CN113063373B - 可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置，该定位装置的外轮廓可扩展调整，能够适用于不同内径的管桩，且可以顺利通过管桩内壁在5mm内的凹凸不平整情况；能够在至少管桩底部二分之一测斜仪高度至管桩顶部二分之一测斜仪的深度范围内测量管桩倾斜角和方位角，提高了测量精度，解决了现场管桩施工完成后的倾斜度测量过程繁琐(现有装置需在打桩前预埋测量件)、测斜仪与管桩同轴度差(测斜仪支架难以居中)、同一种测试仪器不能用于不同直径的管桩、管桩全深度测量困难(管桩内壁平整度、接桩处截面)以及不能同时测量管桩的倾斜角和方位角等问题。

Description

可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置

技术领域

本发明涉及市政工程施工检测技术领域，具体涉及一种可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置。

背景技术

在打桩施工中，管桩发生倾斜的现象时有发生，桩身倾斜过大、基桩偏心受压、承载力减少，其危害显而易见。因此，相关规范对基桩垂度提出了明确的要求，比如《国家标准建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)中明确规定，基桩垂直度允许偏差不得超过1％(约为0.57°)，而《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003)、《公路工程基桩动测技术规程》(JTG/T F81-01-2004)、《铁路工程基桩检测技术规程》(TB 10218-2008)等专门的检测规范都没有提及具体的检测方法。

在实际施工中，管桩倾斜对上部构筑物结构受力状态的影响不仅与管桩轴线相对铅垂线的倾斜大小有关，还与管桩轴线倾斜的方位有关，因此，需要同时检测倾斜角和方位角两个值。倾斜角是指自管桩桩顶指向管桩桩底的管柱轴线相对于铅垂线的角度，方位角是指自管桩桩顶指向管桩桩底的管桩轴线在水平面上的投影相对于正北方位的角度，管桩倾斜度检测的数据结果可对低应变完整性检测结果的判定、纠偏处理甚至纠偏效果评价等提供重要帮助。

目前，传统的管桩倾斜程度检测方法有吊锤法、经纬仪法、常规的测斜仪装置等方法；此外，还有通过改装常规测斜探头来检测管桩倾斜度的方法，他们各自有优缺点，但均无法同时测量管桩的倾斜角和方位角，且无法适应管桩内壁有较大凹凸不平整的情况。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置，以解决上述现有方法中不能同时测量管桩的倾斜角和方位角的问题，同时，本发明的定位装置能够适用于不同内径的管桩，并可以适应管桩内壁有较大凹凸不平整的情况。

为实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

一种可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置，设置在管桩的内部，包括与所述管桩同轴设置的套筒，所述套筒的外壁上间隔设置有至少两组的螺纹肋，每组所述螺纹肋上套设有与之相配合的螺纹调节环，位于所述螺纹调节环上部的光面套筒上套设有固定铰接环，所述固定铰接环上铰接有多个外径支架臂，所述外径支架臂的另一端铰接有导向轮，所述导向轮滑动连接在所述管桩的内壁上；所述螺纹调节环上铰接有与所述外径支架臂相对应数量和位置的多个伸缩支撑杆，所述伸缩支撑杆的另一端铰接在所述外径支架臂上，通过调节所述螺纹调节环在所述套筒上带有螺纹肋段的位置可调节所述伸缩支撑杆与所述外径支架臂的开合角度，以调整多个所述外径支架臂所组成的圆形轮廓的直径大小，满足不同管桩内径需求。

同时，所述套筒的顶部设有用于测量方位角的激光平行组件，达到同时测量方位角和倾斜角的目的。

进一步地，所述伸缩支撑杆由套接在一起的第一伸缩杆和第二伸缩杆组成，所述第一伸缩杆的一端与所述螺纹调节环铰接，所述第二伸缩杆的一端与所述外径支架臂铰接，所述第二伸缩杆与所述第一伸缩杆连接的一端设有第一轴承，并且在末端端头设置第一弹簧。

更进一步地，所述螺纹调节环包括相互配合滑动连接的上调节环和下调节环，在所述上调节环和下调节环之间的连接处设置第二轴承和第二弹簧，所述上调节环和下调节环同轴设置，所述上调节环的内壁设置与所述套筒的螺纹肋相配合的螺纹，所述下调节环上设有与所述第一伸缩杆铰接的铰接销孔。

进一步地，所述套筒的外壁表面至少分为两段，每段的上部分为光面段，下部分为带螺纹肋段，位于最上面一段的套筒顶部设置用于固定所述激光平行组件的固定块。

更加进一步地，所述激光平行组件包括与所述固定块固定连接的固定基座，所述固定基座上沿周向设置一储油槽，并且在所述储油槽上方设置单向注油孔与其连通，所述储油槽位于所述固定基座内部的一侧安装有激光发射器，所述储油槽中还设有空心圆珠轴承和O型橡胶密封圈。

另外，所述导向轮为偏心轮；所述套筒的底部还设有固定座。

与现有技术相比，本发明具有以下几点有益效果：

1、本发明通过调节所述螺纹调节环在套筒上螺纹肋位置处的上下位置可调节外径支架臂和伸缩支撑杆之间的开合角度，从而调节多个外径支架臂所形成的圆形外轮廓的直径大小，可适用于不同管桩内径的需求；

2、本发明通过在所述套筒顶部设置激光平行组件，从而实现了同时测量管桩方位角和倾斜角的目的；

3、本发明通过设置偏心导向轮与外径支架臂和伸缩支撑杆以及固定铰接环和螺纹调节环共同作用，使得该装置能够适应管桩内壁≤5mm凹凸不平整的情况，从而增加管桩内部的通过性和使用效率；

4、本发明所述套筒与管桩及测斜管保持同轴，能够保证测斜管与管桩的中轴线同轴，从而保证管桩倾斜角度测试结果的可靠性。

附图说明

图1为本发明所述定位装置放置在管桩内部的俯视图。

图2为本发明所述定位装置的整体结构示意图。

图3为图2中外径支架臂与导向轮连接的放大图。

图4为图2中伸缩支撑杆的结构示意图。

图5为图2中套筒的结构示意图。

图6为图2中螺纹调节环的结构示意图。

图7为图2中激光平行组件的结构示意图。

图中所示：1-外径支架臂，2-伸缩支撑杆，2-1第一伸缩杆，2-2第一弹簧，2-3 第一轴承，2-4第二伸缩杆，3-固定铰接环，4-套筒，4-1光面段，4-2固定块， 4-3带螺纹肋段，5-螺纹调节环，5-1上调节环，5-2第二轴承，5-3第二弹簧， 5-4下调节环，6-导向轮，7-激光平行组件，7-1固定基座，7-2激光发射器，7-3单向注油孔，7-4空心圆珠轴承，7-5O型橡胶密封圈，7-6储油槽，8-管桩， 9-固定座。

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，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-3所示，本实施例提供一种可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置，设置在管桩8的内部，包括外径支架臂1、伸缩支撑杆2、固定铰接环3、套筒4、螺纹调节环5、导向轮6和激光平行组件7，所述套筒4的外壁上间隔设置有两组的螺纹肋，所述固定铰接环3螺纹连接在所述套筒4的光面上，所述螺纹调节环5可移动连接在所述套筒4的螺纹肋上，所述外径支架臂1 的一端铰接在所述固定铰接环3上，所述外径支架臂1的另一端通过导向轮6 滑动连接在管桩8的内壁上；所述伸缩支撑杆2的一端铰接在所述螺纹调节环5上，所述伸缩支撑杆2的另一端与所述外径支架臂1铰接，所述外径支架臂1 和伸缩支撑杆2的数量和位置相对应，通过调节所述螺纹调节环5在所述套筒4 上带有螺纹肋段的位置可调节所述伸缩支撑杆2与所述外径支架臂1的开合角度，以调整多个所述外径支架臂1所组成的圆形轮廓的直径大小，满足不同管桩内径需求。

上述实施例在具体实施时，所述套筒4的顶部设有用于测量方位角的激光平行组件7，以达到同时测量方位角的目的。

具体的，如图4所示，所述伸缩支撑杆2由套接在一起的第一伸缩杆2-1 和第二伸缩杆2-4组成，所述第一伸缩杆2-1的一端与所述螺纹调节环5铰接，所述第二伸缩杆2-4的一端与所述外径支架臂1铰接，所述第二伸缩杆2-4与所述第一伸缩杆2-1连接的一端设有第一轴承2-3，并且在末端端头设置第一弹簧 2-2。

进一步地，当螺纹调节环5的位置发生移动时，所述第一伸缩杆2-1围绕铰接点发生转动，使得第二伸缩杆在第一伸缩杆中缩回或伸出，第一弹簧2-2 的设置使得所述第二伸缩杆在第一伸缩杆中存在5mm的弹性伸缩余量，所述第一轴承的设置为第二伸缩杆在第一伸缩杆中运动提供润滑作用。

具体的，如图6所示，所述螺纹调节环5包括旋转滑动连接的上调节环5-1 和下调节环5-4，在所述上调节环5-1和下调节环5-4之间的连接处设置第二轴承5-2和第二弹簧5-3，所述上调节环5-1和下调节环5-4同轴设置，所述上调节环5-1的内壁设置有与所述套筒4的螺纹肋相配合的螺纹，所述下调节环5-4 上设有与所述第一伸缩杆2-1铰接的铰接销孔。

进一步地，所述上调节环5-1通过其内壁的螺纹与所述套筒4的螺纹肋相配合，可发生旋转上下移动，而所述下调节环5-4无法旋转，但其与上调节环 5-1连接，因此，在所述上调节环5-1的带动下也跟随上调节环5-1在套筒4上上下移动；设置所述第二弹簧5-3的目的是使得上调节环5-1和下调节环5-4 之间有一定的伸缩空间，该伸缩量为3mm，设置的第二轴承为上调节环5-1在下调节环5-4上旋转提供润滑作用。

具体的，如图5所示，所述套筒4的外壁表面至少分为两段，每段的上部分为光面段4-1，下部分为带螺纹肋段4-3，位于最上面一段的套筒4顶部设置用于固定所述激光平行组件7的固定块4-2。

具体的，如图7所示，所述激光平行组件7包括与所述固定块4-2固定连接的固定基座7-1，所述固定基座7-1上沿周向设置一储油槽7-6，并且在所述储油槽7-6上方设置单向注油孔7-3与其连通，所述储油槽7-6位于所述固定基座7-1内部的一侧安装有激光发射器7-2，所述储油槽7-6中还设有空心圆珠轴承7-4和O型橡胶密封圈7-5。

在测量方位角时，首先通过单向注油孔7-3向储油槽7-6中注油，然后启动激光发射器7-2，通过激光发射器7-2将光束反射到圆形刻度盘上，由于本发明的定位装置与管桩8保持同轴，因此，定位装置的倾斜方位角度就是管桩的倾斜方位角度，那么，一旦发生倾斜，储油槽7-6中油就会向倾斜方流入，则通过激光发射器7-2发射到圆形刻度盘上的光束与刻度盘上0度刻度线形成的角度即为方位角，在使用中，我们经常规定圆形刻度盘上的0度或360度刻度指向正北方。

进一步地，本实施例中所述导向轮6为偏心轮结构，以增强测斜管同轴定位装置沿管桩8内壁移动时的通过性。

另外，所述套筒4的底部还设有固定座9，用于固定所述套筒4。

综上，本发明提供了一种可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置，该定位装置的外轮廓可扩展调整，能够适用于不同内径的管桩，且可以顺利通过管桩内壁在5mm内的凹凸不平整情况；能够在至少管桩底部二分之一测斜仪高度至管桩顶部二分之一测斜仪的深度范围内测量管桩倾斜角和方位角，提高了测量精度，解决了现场管桩施工完成后的倾斜度测量过程繁琐(现有装置需在打桩前预埋测量件)、测斜仪与管桩同轴度差(测斜仪支架难以居中)、同一种测试仪器不能用于不同直径的管桩、管桩全深度测量困难(管桩内壁平整度、接桩处截面)以及不能同时测量管桩的倾斜角和方位角等问题。

应当理解的是，说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。

Claims (3)

1.一种可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置，设置在管桩(8)的内部，其特征在于：包括与所述管桩(8)同轴设置的套筒(4)，所述套筒(4)的外壁上间隔设置有至少两组的螺纹肋，每组所述螺纹肋上套设有与之相配合的螺纹调节环(5)，位于所述螺纹调节环(5)上部的光面套筒(4)上套设有固定铰接环(3)，所述固定铰接环(3)上铰接有多个外径支架臂(1)，所述外径支架臂(1)的另一端铰接有导向轮(6)，所述导向轮(6)滑动连接在所述管桩(8)的内壁上；所述螺纹调节环(5)上铰接有与所述外径支架臂(1)相对应数量和位置的多个伸缩支撑杆(2)，所述伸缩支撑杆(2)的另一端铰接在所述外径支架臂(1)上，通过调节所述螺纹调节环(5)在所述套筒(4)上带有螺纹肋段的位置可调节所述伸缩支撑杆(2)与所述外径支架臂(1)的开合角度，以调整多个所述外径支架臂(1)所组成的圆形轮廓的直径大小，满足不同管桩内径需求；

所述套筒(4)的顶部设有用于测量方位角的激光平行组件(7)；

所述伸缩支撑杆(2)由套接在一起的第一伸缩杆(2-1)和第二伸缩杆(2-4)组成，所述第一伸缩杆(2-1)的一端与所述螺纹调节环(5)铰接，所述第二伸缩杆(2-4)的一端与所述外径支架臂(1)铰接，所述第二伸缩杆(2-4)与所述第一伸缩杆(2-1)连接的一端设有第一轴承(2-3)，并且在末端端头设置第一弹簧(2-2)；

所述螺纹调节环(5)包括相互配合滑动连接的上调节环(5-1)和下调节环(5-4)，在所述上调节环(5-1)和下调节环(5-4)之间的连接处设置第二轴承(5-2)和第二弹簧(5-3)，所述上调节环(5-1)和下调节环(5-4)同轴设置，所述上调节环(5-1)的内壁设置与所述套筒(4)的螺纹肋相配合的螺纹，所述下调节环(5-4)上设有与所述第一伸缩杆(2-1)铰接的铰接销孔；

所述套筒(4)的外壁表面至少分为两段，每段的上部分为光面段(4-1)，下部分为带螺纹肋段(4-3)，位于最上面一段的套筒(4)顶部设置用于固定所述激光平行组件(7)的固定块(4-2)；

所述激光平行组件(7)包括与所述固定块(4-2)固定连接的固定基座(7-1)，所述固定基座(7-1)上沿周向设置一储油槽(7-6)，并且在所述储油槽(7-6)上方设置单向注油孔(7-3)与其连通，所述储油槽(7-6)位于所述固定基座(7-1)内部的一侧安装有激光发射器(7-2)，所述储油槽(7-6)中还设有空心圆珠轴承(7-4)和O型橡胶密封圈(7-5)。

2.根据权利要求1所述的一种可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置，其特征在于：所述导向轮(6)为偏心轮。

3.根据权利要求1所述的一种可同时测量方位角的管桩倾斜角检测用同轴定位装置，其特征在于：所述套筒(4)的底部还设有固定座(9)。

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