CN110057351B - 挖孔桩桩孔垂直度检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挖孔桩桩孔垂直度检测装置及检测方法，装置包括定位装置、吊绳以及检测圆环，定位装置水平设置，定位装置上开设有穿绳通孔，吊绳活动穿过穿绳通孔，检测圆环与吊绳相连并被悬吊在定位装置的下方，检测圆环呈水平且检测圆环与穿绳通孔同轴；检测圆环的中心处设有竖向的激光发射器且激光发射器的发射端朝向定位装置以使激光发射器发出的光束射向定位装置且与穿绳通孔的轴线共线；定位装置为板状结构，以穿绳通孔的中心作为坐标零点，在定位装置上设有纵横交错的刻度线以便可计测出桩孔的垂直度偏移量。本发明在检测桩孔垂直度时，检测人员不用进入桩孔内以保障人员安全性；检测人员可以方便地对桩孔的垂直度进行定量检测。

Description

挖孔桩桩孔垂直度检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于固定建筑物中钻孔或井的斜度确认技术领域，具体涉及一种挖孔桩桩孔垂直度检测装置及检测方法。

背景技术

挖孔桩广泛用于建筑工程，桩基孔垂直度控制是桩基孔质量控制的主控项目，由于地下环境复杂，检测人员进入孔内进行检测，有较大的安全隐患，因此桩基孔垂直度检测是工程建设施工中面临的一个难题。为此，针对工程建设施工中桩基孔垂直度检测人员可以不进入孔内实施检测，现有技术中也有大量相关研究，如CN205063940U、CN208780085U、CN207879321U所公开的，通过定位装置向桩基孔内放吊线，竖直的吊线与桩基孔的设计轴线（或者说桩基孔孔口的圆心位置）重合，吊线下端连接水平且同轴的检测圆环，检测圆环通过吊线下放，通过下放过程中检测圆环是否能通过或是否与桩基孔内壁接触来判断其垂直度（竖直度）是否合格。但现有装备存在以下不足：

1、不方便校正；该装备检测的准确性取决于装备本身的几个构件的同轴度，特别是检测圆环在悬吊状态下的水平和同轴情况，而目前的装备校对很难，甚至无法现场校对而必须定期送至有对应检测夹具（工艺装备）的检定机构进行校对。

2、只能定性判断，不能定量检测；目前的装备通过下放过程中检测圆环是否与桩基孔内壁接触来判断垂直度是否合格，是定性判断，不能定量检测以便后续的修偏施工，只能在后续施工中增加检测频次，效率低。

3、因判断方位的不确定而时常造成重复检测；检测过程中，经常出现检测出垂直度不合格，拆除相关装备后，由于记录人员的失误造成方位判断不清，后续修偏施工方向不确定，而不得不重新检测的现象，操作不便，防错性不强。

对于上述问题，现有技术中也有可定量检测的装备，如CN205262383U、CN204705346U所公开的使用伸缩检尺板或测距仪来定量，伸缩检尺板使用比较复杂，悬吊测距仪来发射激光测距也不易保证水平和同轴的使用准确性。

还有如CN204571971U所公开基本属于一种持续的施工指向装备，其检测性不强。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种挖孔桩桩孔垂直度检测装置及检测方法，避免对桩孔垂直度不能定量检测或定量检测比较复杂的问题，取得使用方便，可方便地定量检测的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

挖孔桩桩孔垂直度检测装置，包括定位装置、吊绳以及检测圆环，所述定位装置水平设置，所述定位装置上开设有穿绳通孔，所述吊绳活动穿过所述穿绳通孔，所述检测圆环与吊绳相连并被悬吊在定位装置的下方，所述检测圆环呈水平且检测圆环与所述穿绳通孔同轴；所述检测圆环的中心处设有竖向的激光发射器且所述激光发射器的发射端朝向定位装置以使激光发射器发出的光束射向定位装置且与穿绳通孔的轴线共线；所述定位装置为板状结构，以所述穿绳通孔的中心作为坐标零点，在定位装置上设有纵横交错的刻度线以便实际使用过程中，桩孔垂直度不合格时可读出激光发射器发出光束在定位装置上的投射点相对坐标零点的偏移量。

本发明是在现有的检测装置上的进一步改进，其基本的使用过程和检测原理与现有技术（如CN205063940U、CN208780085U）相同，在检测使用时，检测人员不用进入桩孔内以保障人员安全性；但通过在板状的定位装置上设置纵横交错的格栅状的刻度线，并以穿绳通孔的圆心作为所述刻度线的坐标零点，再进一步结合可以向定位装置投射光束的检测圆环，检测人员可以方便地对桩孔的垂直度进行定量检测。使用时，检测圆环通过吊绳放入桩孔中，定位装置在上面呈水平状态，保证定位装置上的穿绳通孔与桩孔（孔口）的中心点位置重合；正常情况下，检测圆环呈水平状态，其激光发射器发出的光束与吊绳、穿绳通孔的轴线是共线的，通过吊绳下放检测圆环，如果被测桩孔垂直度不合格，检测圆环的侧边与桩孔内壁接触而使检测圆环发生倾斜，检测圆环上的激光发射器发出的光束不再与吊绳、穿绳通孔的轴线是共线的，也发生倾斜并在定位装置上形成投射点，投射点落在纵横交错的刻度线内，可方便地进行定量计测，并按设计要求取值，可以是通过所述刻度线直接计得的偏移量，也可以是进一步结合吊绳下放长度计算出来的角度偏移值。在这里还没有对定位装置的材质、所述刻度线设置的位置进行限定，可以按常规理解为普通的板材并将所述刻度线设置在定位装置的下表面，使用时，定位装置要架高于桩孔孔口，以便检测人员观察定位装置下表面的刻度及光束投射点指示情况，达到上述效果，其可实施性是没有问题的。

本发明的检测装置还有一个便利的地方，就是在检测装置自身的准确、可靠度上，非常方便，使定位装置呈水平，吊绳悬吊着下方的检测圆环，如果其激光发射器发出的光束与吊绳、穿绳通孔的轴线是共线的，即没有在定位装置的刻度线区域形成投影点，那么说明检测圆环水平且整个装置的同轴度也没有问题，可以正常使用。实施时，这个校验步骤甚至可以结合着实际检测的初始阶段就顺带观察判断，而无需专门实施，非常的方便、高效。这是现有的检测装置所不具备的。

进一步完善上述技术方案，所述定位装置是透明的以便为所述刻度线的设置层位提供更多的选择。

这样，定位装置可以是钢化玻璃或塑料制品，其带来的好处是1、刻度线的设置位置可以有更多的选择，只要是水平的即可，可以是刻设在定位装置的上表面或下表面，甚至也可以设置在定位装置内部以更好地避免被磨损，可以通过注熔的方式或两层结构重叠的方式来实现；2、检测人员的观察计量更方便，不限于前文的观察方式，可以恢复到常规的从上往下的方式进行观察，使用更方便；激光发射器发出的光束穿过透明的定位装置时仍会在其板面上留下肉眼可见的“投射点”，观察计量不受任何影响。

进一步地，在定位装置上还设有与所述刻度线对应的刻度值以便快速读出偏移量。

这样，提高人机功效，进一步提高使用便捷性，提高体验感；常规的，前述纵横交错的刻度线肯定是按照一定的单位长度，如厘米，平行间隔设置，在定位装置上形成若干的1×1厘米的方格，对应的再加上表示数值的刻度值之后，就可以根据激光发射器发出光束的投射点落在哪个方格里而快速读出偏移量，而不用再逐一数对应的栅格数量。

进一步地，在定位装置上还设有与所述刻度线对应的用于指示东或/和西或/和南或/和北向的方位标识。

这样，结合实际使用，可以防错，防反复，提高计测准确性和检测效率。实际使用时，经常出现垂直度定性判断为不合格，拆除相关装备后，由于记录人员的失误造成方位判断不清，后续修偏施工方向不确定，而不得不重新检测的现象；使用本发明的定位装置，在检测之初，放置定位装置时，就结合定位装置上的方位标识将定位装置按对应的正确方位放置好，后续观察计量时，记录方位和偏移量，或是偏移区间和偏移量（通常偏移量的x，y值的正负也间距表示了偏移区间，所以并没有增加刻意的工作量），拆除相关装备后，其偏移量及方位都是可以复现的，起到了防错，防反复的作用。

进一步地，所述定位装置的外形为圆形，所述穿绳通孔开设在定位装置的中心处，即定位装置的外形与穿绳通孔同轴。

这样，是一种比较常规的设计，方便检测之初，使保证定位装置上的穿绳通孔与桩孔（孔口）的中心点位置重合的操作更简单易实施。

进一步地，所述检测圆环包括外圆环和固连在所述外圆环内侧的内衬十字架，所述内衬十字架的中心设有安装孔并通过所述安装孔与激光发射器可拆卸连接，所述内衬十字架的四端分别与四条连接线的一端相连，四条连接线的另一端均向上与所述吊绳相连。

这样，针对检测圆环本身也是一种比较常规的设计方式，方便保证吊绳与检测圆环的连接和水平悬吊；可拆卸连接是为了方便激光发射器的更换或维修，安装孔与激光发射器的实际外形对应，通常为柱状，不再作具体限制，连接保证激光发射器发出的光束为竖直向上并与吊绳、穿绳通孔的轴线是共线即可。所述激光发射器应理解为一个现有的成品，其通常包括一个外壳和已装配好并置于外壳内的供电模块（通常为纽扣电池）、电路连接和激光发射头，外壳上开设有供激光光束射出的孔并形成为发射端，为了节约电能，还可以有一个通断电的开关以控制电路是否连通。

进一步地，所述连接线上设有长度调节装置以使所述连接线的长度可调从而进一步方便整体装置使用前的校验。

这样，在校验或检测之初发现激光发射器发出的光束与吊绳、穿绳通孔的轴线未能共线，即在定位装置的刻度线区域形成了投影点时，说明检测圆环的悬吊水平状态出现了问题，通过连接线的长度可以进行校调，操作方便。

进一步地，所述吊绳的直径与所述穿绳通孔的孔径对应或吊绳的直径略小于穿绳通孔的孔径。

这样，在允许的公差范围内，尽量小的减小误差，保证检测的准确性。

本发明还涉及一种挖孔桩桩孔垂直度检测方法，本方法基于上述的挖孔桩桩孔垂直度检测装置而进行，包括如下操作步骤：

1）校验挖孔桩桩孔垂直度检测装置，检验合格后进行桩孔垂直度的检测；

校验挖孔桩桩孔垂直度检测装置的方法为：使定位装置呈水平，吊绳可滑动穿过穿绳通孔并悬吊检测圆环，打开激光发射器发出激光光束，如果激光光束与穿绳通孔的轴线是共线的，则合格；如果不合格，通过长度调节装置调整对应连接线的长度，直到光束与吊穿绳通孔的轴线共线，则校验合格；

2）检测桩孔垂直度；

2.1）使定位装置上的方位标识与实际朝向相符；

2.2）固定定位装置并保持水平，定位装置上的穿绳通孔与桩孔孔口的中心点位置重合；

2.3）通过吊绳下放检测圆环，过程中，如果激光光束与穿绳通孔的轴线保持共线，则被测桩孔的垂直度合格；如果被测桩孔垂直度不合格，下放检测圆环的过程中，检测圆环的侧边会与桩孔内壁发生接触并使检测圆环发生倾斜，对应的激光光束会在定位装置上形成投射点，结合定位装置上的刻度线和刻度值，可定量记录对应的垂直度偏移量。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明在检测使用时，检测人员不用进入桩孔内以保障人员安全性；检测人员可以方便地对桩孔的垂直度进行定量检测。

2、本发明在检测装置自身的准确、可靠度上，非常方便，使定位装置呈水平，吊绳悬吊着下方的检测圆环，如果其激光发射器发出的光束与吊绳、穿绳通孔的轴线是共线的，即没有在定位装置的刻度线区域形成投影点，那么说明检测圆环水平且整个装置的同轴度也没有问题，可以正常使用。

3、本发明的人机功效好，使用简单方便，并且可以防错，防反复，提高了计测准确性和检测效率。

4、本发明的装置结构改进并不复杂但实用性很强，装置成本低，适用性好。

附图说明

图1-具体实施例的挖孔桩桩孔垂直度检测装置的结构示意图；

图2-具体实施例中的定位装置的单独示意图（俯视）；

图3-具体实施例中的检测圆环的单独示意图（俯视）；

图4-图1中的A部局部放大图；

其中，定位装置1，穿绳通孔11，坐标零点12，刻度线13，刻度值14，方位标识15，吊绳2，检测圆环3，外圆环31，内衬十字架32，安装孔33，连接线4，长度调节装置41，第一杆状件411，第二杆状件412，激光发射器5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

参见图1-3，具体实施例的挖孔桩桩孔垂直度检测装置，包括定位装置1、吊绳2以及检测圆环3，所述定位装置1为透明塑料材质制成的圆形板状结构，呈水平设置，所述定位装置1的中心处开设有竖向贯穿的穿绳通孔11，所述吊绳2活动穿过所述穿绳通孔11，所述检测圆环3与吊绳2相连并被悬吊在定位装置1的下方，所述检测圆环3包括外圆环31和固连在所述外圆环31内侧的内衬十字架32，所述内衬十字架32的四端分别与四条连接线4的一端相连，四条连接线4的另一端均向上与所述吊绳2相连，该悬吊状态下，所述检测圆环3呈水平且检测圆环3与所述穿绳通孔11同轴，即检测圆环3的轴线与吊绳2起悬吊作用的竖直段共线。

所述检测圆环3的中心处设有竖向的激光发射器5且所述激光发射器5的发射端朝向定位装置1以使激光发射器5发出的光束射向定位装置1且与吊绳2、穿绳通孔11的轴线共线；以所述穿绳通孔11的中心作为坐标零点12，在定位装置1的上表面刻设有纵横交错的刻度线13和与所述刻度线13对应的刻度值14以便读出激光发射器5发出光束在定位装置1上的投射点相对坐标零点12的偏移量，还刻设有与所述刻度线13对应的用于指示南和北向的方位标识15。

其中，所述内衬十字架32的中心设有安装孔33并通过所述安装孔33与激光发射器5可拆卸连接。实施时，激光发射器5为现有成品，通常为柱状，对应的使安装孔33形成为开口向上的盲孔，其孔径与激光发射器5对应，将激光发射器5插入（间隙配合或略微过盈配合）安装孔33进行安装即可。

其中，所述连接线4上设有长度调节装置41以使所述连接线4的长度可调从而进一步方便整体装置使用前的校验。可调节绳线长度的装置很多，参见图4，本实施例中的长度调节装置41，包括通过螺纹连接的第一杆状件411、第二杆状件412，一条所述的连接线4分为两段，两个杆状件的一端分别固定连接对应的一段连接线，第一杆状件411的另一端为一个可以转动的端头（以其轴线为回转中心）并带有内螺纹孔，第二杆状件412的另一端为带有外螺纹的螺杆，第一杆状件411的可以转动的端头与第二杆状件412的螺杆端螺纹连接，通过转动所述的第一杆状件411的可以转动的端头（其它固定，避免连接线4留有扭转应力而影响平衡），就可以实现在连接绳的长度方向上的伸缩调节，进而实现长度的调整。

所述吊绳2的直径与所述穿绳通孔11的孔径对应或吊绳2的直径略小于穿绳通孔11的孔径，本实施例中，所述吊绳2选择使用φ5的钢丝绳，所述穿绳通孔11的孔径为φ5.5，因为检测原理主要是依靠检测圆环3在重力下的竖直向下运动，所以吊绳2与穿绳通孔11两者的直径可以是对应关系或允许有一定偏差值以作为装配间隙，要保证吊绳2活动穿过穿绳通孔11的可滑动性。

本发明还提供一种挖孔桩桩孔垂直度检测方法，本方法基于上述的挖孔桩桩孔垂直度检测装置而进行，包括如下操作步骤：

1）校验挖孔桩桩孔垂直度检测装置，检验合格后进行桩孔垂直度的检测；

校验挖孔桩桩孔垂直度检测装置的方法为：使定位装置1呈水平，吊绳2可滑动穿过穿绳通孔11并悬吊检测圆环3，打开激光发射器5发出激光光束，如果激光光束与穿绳通孔11的轴线是共线的，则合格；如果不合格，通过长度调节装置41调整对应连接线4的长度，直到光束与吊穿绳通孔11的轴线共线，则校验合格；

2）检测桩孔垂直度；

2.1）使定位装置1上的方位标识15与实际朝向相符；

2.2）固定定位装置1并保持水平，定位装置1上的穿绳通孔11与桩孔孔口的中心点位置重合；

2.3）通过吊绳2下放检测圆环3，过程中，如果激光光束与穿绳通孔11的轴线保持共线，则被测桩孔的垂直度合格；如果被测桩孔垂直度不合格，下放检测圆环3的过程中，检测圆环3的侧边会与桩孔内壁发生接触并使检测圆环3发生倾斜，对应的激光光束会在定位装置1上形成投射点，结合定位装置1上的刻度线13和刻度值14，可定量记录对应的垂直度偏移量。

为便于理解，进一步将本装置的使用和桩孔垂直度检测方法介绍如下：

装置自身的校验：使定位装置1呈水平，可以在定位装置1上放置一个十字水准泡来观察，或直接在定位装置1的上表面嵌设一个十字水准泡以便观察使用，吊绳2可滑动穿过穿绳通孔11，悬吊着下方的检测圆环3，打开激光发射器5发出激光光束，如果光束与吊绳2、穿绳通孔11的轴线是共线的，即没有在定位装置1的刻度线13区域形成投影点，说明检测圆环3水平且整个装置的同轴度也没有问题，可以正常使用；这里说的光束与吊绳2、穿绳通孔11的轴线共线，并不一定是绝对共线，只要略微倾斜的激光发射器5没有在定位装置1的刻度线13区域形成投影点，则认为是在允许的误差范围之类，可判断为可以正常使用。如果光束与吊绳2、穿绳通孔11的轴线未能共线，即在定位装置1的刻度线13区域形成了投影点时，说明检测圆环3的悬吊水平状态出现了问题，通过对应的长度调节装置41调整对应连接线4的长度，使光束与吊绳2、穿绳通孔11的轴线共线，即可正常使用。本装置具有可自身校验的功能，只要各零件的制造尺寸合格，装配使用的校准过程简单方便，并可保证后续检测的准确性。

检测桩孔垂直度：检测圆环3通过吊绳2放入桩孔孔口以下，定位装置1在上面固定在桩孔孔口以上（可通过配用的支架实现）或嵌在桩孔孔口内，呈水平状态，使定位装置1上的南北方位标识15与实际方向相符，并保证定位装置1上的穿绳通孔11与桩孔（孔口）的中心点位置重合，可通过全站仪确认，为现有技术，这里不再赘述；通过吊绳2下放（吊绳2具有一定长度，通过人工或轮齿转动设备从定位装置1上方通过穿绳通孔11往下放）检测圆环3，如果被测桩孔垂直度不合格，检测圆环3的侧边与桩孔内壁接触而使检测圆环3发生倾斜，检测圆环3上的激光发射器5发出的光束不再与吊绳2、穿绳通孔11的轴线是共线的，也发生倾斜并穿过透明的定位装置1并在定位装置1上形成“投射点”，这个“投射点”是指激光光束穿过透明的定位装置1的位置是可见的，结合定位装置1上的刻度线13和刻度值14，可方便地进行定量计测；按设计要求取值，可记录方位和偏移量，或是偏移区间和偏移量（通常偏移量的x，y值的正负也间距表示了偏移区间，并没有增加多余工作量），也可以是进一步结合吊绳2下放长度计算出来的角度偏移值和方位（吊绳2下放长度的确定可以是吊绳2上本身设有长度标识，也可以是标记之后后期再测量），都达到定量检测的效果，操作简单方便；拆除相关装备后，其偏移量及方位都是可以复现的，起到了防错，防反复的作用。

实施时，方位标识15也可以是东和西向或是四个方向中的任一个，能起到标识作用即可；所述激光发射器5也可以为激光测距仪或由激光测距仪提供激光光束，安装方位不变，前述使用效果不变，只是通过激光测距仪，再对应的设置一个信号发射装置和接收显示终端，激光测距仪通过信号发射装置向接收显示终端发送距离信息，方便检测人员通过接收显示终端获取检测圆环3到定位装置1的距离，从而顺带得到深度信息。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.挖孔桩桩孔垂直度检测装置，包括定位装置、吊绳以及检测圆环，所述定位装置水平设置，所述定位装置上开设有穿绳通孔，所述吊绳活动穿过所述穿绳通孔，所述检测圆环与吊绳相连并被悬吊在定位装置的下方，所述检测圆环呈水平且检测圆环与所述穿绳通孔同轴；其特征在于：所述检测圆环的中心处设有竖向的激光发射器且所述激光发射器的发射端朝向定位装置以使激光发射器发出的光束射向定位装置且与穿绳通孔的轴线共线；所述定位装置为板状结构，以所述穿绳通孔的中心作为坐标零点，在定位装置上设有纵横交错的刻度线以便实际使用时可定量检测桩孔垂直度偏移量；

所述定位装置是透明的以便为所述刻度线的设置层位提供更多的选择；

所述检测圆环包括外圆环和固连在所述外圆环内侧的内衬十字架，所述内衬十字架的中心设有安装孔并通过所述安装孔与激光发射器可拆卸连接，激光发射器为柱状，安装孔形成为开口向上的盲孔，其孔径与激光发射器对应，激光发射器插入安装孔进行安装。

2.根据权利要求1所述挖孔桩桩孔垂直度检测装置，其特征在于：在定位装置上还设有与所述刻度线对应的刻度值以便快速读出偏移量。

3.根据权利要求2所述挖孔桩桩孔垂直度检测装置，其特征在于：在定位装置上还设有与所述刻度线对应的用于指示东或/和西或/和南或/和北向的方位标识。

4.根据权利要求3所述挖孔桩桩孔垂直度检测装置，其特征在于：所述内衬十字架的四端分别与四条连接线的一端相连，四条连接线的另一端均向上与所述吊绳相连。

5.根据权利要求4所述挖孔桩桩孔垂直度检测装置，其特征在于：所述连接线上设有长度调节装置以使所述连接线的长度可调从而进一步方便整体装置使用前的校验。

6.根据权利要求1所述挖孔桩桩孔垂直度检测装置，其特征在于：所述定位装置的外形为圆形，所述穿绳通孔开设在定位装置的中心处。

7.根据权利要求1所述挖孔桩桩孔垂直度检测装置，其特征在于：所述吊绳的直径与所述穿绳通孔的孔径对应或吊绳的直径略小于穿绳通孔的孔径。

8.一种挖孔桩桩孔垂直度检测方法，其特征在于：本方法基于权利要求5所述的挖孔桩桩孔垂直度检测装置而进行，包括如下操作步骤：

1）校验挖孔桩桩孔垂直度检测装置，检验合格后进行桩孔垂直度的检测；

2）检测桩孔垂直度。

9.根据权利要求8所述一种挖孔桩桩孔垂直度检测方法，其特征在于：步骤1）中，校验挖孔桩桩孔垂直度检测装置的方法为：使定位装置呈水平，吊绳可滑动穿过穿绳通孔并悬吊检测圆环，打开激光发射器发出激光光束，如果激光光束与穿绳通孔的轴线是共线的，则合格；如果不合格，通过长度调节装置调整对应连接线的长度，直到光束与吊穿绳通孔的轴线共线，则校验合格；

步骤2）包括：

2.1）使定位装置上的方位标识与实际朝向相符；

2.2）固定定位装置并保持水平，定位装置上的穿绳通孔与桩孔孔口的中心点位置重合；

2.3）通过吊绳下放检测圆环，过程中，如果激光光束与穿绳通孔的轴线保持共线，则被测桩孔的垂直度合格；如果被测桩孔垂直度不合格，下放检测圆环的过程中，检测圆环的侧边会与桩孔内壁发生接触并使检测圆环发生倾斜，对应的激光光束会在定位装置上形成投射点，结合定位装置上的刻度线和刻度值，可定量记录对应的垂直度偏移量。