CN112064643A - 水下混凝土的灌注系统及其灌注方法 - Google Patents

水下混凝土的灌注系统及其灌注方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水下混凝土的灌注系统及其灌注方法，包括导管主体，还包括信号处理终端、显示报警终端和不少于三个超声波探测器，所述灌注导管包括导管主体，所述超声波探测器均匀分布在所述导管主体一端的周向上，所述超声波探测器的信号输出端与信号处理终端的信号输入端连接，所述信号处理终端的信号输出端与显示报警终端的信号输入端连接；导管主体的端部设置超声波探测器，当导管埋入混凝土深度大于1000mm时，超声波开始工作，通过显示终端显示器上曲线的变化来控制提升导管，从而保证导管埋入混凝土的深度一直处于大于或等于1000mm，将不可见的导管主体在混凝土内的长度可视化，避免了以经验化的方式施工，进而避免造成断桩事故和使质量可控。

Description

水下混凝土的灌注系统及其灌注方法
技术领域
本发明涉及水下混凝土灌浆领域，特别是涉及一种水下混凝土的灌注系统及其灌注方法。
背景技术
我国水下浇筑混凝土的质量控制还多数处于凭结绳计尺(已知桩长减混凝土高度)、体积推算(已浇注混凝土占桩的体积)等经验来判定正在灌注的混凝土是否一直处于连续灌注状态，得出混凝土灌注时其浇注筒(导管)端部埋入混凝土的深度，从而推算出实时需提升导管的长度，存在以下缺陷：
1、导管端部容易脱离混凝土造成断桩事故；
2、受操作人员经验的影响较大；
3、灌注的质量不可控，质量的控制处于一种离散度较大的状态。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种水下混凝土的灌注系统及其灌注方法，具有不受工作人员经验的影响、质量可控和不易造成断桩事故的优点。
本发明的技术方案是：
一种水下混凝土的灌注系统，包括灌注导管，还包括信号处理终端、显示报警终端和不少于三个超声波探测器，所述灌注导管包括导管主体，所述超声波探测器均匀分布在所述导管主体一端的周向上，所述超声波探测器的信号输出端与信号处理终端的信号输入端连接，所述信号处理终端的信号输出端与显示报警终端的信号输入端连接。
上述技术方案的工作原理如下：
在导管主体的端部设置超声波探测器，当导管埋入混凝土深度大于1000mm时，超声波开始工作，通过显示终端显示器上曲线的变化来控制提升导管，从而保证导管埋入混凝土的深度一直处于大于或等于1000mm，将不可见的导管主体在混凝土内的长度可视化，避免了以经验化的方式施工，进而避免造成断桩事故和使质量可控。
在进一步的技术方案中，所述导管主体的前端设有附加导管，所有所述超声波探测器设于所述附加导管上。
在进一步的技术方案中，所述超声波探测器数量为四个。
在进一步的技术方案中，所述超声波探测器距该灌注导管埋入混凝土一端端部的距离大于等于3000mm。
在进一步的技术方案中，所述超声波探测器的外侧设有微型镂空金属网罩。
一种水下混凝土灌注方法，包括以下步骤：
S1.将灌注导管下放至需要灌注混凝土的水下桩中的底部；
S2.向灌注导管内注入混凝土；
S3.当声波曲线的动态变化达到了最大值时，停止灌注混凝土；
S4.提升灌注导管至声波曲线接近零点位置；
S5.重复步骤S2-S4，直到水下混凝土灌注到设计标高，完成混凝土的灌注。
在进一步的技术方案中，所述步骤S2-S4中，超声波探测器的信号转换成模拟信号传输至信号处理终端，进行A/D信号转换，再经过计算处理，将处理后的信号传输至显示报警终端进行显示及声音报警输出。
在进一步的技术方案中，超声波探测器的信号转换的模拟信号为4-20mA的电流信号或0-10V的电压信号。
本发明的有益效果是：
1、在导管主体的端部设置超声波探测器，当导管埋入混凝土深度大于1000mm时，超声波开始工作，通过显示终端显示器上曲线的变化来控制提升导管，从而保证导管埋入混凝土的深度一直处于大于或等于1000mm，将不可见的导管主体在混凝土内的长度可视化，避免了以经验化的方式施工，进而避免造成断桩事故和使质量可控；
2、通过步骤S1-S5，将导管主体埋入混凝土内的长度数字化，进而以图像和声音的方式进行提示，避免了经验化施工操作带来的断桩事故和质量不可控的问题；
3、由于导管主体的生产是由专业生产厂家根据使用工况已成批地生产成型，附加导管可以减少对导管主体的改动；
4、每个超声波探测器的探测角度约为120°，四个超声波探测器可以实现无死角覆盖；
5、微型镂空金属网罩可以保护超声波探测器。
附图说明
图1是本发明实施例所述一种水下混凝土的灌注系统的结构示意图；
图2是所述显示报警终端上声波曲线的变化图。
附图标记说明：
1、导管主体；2、抱箍；3、超声波探测器；4、附加导管；5、混凝土。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
实施例：
如图1和图2所示，一种水下混凝土的灌注系统，包括灌注导管和四个超声波探测器3，其中灌注导管包括导管本体1，设导管主体1埋入水下混凝土5的一端为前端，另一端为尾端；四个超声波探测器3均匀的环绕在导管主体1中部的一周上，四个超声波探测器3距离导管主体1前端的距离为大于等于3000mm，同时所有超声波探测器3靠近导管主体1的尾端，当导管主体1开始灌注混凝土5时，所有的超声波探测器3的信号输出端均通过信号线缆连接在信号处理终端的信号输入端上，信号处理终端的信号输出端通过信号线缆与显示报警终端的信号输入端连接，为了保护超声波探测器3，超声波探测器3在整个过程中均不与混凝土5接触；
根据水与混凝土5的密度不同，使超声波探测器3的反射波长不一样，在灌注水下混凝土5施工前，在导管主体1上安装四个超声波探测器3，四个超声波探测器3可以实现无死角覆盖导管主体1的一周，当导管主体1的前端埋入混凝土5深度达1m时，超声波探测器3就可以接收到反射波，此时信号处理终端和显示报警终端同时开始工作，继续灌注混凝土5，直到显示报警终端发出警报时，超声波探测器3接收到最强的信号，同时超声波探测器3与灌注的混凝土5之间存在一定间距，此时表明，导管主体1埋入混凝土5的深度达到最大设定值，需要停止灌注混凝土5，进行提升导管主体1的工作；
在工作过程中，信号处理终端将来自超声波探测器3的电信号进行A/D信号转换，通过显示报警终端发出提示音并形成声波曲线图，根据超声波探测器3探测的反射波强度不一样，显示报警终端发出提示音和形成声波曲线图均不相同；
在导管主体1的端部设置超声波探测器3，通过超声波探测器3探知埋入混凝土5内导管主体1的长度，再将其长度以电信号的方式传达至信号处理终端与显示报警终端，将不可见的导管主体1在混凝土5内的长度可视化，避免了以经验化的方式施工，进而避免造成断桩事故和使质量可控。
在另一个实施例中：
如图1所示，在导管主体1的前端连接有一个附加导管4，附加导管4套设在导管主体1的外部，同时在附加导管4和导管主体1的连接处的外表上设置有三道抱箍2，附加导管4的靠近导管主体1的一端端部上设有环形的小凹槽，抱箍2位于小凹槽内，可以加强附加导管4与导管主体1之间的有效连接，上述四个超声波探测器3均匀地分布在附加导管4上，进行灌注混凝土5时，位于附加导管4埋入混凝土5中1m后，超声波探测器3开始接受信号，其原理同上述超声波探测器3安装在导管主体1上；
添加附加导管4可减少对导管主体1的改动，由于导管主体1的生产是由专业生产厂家根据使用工况已成批地生产成型，规格包括φ250mm-500mm；仅设计和生产能满足套在导管主体1前端的附加导管4，更加经济和科学；
在附加导管4的端部接头处纵向上的小凹槽是为了受抱箍2约束时，受约束部分的附加导管4产生轻微弹性变形，使其更好地与导管主体1表面结合紧密。
在另一个实施例中：
在导管主体1的前端连接有附加导管4，附加导管4和导管主体1之间的连接方式为：在导管主体1上设置吊耳加固连接，超声波探测器3距导管主体1或附加导管4埋入混凝土一端端部的距离大于等于3000mm，每个超声波探测器3的探测角度约为120°，四个超声波探测器可以实现无死角覆盖。
在另一个实施例中：
在每个超声波探测器3外侧安装一个微型镂空金属网罩，保护超声波探测器3不受意外碰闯，造成损伤。
在另一个实施例中：
一种水下混凝土灌注方法，包括以下步骤：
S1.将灌注导管下放至需要灌注混凝土5的水下桩中的底部；
S2.不断向灌注导管内注入混凝土5，当混凝土将灌注导管埋下1000mm深后，超声波传感器3开始接收信号，信号处理终端开始工作，显示报警终端上显示出声波曲线开始发生动态变化，同时信号处理终端报警发出“嘟…嘟…”的短暂提示音；随着混凝土5的不断灌注，信号处理终端报警提示音越来越强，显示报警终端显示屏幕上的声波曲线值逐渐增大；
S3.观察显示报警终端声波曲线的动态变化情况；当声波曲线的动态变化达到了最大值，混凝土5灌注高度达到或接近超声波探测器3位置时，提示音变成“嘟——”的持续长音，提升灌注导管；
S4.当提升灌注导管至没有步骤S2中“嘟…嘟…”的短暂提示音，显示报警终端显示屏幕上显示出声波曲线处于接近零点的位置时，停止提升灌注导管；此时，导管主体1的端部埋入混凝土5中的深度即为1m左右；
S5.重复步骤S2-S4，直到水下混凝土5灌注到设计标高，完成混凝土5的灌注；
通过本技术方案，将导管主体1埋入混凝土5内的长度数字化，进而以图像和声音的方式进行提示，避免了经验化施工操作带来的断桩事故和质量不可控的问题。
在另一个实施例中：
在步骤S1中，灌注导管规格的选择：水深小于3000mm，选择直径为250mm的导管主体1，施工覆盖范围约4平方米；水深3000mm-5000mm选择直径为300mm的导管主体1，施工覆盖范围约5平方米-15平方米；水深5000mm以上，选择直径为300mm-500mm，施工覆盖范围约15平方米-50平方米；当面积过大时，可用多根灌注导管同时浇筑；当混凝土5水下浇筑深度在10m以内时，灌注导管埋入混凝土5的最小深度为1.0m，当混凝土5水下浇筑深度在10m-20m时，灌注导管埋入混凝土5的最小深度为1.1m-1.5m。
在另一个实施例中：
在步骤S2-S4中，超声波探测器3的信号转换成模拟信号传输至信号处理终端，进行A/D信号转换(模拟量转换为数字量)，再经过计算处理，将处理后的信号传输至显示报警终端进行显示及声音报警输出；超声波探测器3的信号转换的模拟信号为4-20mA的电流信号或0-10V的电压信号。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水下混凝土的灌注系统，包括灌注导管，其特征在于，还包括信号处理终端、显示报警终端和不少于三个超声波探测器，所述灌注导管包括导管主体，所述超声波探测器均匀分布在所述导管主体一端的周向上，所述超声波探测器的信号输出端与信号处理终端的信号输入端连接，所述信号处理终端的信号输出端与显示报警终端的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的水下混凝土的灌注系统，其特征在于，所述导管主体的前端设有附加导管，所有所述超声波探测器设于所述附加导管上。
3.根据权利要求1或2所述的水下混凝土的灌注系统，其特征在于，所述超声波探测器数量为四个。
4.根据权利要求3所述的水下混凝土的灌注系统，其特征在于，所述超声波探测器距该灌注导管埋入混凝土一端端部的距离大于等于3000mm。
5.根据权利要求2所述的水下混凝土的灌注系统，其特征在于，所述超声波探测器的外侧设有微型镂空金属网罩。
6.一种水下混凝土的灌注方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将灌注导管下放至需要灌注混凝土的水下桩中的底部；
S2.向灌注导管内注入混凝土；
S3.当声波曲线的动态变化达到了最大值时，停止灌注混凝土；
S4.提升灌注导管至声波曲线接近零点位置；
S5.重复步骤S2-S4，直到水下混凝土灌注到设计标高，完成混凝土的灌注。
7.根据权利要求6所述的水下混凝土的灌注方法，其特征在于，所述步骤S2-S4中，超声波探测器的信号转换成模拟信号传输至信号处理终端，进行A/D信号转换，再经过计算处理，将处理后的信号传输至显示报警终端进行显示及声音报警输出。
8.根据权利要求7所述的水下混凝土的灌注方法，其特征在于，超声波探测器的信号转换的模拟信号为4-20mA的电流信号或0-10V的电压信号。
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