CN112982513B - 用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件及方法，该组件包括空心钻杆、锥形钻头、圆盘、传感器、骨架钢筋、电缆、插销，所述锥形钻头设置在圆盘的下侧，所述空心钻杆设置在圆盘的上侧并且两者通过插销配合连接，所述骨架钢筋贯穿空心钻杆的中心并且下端与圆盘连接，所述传感器设置在骨架钢筋的下侧并且通过电缆与地面设备连接。本发明能够避免混凝土和传感器不密贴、传感器脱离、传输线断线、钢筋偏位等情况，实现传感器的精确定位，确保数据的准确性，可以重复使用，节约材料，也提高了使用效率。

Description

用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件、方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件及安装方法。

背景技术

目前的复合地基的刚性桩多采用现浇素混凝土桩，桩长都在5m～20m之间，桩径在300～600mm间，钻孔装备多为螺旋钻机或旋挖钻机，地基为软土、湿陷性黄土或、黏土、粉土等，钻孔后容易塌孔，灌注混凝土也是多采用钻机的中空钻杆，边提升边灌注混凝土，所以在桩内预埋钢筋用于传感器安装的方法不可行。

如果采用泥浆平衡钻孔灌注桩时，采用预先插入钢筋或钢管的方法安装传感器时，存在钢筋及传输线与灌注混凝土导管相互干扰的情况，容易使传感器失效；但是在科学研究中，需要在复合地基现浇素混凝土中布设传感器，用于观测桩体的应力、应变和位移等情况，如果简单的采用一根钢筋或钢管绑扎传感器从桩的顶部插入混凝土桩内，容易造成混凝土和传感器不密贴、传感器脱离、传输线断线、钢筋偏位等情况。

综上，传统的方法在现浇素混凝土桩内安装传感器存在很多问题，不能保证传感器正常的工作和读取可靠的数据。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件及安装方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件，包括空心钻杆、锥形钻头、圆盘、传感器、骨架钢筋、电缆、插销，所述锥形钻头设置在圆盘的下侧，所述空心钻杆设置在圆盘的上侧并且两者通过插销配合连接，所述骨架钢筋贯穿空心钻杆的中心并且下端与圆盘连接，所述传感器设置在骨架钢筋的下侧并且通过电缆与地面设备连接。

上述方案中，还包括插销控制机构，所述插销控制机构分别与对应的插销连接，用于控制空心钻杆和圆盘的连接状态。

上述方案中，所述插销控制机构包括插销拉线、拉线手环、拉线滚轴，所述圆盘上设置锁耳，所述插销贯穿锁耳和空心钻杆，所述插销拉线的一端贯穿空心钻杆，并且绕设过设置在圆盘上的拉线滚轴后与插销的端部连接，另一端连接拉线手环。

上述方案中，所述骨架钢筋由若干节骨架钢筋组成，并且相邻的节骨架钢筋端部通过第一连接套筒连接。

上述方案中，所述空心钻杆由若干节空心钻杆组成，并且相邻的空心钻杆端部通过第二连接套筒连接。

上述方案中，所述锥形钻头的两侧分别设置有限位机构。

本发明实施例还提供一种如上述方案中任意一项所述的用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件的安装方法，该方法步骤如下：

A、完成现浇素混凝土桩的施工过程，并且准确记录桩长；

B、在锥形钻头的侧面对称焊接限位机构，将第一节骨架钢筋与圆盘通过骨架钢筋螺栓栓接；

C、根据桩长和传感器的安装部位，确定空心钻杆、骨架钢筋的节数、以及电缆、插销拉线的长度；

D、在所述骨架钢筋上绑扎传感器，并将传感器的电缆穿入电缆保护管内，然后将电缆保护管绑扎在骨架钢筋上，绑扎点间距50cm，并根据骨架钢筋的接头调整绑扎点位；

E、将插销拉线穿过拉线滚轴，与插销尾部的铁环绑扎牢固，然后将第一节空心钻杆与锥形钻头相接，获得第一节空心钻杆组件；

F、在现浇素混凝土桩内混凝土初凝前，向桩内插入所述第一节空心钻杆组件，在所第一节空心钻杆组件的尾部安装激振器激振插入，插入至空心钻杆尾部距离素混凝土桩的桩帽顶部30cm时停止激振，拆除激振器；

G、安装第二节骨架钢筋，与第一节骨架钢筋的尾部通过第一连接套筒旋紧，将电缆穿入第二段电缆保护管，将电缆保护管绑扎在骨架钢筋上，绑扎点间距50cm；

H、将第二节空心钻杆1套入第二节骨架钢筋、插销拉线上，然后采用第二连接套筒将第一节空心钻杆的尾部与第二节空心钻杆的头部连接，旋紧第二连接套筒，在第二节空心钻杆的尾部安装激振器激振插入空心钻杆；

I、重复步骤A-H，按照步骤C中计算的数量安装剩余的空心钻杆、骨架钢筋的节数、以及电缆、插销拉线的长度，直至安装结束；

J、拆除空心钻杆尾部的激振器，将插销拉线的端部与拉线手环绑扎，慢慢拉动拉线手环，依靠插销拉线将插销从锥形钻头和空心钻杆的锁止部位卸去；

K、慢速的往复旋转空心钻杆，然后慢慢将空心钻杆从现浇素混凝土桩内拔出，当空心钻杆的接头漏出混凝土面后，拆除第二连接套筒，卸去已经漏出混凝土面的空心钻杆；循环本步骤，直至拆除所有的空心钻杆。

与现有技术相比，本发明能够避免混凝土和传感器不密贴、传感器脱离、传输线断线、钢筋偏位等情况，实现传感器的精确定位，确保数据的准确性，可以重复使用，节约材料，也提高了使用效率。

附图说明

此处所说明的附图用来公开对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供一种用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件的结构示意图；

图2为图1中A区域的局部放大图；

图3为图1中B区域的局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件，如图1-3所示，包括空心钻杆1、锥形钻头2、圆盘3、传感器4、骨架钢筋5、电缆6、插销7，所述锥形钻头2设置在圆盘3的下侧，所述空心钻杆1设置在圆盘3的上侧并且两者通过插销7配合连接，所述骨架钢筋5贯穿空心钻杆1的中心并且下端与圆盘3连接，所述传感器4设置在骨架钢筋5的下侧并且通过电缆6与地面设备连接。

所述电缆6外部套设有电缆保护套。

所述传感器4通过绑扎绳与定位钢筋绑扎，所述电缆保护管通过绑扎绳与钢筋骨架5绑扎。

所述骨架钢筋5的螺丝端与圆盘3采用骨架钢筋螺栓52连接。

进一步地，还包括插销控制机构8，所述插销控制机构8分别与对应的插销7连接，用于控制空心钻杆1和圆盘3的连接状态。

所述插销控制机构8包括插销拉线81、拉线手环82、拉线滚轴83，所述圆盘3上设置锁耳31，所述插销7贯穿锁耳31和空心钻杆1，所述插销拉线81的一端贯穿空心钻杆1，并且绕设过设置在圆盘3上的拉线滚轴83后与插销7的端部连接，另一端连接拉线手环82。

所述骨架钢筋5由若干节骨架钢筋5组成，并且相邻的节骨架钢筋5端部通过第一连接套筒51连接。

所述空心钻杆1由若干节空心钻杆1组成，并且相邻的空心钻杆1端部通过第二连接套筒101连接。

所述锥形钻头2的两侧分别设置有限位机构9。

所述限位机构9的作用是限制锥形钻头的位置，确保传感器安装组件在现浇素混凝土桩的中心部位，该部件是由直径20mm钢筋焊接成型，与锥体钻头2焊接，限位装置9的宽度根据现浇素混凝土桩的直径确定，略小于小于现浇素混凝土桩直径20～30mm。

根据传感器4的大小，制作空心钻杆1及相应的组件,钻杆选用直径为Φ42mm～Φ108mm的钢管，单节空心钻杆长度为5m，两端设置螺栓丝扣，丝扣长度60mm，其中第一节钻杆与钻头连接的端部设置插销孔，孔径10mm,相邻两节钻杆采用第二连接套筒101连接，所有钻杆连接后的长度根据安装传感器4的部位确定，钻杆的顶部要高出现浇素混凝土桩10的桩帽1001。

根据现浇素混凝土桩10的直径DZ，制作锥体钻头2及相应的组件，钻头为锥体，锥体底部为圆盘，直径与空心钻杆外径相同，圆盘中心开20mm的孔，圆盘上设置两个锁耳，锁耳内开10mm的孔，孔位要与第一节空心钻杆的底部的插销孔对齐。锥体钻头外部对称设置限位装置，两个限位装置最外端间的距离DX为现浇素混凝土桩直径DZ减去40mm。

制作骨架钢筋5及传感器安装组件，骨架钢,5采用Φ20的圆形截面钢筋，每节长度5m，两端设置60mm的丝扣，相邻两节骨架钢筋5采用第一连接套筒51连接。第一节骨架钢筋5与锥体钻头2底部的圆盘3采用骨架钢筋螺栓52栓接，圆盘3的上下面各设置一个螺栓。

制作电缆保护管及组件。电缆保护管采用软体的塑料管，长度根据骨架钢筋5的长度和传感器4的安装部位确定，电缆6要穿入电缆保护管内，传感器部位与电缆线保护管用防水胶带密封。

制作插销7及插销控制机构8，所述插销7采用直径8mm的圆形截面钢筋制作，长度10mm，端部为直径15mm的圆形阻片，圆形阻片的尾部为直径10mm的开孔铁片。插销拉线81采用细丝钢绞线，长度根据实际应用情况确定，拉线铁环采用直径8mm的钢筋制作直径20cm的圆形铁环，并与拉线绑扎。

本发明实施例还提供一种用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件的安装方法，该方法步骤如下：

A、完成现浇素混凝土桩10的施工过程，并且准确记录桩长；

B、在锥形钻头2的侧面对称焊接限位机构9，将第一节骨架钢筋5与圆盘3通过骨架钢筋螺栓52栓接；

C、根据桩长和传感器4的安装部位，确定空心钻杆1、骨架钢筋5的节数、以及电缆6、插销拉线81的长度；

D、在所述骨架钢筋5上绑扎传感器4，并将传感器4的电缆6穿入电缆保护管内，然后将电缆保护管绑扎在骨架钢筋5上，绑扎点间距50cm，并根据骨架钢筋5的接头调整绑扎点位；

E、将插销拉线81穿过拉线滚轴83，与插销7尾部的铁环绑扎牢固，然后将第一节空心钻杆1与锥形钻头2相接，获得第一节空心钻杆组件；

F、在现浇素混凝土桩10内混凝土初凝前，向桩内插入所述第一节空心钻杆组件，在所第一节空心钻杆组件的尾部安装激振器激振插入，插入至空心钻杆尾部距离素混凝土桩10的桩帽1001顶部30cm时停止激振，拆除激振器；

G、安装第二节骨架钢筋5，与第一节骨架钢筋5的尾部通过第一连接套筒51旋紧，将电缆6穿入第二段电缆保护管，将电缆保护管绑扎在骨架钢筋上，绑扎点间距50cm；

H、将第二节空心钻杆1套入第二节骨架钢筋5、插销拉线81上，然后采用第二连接套筒101将第一节空心钻杆1的尾部与第二节空心钻杆1的头部连接，旋紧第二连接套筒101，在第二节空心钻杆1的尾部安装激振器激振插入空心钻杆1；

I、重复步骤A-H，按照步骤C中计算的数量安装剩余的空心钻杆1、骨架钢筋5的节数、以及电缆6、插销拉线81的长度，直至安装结束；

J、拆除空心钻杆1尾部的激振器，将插销拉线81的端部与拉线手环82绑扎，慢慢拉动拉线手环82，依靠插销拉线81将插销7从锥形钻头2和空心钻杆1的锁止部位卸去；

K、慢速的往复旋转空心钻杆1，然后慢慢将空心钻杆1从现浇素混凝土桩10内拔出，当空心钻杆1的接头漏出混凝土面后，拆除第二连接套筒101，卸去已经漏出混凝土面的空心钻杆1；循环本步骤，直至拆除所有的空心钻杆1。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件，其特征在于，包括空心钻杆、锥形钻头、圆盘、传感器、骨架钢筋、电缆、插销，所述锥形钻头设置在圆盘的下侧，所述空心钻杆设置在圆盘的上侧并且两者通过插销配合连接，所述骨架钢筋贯穿空心钻杆的中心并且下端与圆盘连接，所述传感器设置在骨架钢筋的下侧并且通过电缆与地面设备连接；

还包括插销控制机构，所述插销控制机构分别与对应的插销连接，用于控制空心钻杆和圆盘的连接状态；

所述插销控制机构包括插销拉线、拉线手环、拉线滚轴，所述圆盘上设置锁耳，所述插销贯穿锁耳和空心钻杆，所述插销拉线的一端贯穿空心钻杆，并且绕设过设置在圆盘上的拉线滚轴后与插销的端部连接，另一端连接拉线手环。

2.根据权利要求1所述的用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件，其特征在于，所述骨架钢筋由若干节骨架钢筋组成，并且相邻的节骨架钢筋端部通过第一连接套筒连接。

3.根据权利要求2所述的用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件，其特征在于，所述空心钻杆由若干节空心钻杆组成，并且相邻的空心钻杆端部通过第二连接套筒连接。

4.根据权利要求3所述的用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件，其特征在于，所述锥形钻头的两侧分别设置有限位机构。

5.一种如权利要求1-4任意一项所述的用于复合地基中现浇素混凝土桩的传感器安装组件的安装方法，其特征在于，该方法步骤如下：

A、完成现浇素混凝土桩的施工过程，并且准确记录桩长；

B、在锥形钻头的侧面对称焊接限位机构，将第一节骨架钢筋与圆盘通过骨架钢筋螺栓栓接；

C、根据桩长和传感器的安装部位，确定空心钻杆、骨架钢筋的节数、以及电缆、插销拉线的长度；

D、在所述骨架钢筋上绑扎传感器，并将传感器的电缆穿入电缆保护管内，然后将电缆保护管绑扎在骨架钢筋上，绑扎点间距50cm，并根据骨架钢筋的接头调整绑扎点位；

E、将插销拉线穿过拉线滚轴，与插销尾部的铁环绑扎牢固，然后将第一节空心钻杆与锥形钻头相接，获得第一节空心钻杆组件；

F、在现浇素混凝土桩内混凝土初凝前，向桩内插入所述第一节空心钻杆组件，在所第一节空心钻杆组件的尾部安装激振器激振插入，插入至空心钻杆尾部距离素混凝土桩的桩帽顶部30cm时停止激振，拆除激振器；

G、安装第二节骨架钢筋，与第一节骨架钢筋的尾部通过第一连接套筒旋紧，将电缆穿入第二段电缆保护管，将电缆保护管绑扎在骨架钢筋上，绑扎点间距50cm；

H、将第二节空心钻杆1套入第二节骨架钢筋、插销拉线上，然后采用第二连接套筒将第一节空心钻杆的尾部与第二节空心钻杆的头部连接，旋紧第二连接套筒，在第二节空心钻杆的尾部安装激振器激振插入空心钻杆；

I、重复步骤A-H，按照步骤C中计算的数量安装剩余的空心钻杆、骨架钢筋的节数、以及电缆、插销拉线的长度，直至安装结束；

J、拆除空心钻杆尾部的激振器，将插销拉线的端部与拉线手环绑扎，慢慢拉动拉线手环，依靠插销拉线将插销从锥形钻头和空心钻杆的锁止部位卸去；

K、慢速的往复旋转空心钻杆，然后慢慢将空心钻杆从现浇素混凝土桩内拔出，当空心钻杆的接头漏出混凝土面后，拆除第二连接套筒，卸去已经漏出混凝土面的空心钻杆；循环本步骤，直至拆除所有的空心钻杆。

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