停止工作，而此时位置传感器68检测到电动杆活塞杆的行程量即为沉渣的厚度，从而得出沉渣的厚度数据，故而该检测装置一次性即可测得沉渣的厚度数据，且测针64完全下穿沉渣，使得沉渣的厚度数据更为准确。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，其特征是：包括设置于桩基孔处地面上的安装架(1)、设置于所述安装架(1)底部的下放箱(2)、设置于安装架(1)上的用于下放所述下放箱(2)的收卷机(3)、设置于所述下放箱(2)上的用于稳固下放箱(2)的支撑机构(4)以及设置于所述下放箱(2)底部的检测机构(6)；所述检测机构(6)包括固定于所述下放箱(2)底部的检测盒(61)、固定于所述检测盒(61)内且活塞杆竖直朝下的伺服电动缸(62)、固定于所述伺服电动缸(62)活塞杆上的第一力传感器(63)、与所述第一力传感器(63)检测端固定并穿出所述检测盒(61)底面的测针(64)、套设于所述测针(64)上并与之滑动连接的检测盘(65)、固定于所述检测盒(61)底面的第二力传感器(66)、固定于所述第二力传感器(66)与所述检测盘(65)之间的检测弹簧(67)、固定于所述伺服电动缸(62)上的用于检测伺服电动缸(62)活塞杆移动距离的位置传感器(68)以及固定于所述检测盒(61)内的控制器(69)；所述控制器(69)分别与所述第一力传感器(63)、所述第二力传感器(66)以及所述位置传感器(68)电连接；

所述支撑机构(4)包括固定于所述下放箱(2)内的固定电机(41)、固定于所述固定电机(41)输出轴上的第一锥齿轮(42)、轴线水平并与所述下放箱(2)内侧壁转动连接的固定丝杆(43)、水平穿过所述下放箱(2)外侧壁并与之滑动连接的滑杆(44)、固定于所述滑杆(44)端部并设置于下放箱(2)外的撑紧箍(45)、固定于所述滑杆(44)端部并设置于下放箱(2)内的滑动板(46)以及套设于所述固定丝杆(43)上并与之固定的第二锥齿轮(47)；所述固定丝杆(43)穿过所述滑动板(46)并与之螺纹连接，所述第二锥齿轮(47)与所述第一锥齿轮(42)啮合；所述撑紧箍(45)至少设有两个；所述固定电机(41)与所述控制器(69)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，其特征是：所述安装架(1)上固定有与所述控制器(69)通过蓝牙模块连接的操作显示器(5)。

3.根据权利要求1所述的一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，其特征是：所述检测弹簧(67)上套设有橡胶材质的伸缩套(671)，所述伸缩套(671)一端与所述检测盒(61)底面固定并密封，另一端与所述检测盘(65)上表面固定并密封。

4.根据权利要求1所述的一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，其特征是：所述安装架(1)包括设置于管桩孔处底面上侧的底座(11)、固定于所述底座(11)底面的支撑杆(12)、固定于所述底座(11)上部的安装板(14)以及固定于所述支撑杆(12)下端的刹车万向轮(13)；所述支撑杆(12)的长度大于所述下放箱(2)上表面到所述测针(64)下端之间的距离；所述收卷机(3)设置于所述安装板(14)之间。

5.根据权利要求4所述的一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，其特征是：所述收卷机(3)包括水平穿过所述安装板(14)并与安装板(14)螺纹连接的收卷丝杆(31)、套设于所述收卷丝杆(31)上并与之固定的收卷辊(32)、固定于所述收卷丝杆(31)端部的手轮(33)以及一端缠绕所述收卷辊(32)并与之固定另一端与所述下放箱(2)上部固定的吊放绳(34)；所述收卷辊(32)上开设有螺旋形的收卷槽(321)，所述吊放绳(34)缠绕在所述收卷辊(32)上部分设置于所述收卷槽(321)内，且所述收卷槽(321)的螺距与所述收卷丝杆(31)的螺距一致。

6.根据权利要求5所述的一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，其特征是：所述吊放绳(34)远离所述收卷辊(32)的一端固定有平衡块(341)，所述平衡块(341)底面固定有四根连接绳(342)，所述连接绳(342)远离所述平衡块(341)的一端与所述下放箱(2)上表面固定；所述连接绳(342)连接所述下放箱(2)的端部于下放箱(2)上呈环形陈列分布。

7.根据权利要求1所述的一种地基基础工程施工沉渣厚度的检测装置，其特征是：所述测针(64)下端固定有锥形的针头(641)。

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