CN113186929A - 灌注桩混凝土顶面高程控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了灌注桩混凝土顶面高程控制装置及方法，解决了现有技术中混凝土灌注存在超量的问题，具有反应灵敏，可精确控制混凝土灌注高度的有益效果，具体方案如下：灌注桩混凝土顶面高程控制装置，包括探测预警机构，包括框体，框体内活动设置滑块，滑块的一端突出于框体的一侧设置，框体内安装有滑动变阻器，滑块与滑动变阻器的滑片连接，滑动变阻器设于预警电路中，预警电路包括信号发生器，信号发生器能够与计算终端无线连接；探杆部件，具有设定的长度，探杆部件与探测预警机构连接以将探测预警机构深入至灌注桩注浆孔内；设备固定机构，用于夹持和固定探杆部件。

Description

灌注桩混凝土顶面高程控制装置及方法

技术领域

本发明涉及混凝土灌注桩领域，尤其是灌注桩混凝土顶面高程控制装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来我国建筑工程的数量和规模不断扩大，混凝土灌注桩是最为常见的桩型之一，混凝土灌注桩的工程量是巨大的，而且混凝土灌注桩内桩顶混凝土灌注高度很难精确控制，而桩顶标高控制不精确的话，会导致混凝土灌量过大，造成不必要的浪费；而且过量的混凝土会带来一定的环境污染；如果灌注量不足，无法保证混凝土灌注桩的施工质量。

发明人发现，目前控制方法主要是依靠人眼来观测，很难精确控制桩顶混凝土灌注高度，而且依靠人工控制，存在浪费人力的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供灌注桩混凝土顶面高程控制装置，可直接应用于施工现场，反应灵敏，能达到施工标准中的精度要求，可以严格控制混凝土灌注量。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

灌注桩混凝土顶面高程精确控制装置，包括：

探测预警机构，包括框体，框体内活动设置滑块，滑块的一端突出于框体的一侧设置，框体内安装有滑动变阻器，滑块与滑动变阻器的滑片连接，滑动变阻器设于预警电路中，预警电路包括信号发生器，信号发生器能够与计算终端无线连接；

探杆部件，具有设定的长度，探杆部件与探测预警机构连接以将探测预警机构深入至灌注桩注浆孔内；

设备固定机构，用于夹持和固定探杆部件。

灌注桩注浆孔内在混凝土浆液顶推力作用下带动滑块运动，改变滑动变阻器阻值以激活信号发生器，发出报警信号。

如上所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，所述框体内设置限位凸部，隔板设于框体内并能够通过限位凸部对隔板的位置进行限位，隔板的一侧能够与所述滑块接触，另一侧固定有弹性件，通过弹性件的刚度能够抵消在灌注过程中泥浆波动所引起的滑块位移，避免引发错误报警。

如上所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，所述预警电路包括电池，电池与信号发生器连接，且电池与所述的滑动变阻器连接；

所述计算终端为电子设备，电子设备设置客户端。

如上所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，为了方便弹性件安装于框体内，所述框体包括内部具有容腔的本体，本体与顶板可拆卸连接，顶板与所述隔板之间安装所述的弹性件，顶板的一侧固定有能够与所述探杆部件可拆卸连接的卡口。

如上所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，所述探测预警机构的滑块端部与承压盘可拆卸连接，承压盘的直径大于所述探测预警机构的宽度或直径，承压盘的直径小于所述灌注桩注浆孔的内径。

如上所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，所述承压盘开有若干贯通承压盘的通浆孔，通浆孔的轴线方向与承压盘中心轴线相互平行，通过通浆孔的设置，泥浆可以顺利通过通浆孔流动，而携带粗骨料的混凝土浆液将会推动承压盘向上位移。

如上所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，所述通浆孔处设置若干夹片，夹片具有弧形边，所述承压盘在通浆孔的周侧设置滑槽，夹片能够沿着滑槽实现移动，承压盘设置与夹片垂直连接的拨杆，拨杆穿过承压盘设置，通过拨杆带动夹片相对于滑槽移动，调整通浆孔的孔径，以适用于不同的工程。

如上所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，所述探杆部件包括通过所述设备固定机构支撑的螺纹探杆，螺纹探杆与刻度探杆可拆卸连接，刻度探杆与至少一段探杆可拆卸连接，探杆底端与所述的探测预警机构可拆卸连接，探杆包括至少一段，能够调整探杆部件的长度，保证探测预警机构在注浆孔内的下放位置，刻度探杆的长度方向有刻度，可借助刻度计算探杆部件的下方深度。

如上所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，所述设备固定机构包括夹持盘和支撑架，夹持盘通过支撑架支撑，支撑架的底端能够通过地面进行支撑，夹持盘夹持滑轮，滑轮内侧能够与所述螺纹探杆配合连接，外侧能够与动力部件连接，夹持盘内侧设置内螺纹用于同螺纹探杆连接，通过操作动力部件，可带动螺纹探杆及整根探杆部件的收回或下方，螺纹探杆方便了探杆部件的收放；

所述支撑架包括若干支撑腿，内支撑杆的一端与支撑腿连接，另一端与探杆固定环连接，探杆固定环能够环向套于所述的探杆部件，通过探杆固定环的设置可保证探杆部件的稳定支撑。

第二方面，本发明还提供了灌注桩混凝土顶面高程精确控制方法，采用所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，包括如下内容：

在探杆部件的底端安装探测预警机构，将设备固定机构通过灌注桩进行支撑，将探杆部件深入至注浆孔内设定位置，通过设备固定机构夹持并固定探杆部件；

对注浆孔开始灌浆，当混凝土浆液达到设定位置，并推动探测预警机构的滑块上移，滑块上移改变预警电路的电流，当电流改变至设定值时，信号发生器向计算终端发送报警信号，此时可停止注浆；

回收探杆部件和探测预警机构。

上述本发明的有益效果如下：

1)本发明通过控制装置的给出，能够在注浆过程中通过混凝土顶推滑块，改变预警电路的电阻，进而改变预警电路的电流值，当电流值改变至设定值时，通过信号发生器能够向计算终端进行报警，及时停止注浆，减小了施工对探测预警过程的影响，提高了预警的准确性，能够极大的节约混凝土用量，为真个施工过程节约大量资源；

本发明整体装置可由机械完成，无需人工操作，下放深度精确可调，整个探测过程仅需一人便可完成。

2)本发明通过承压盘的设置，可通过承压盘带动滑块的一同运动，而且承压盘设置可改变大小的通浆孔，能够有效过滤注浆过程中混凝土引起的泥浆波动对探测装置的影响；而且通浆孔可根据混凝土参数调整大小，提高了应对多种工程项目的能力。

3)本发明通过在探测预警机构隔板的一侧设置弹性件，通过弹性件的刚度能够抵消在灌注过程中泥浆波动所引起的滑块位移，避免引发错误报警。

4)本发明通过设备固定机构的设置，不仅能够实现对探杆部件的稳定夹持和支撑，而且可根据夹盘和滑轮的设置，准确调整探杆部件在注浆孔内的下放高度；而且探杆部件的长度可调整，进一步提高了探测预警的精确性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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。

图1是灌注桩混凝土顶面高程控制装置的结构示意图；

图2是探测预警机构结构示意图；

图3是承压圆盘正视结构示意图；

图4是承压圆盘俯视结构示意图

其中1.螺纹探杆；2.水准气泡；3.上夹盘；4.下夹盘；5.螺栓；6.滑轮；7.履带；8.上腿；9.下腿；10.内支撑杆；11.探杆固定环；12.刻度探杆；13.快拆件；14.探杆；15.探测预警机构；16.承压盘；17.注浆孔；18.地面；19.电动机；20.卡口；21.弹簧支座；22.电池仓；23.信号发生器；24.导线；25.橡胶垫圈；26.弹簧；27.滑轨；28.隔板；29.滑动变阻器；30.滑片；31.滑块；32.连接件；33.拨杆；34.夹片；35.通浆孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，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在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，为了解决如上的技术问题，本发明提出了灌注桩混凝土顶面高程控制装置及方法。

本发明的一种典型的实施方式中，参考图1所示，灌注桩混凝土顶面高程控制装置，包括承压盘16、探测预警机构15、设备固定机构及探杆部件，探杆部件通过设备固定机构进行夹持和固定，且设备固定机构能够带动探杆部件实现运动，探测预警机构设于探杆部件的底端，探测预警机构与承压盘连接，承压盘能够设于灌注桩注浆孔17内，设计桩顶标高实际上是在地面以下，承压盘下放到桩顶设计标高以下，当混凝土达到桩顶设计标高后探测预警机构开始预警，混凝土顶面高程指的是混凝土顶面标高。

承压盘16通过连接件32连接探测预警机构15，探测预警机构15与探杆部件中的探杆14连接，探杆14同刻度探杆12连接，刻度探杆同螺纹探杆1连接，螺纹探杆1穿过夹持盘设置，夹持盘由支撑架支撑。

需要解释的是，探杆14为普通的探杆，具有设定的长度如可为1m，探杆14共设置有多根，每一探杆的顶端分别设置快拆件13，便于探杆同探杆或刻度探杆的连接，刻度探杆12的顶端同样设置快拆件，便于刻度探杆同螺纹探杆1的连接。

具体地，在本实施例中，快拆件13为圆柱形结构件，快拆件的两端均设置凹槽，凹槽的尺寸等于或略小于探杆或刻度探杆或螺纹探杆的直径，该凹槽能够与探杆或刻度探杆或螺纹探杆实现快速连接或拆卸。

探杆部件的第一段为螺纹探杆1，螺纹探杆1设有外螺纹方便探杆部件的收放；第二段为刻度探杆12，上面刻有长度刻度，可借助刻度计算探杆部件的下放深度；第三段为普通探杆，方便连接。

其中，承压盘16为承压圆盘，承压圆盘为双层夹心结构，参考图4所示，承压圆盘开有多个上下贯通承压圆盘的通浆孔35，在一些示例中可为4个均匀布置于承压圆盘的通浆孔35，通过通浆孔的设置，泥浆可以顺利通过通浆孔流动，而携带粗骨料的混凝土浆液在注浆孔内与承压圆盘接触时，将会推动承压圆盘向上位移。

进一步地，每个通浆孔处设置多个金属夹片34，如可以是两个对半的能够实现相对运动的夹片，这两夹片一侧设置半孔，这样两半孔在两侧夹片接触时能够形成孔；或者也可以是三片夹片或四片夹片，四片夹片时相邻两夹片能够接触设置，且接触设置时四片夹片34中心形成一个孔，每一夹片露出于通浆孔处的形状均为扇形，且夹片靠近通浆孔中心处为弧形。

具体地，承压圆盘在通浆孔35的周侧设置滑槽，夹片能够沿着滑槽实现移动，夹片34与承压圆盘的滑槽相配合，承压圆盘设置与夹片垂直连接的拨杆33，拨杆33穿过承压圆盘上表面与夹片连接，这样在外力作用下拨动拨杆，并带动夹片能够沿着承压圆盘的滑槽实现移动，通过多片夹片的设置，可通过拨动夹片控制通浆孔的孔径。

进一步，参考图3所示，承压圆盘中心设置有突出的连接件32，承压圆盘通过连接件32能够与探测预警机构连接；一些示例中，连接件为凸块，凸块环向设置外螺纹，承压圆盘通过螺纹结构与探测预警机构实现可拆卸连接。

参考图2所示，探测预警机构15包括框体，框体的一侧设置卡口20，框体通过卡口20能够与普通探杆14的一端实现可拆卸连接；框体内设置限位凸部，隔板设于框体内并能够通过限位凸部对隔板28的位置进行限位，隔板的一侧设置弹性件，另一侧设置滑块31，限位凸部与滑块均设于隔板的同一侧(隔板的下方)，滑块31穿过框体后能够同承压圆盘设置的连接件进行连接，由此探测报警机构随着承压圆盘一同位移；

为了保证隔板的移动，框体内壁的周侧设置滑轨27，滑轨27设置多条，从框体内壁突出形成滑轨，隔板的周侧能够与滑轨27配合，这样隔板在滑块推动下沿着滑轨27移动。

具体地，滑块31用于同承压圆盘连接的连接端开有带螺纹的凹槽，滑块通过凹槽与连接件实现可拆卸连接。

可以理解的是，滑块31具有设定的长度，框体在与滑块接触处设置橡胶垫圈25，以保证框体内部的密封性能。

弹性件具体为弹簧26，弹簧26的一端同框体的一侧连接，另一端同隔板28连接，框体与隔板28分别设置弹簧支座21，通过两弹簧支座21实现对弹簧的支撑；为了保证弹性件对滑块起到限位作用，保证受力的均衡性，本实施例中设置两根弹簧26，当然也可以是三根或四根弹簧。

容易理解的是，隔板28与滑块31的一端能够接触，通过弹簧的刚度能够抵消在灌注过程中泥浆波动所引起的滑块位移，避免引发错误报警。

进一步，框体内安装有滑动变阻器29，滑动变阻器设置有滑片30，滑片与滑块连接，这样在滑块相对于框体移动过程中，可带动滑片30移动，即带动滑动变阻器滑片30位移，进而引起滑动变阻器预警电路电流发生变化，随着滑块上移整个预警电路电阻值变小，电流增大，当电流增大到设定数值时激活信号发生器，信号发生器发出预警信号。信号发生器可与电子设备配对，通过电子设备接收预警信号。

为了方便弹簧的安装，框体包括内容具有容腔的本体，本体与顶板可拆卸连接，顶板与本体通过螺栓螺母配合实现可拆卸连接。

预警电路还包括通过框体内壁安装的电池仓22，电池仓内可放置电池，电池与信号发生器23通过导线24连接。

具体地，电子设备设置客户端，电子设备可为手机，手机设置APP端，由此通过手机APP端接收信号发生器发出的预警信号。

另外，客户端还可以与注浆设备电连，这样在客户端接收到预警信号后，可直接控制注浆设备停止注浆。

在本实施例中，支撑架为三角架，通过三角架支撑夹持盘以对探杆部件进行支撑。

其中，参考图1所示，夹持盘包括上夹盘3和下夹盘4，下夹盘4与支撑架稳定连接，上夹盘3与下夹盘之间设置滑轮6，滑轮在外力作用下能够相对于上夹盘3和下夹盘4转动，螺栓5螺母实现上夹盘3、下夹盘4的连接，且螺栓不穿过滑轮以避免影响滑轮的转动，滑轮内侧同螺纹探杆1配合，上夹盘3与下夹盘4内侧同样分别设置内螺纹用于同螺纹探杆1配合，滑轮6外侧与动力部件通过传动件连接，由此带动滑轮的转动，这样在滑轮转动过程中，带动螺纹探杆1实现移动。

一些示例中，动力部件可为电动机19，电动机19固定于平台(未画出)，电动机的输出端可通过履带7带动滑轮6来提升或下放螺纹探杆1，以实现探测预警机构和承压圆盘的下放与回收。

另外，上夹盘3顶部固定有水准气泡2，方便三脚架调平，三脚架可根据实际情况调整高度，三角架可为现有的三角支撑架，本实施例中，三角架包括三条支撑腿，相邻两支撑腿之间间隔设定角度设置，各支撑腿分别包括上腿8和下腿9，上腿8与下腿9连接且下腿9安装于上腿8的下方，下腿9通过地面18进行支撑。

支撑腿上腿8均有内支撑杆10与探杆部件连接，内支撑杆10设有三条，三条内支撑杆10的端部共同连接到探杆固定环11，探杆固定环能够套于探杆部件，且探杆固定环在内支撑杆的带动下能够沿着探杆部件移动，在探杆部件安装完毕后可由探杆固定环11锁死探杆部件，以确保使用过程中的稳定性。

进一步地，为了保证三角架在撑开支撑探杆部件设置的稳定性，刻度探杆在设定位置设置凸起，探杆固定环在移动至刻度探杆凸起位置处时能够有效与凸起卡合。

使用时，设备固定机构通过内支撑杆10及探杆固定环11可锁定刻度探杆12，以确保设备在使用过程中的稳定。

灌注桩混凝土顶面高程精确控制方法，包括如下内容：

1)拆开探测预警机构15，在电池仓22中安装电池确保电量充足，并与手机进行配对，根据注浆参数更换弹簧26确保泥浆波动所引起的滑块滑动不触发报警；

2)根据混凝土设计施工要求，拨动拨杆33调整承压盘16上通浆孔35孔径；

3)在所需注浆孔处安放三脚架，通过控制三脚架下腿9长度调平水准气泡2。通过履带7将滑轮6同电机19连接，将螺纹探杆1插入三脚架平台；

4)将承压盘16同探测预警机构15连接，将探测预警机构15通过快拆卡口20同探杆14连接，探杆14同刻度探杆1连接；

5)开启电动机下放到合适位置后，添加新的探杆，直到达到预定深度后添加刻度探杆12，按照要求调整下放深度，并用三脚架内支撑杆10及探杆固定环11锁死探杆；

6)开始灌浆，当混凝土浆液到达预定深度触发装置报警，手机接收到报警信号并停止注浆；

7)开启电动机19，依次回收探杆并取回探测预警机构15与承压盘16，然后去往下一注浆点重复上述步骤；

8)直至完成全部注浆工作，依次回收拆分各设备，并用清水冲洗干净以备下次使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.灌注桩混凝土顶面高程控制装置，其特征在于，包括：

探测预警机构，包括框体，框体内活动设置滑块，滑块的一端突出于框体的一侧设置，框体内安装有滑动变阻器，滑块与滑动变阻器的滑片连接，滑动变阻器设于预警电路中，预警电路包括信号发生器，信号发生器能够与计算终端无线连接；

探杆部件，具有设定的长度，探杆部件与探测预警机构连接以将探测预警机构深入至灌注桩注浆孔内；

设备固定机构，用于夹持和固定探杆部件；

灌注桩注浆孔内在混凝土浆液顶推力作用下带动滑块运动，改变滑动变阻器阻值以激活信号发生器，发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，其特征在于，所述框体内设置限位凸部，隔板设于框体内并能够通过限位凸部对隔板的位置进行限位，隔板的一侧能够与所述滑块接触，另一侧固定有弹性件。

3.根据权利要求2所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，其特征在于，所述预警电路包括电池，电池与信号发生器连接，且电池与所述的滑动变阻器连接；

所述计算终端为电子设备，电子设备设置客户端。

4.根据权利要求2所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，其特征在于，所述框体包括内部具有容腔的本体，本体与顶板可拆卸连接，顶板与所述隔板之间安装所述的弹性件，顶板的一侧固定有能够与所述探杆部件可拆卸连接的卡口。

5.根据权利要求1所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，其特征在于，所述探测预警机构的滑块端部与承压盘可拆卸连接，承压盘的直径大于所述探测预警机构的宽度或直径，承压盘的直径小于所述灌注桩注浆孔的内径。

6.根据权利要求5所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，其特征在于，所述承压盘开有若干贯通承压盘的通浆孔，通浆孔的轴线方向与承压盘中心轴线相互平行。

7.根据权利要求6所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，其特征在于，所述通浆孔处设置若干夹片，夹片具有弧形边，所述承压盘在通浆孔的周侧设置滑槽，夹片能够沿着滑槽实现移动，承压盘设置与夹片垂直连接的拨杆，拨杆穿过承压盘设置。

8.根据权利要求1所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，其特征在于，所述探杆部件包括通过所述设备固定机构支撑的螺纹探杆，螺纹探杆与刻度探杆可拆卸连接，刻度探杆与至少一段探杆可拆卸连接，探杆底端与所述的探测预警机构可拆卸连接。

9.根据权利要求8所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，其特征在于，所述设备固定机构包括夹持盘和支撑架，夹持盘通过支撑架支撑，支撑架的底端能够通过地面进行支撑，夹持盘夹持滑轮，滑轮内侧能够与所述螺纹探杆配合连接，外侧能够与动力部件连接；

所述支撑架包括若干支撑腿，内支撑杆的一端与支撑腿连接，另一端与探杆固定环连接，探杆固定环能够环向套于所述的探杆部件。

10.灌注桩混凝土顶面高程精确控制方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的灌注桩混凝土顶面高程控制装置，包括如下内容：

在探杆部件的底端安装探测预警机构，将设备固定机构通过灌注桩进行支撑，将探杆部件深入至注浆孔内设定位置，通过设备固定机构夹持并固定探杆部件；

对注浆孔开始灌浆，当混凝土浆液达到设定位置，并推动探测预警机构的滑块上移，滑块上移改变预警电路的电流，当电流改变至设定值时，信号发生器向计算终端发送报警信号，此时可停止注浆；

回收探杆部件和探测预警机构。

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