CN113279689B - 一种循环钻机用定位纠偏辅助装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环钻机用定位纠偏辅助装置及方法，该装置包括发射机、反射机和导管；发射机包括发射盘，发射盘内安装有二极管和第一分束镜，二极管用于朝第一分束镜发射水平激光束，水平激光束沿直线穿过第一分束镜，且水平激光束经第一分束镜折射产生至少两道第一分光束；反射机包括反射盘，反射盘内安装有第二分束镜，第一水平分光束经第二分束镜折射产生至少两道第二分光束；第二分光束包括第二水平分光束和第二竖直分光束；并且其中，发射盘内和反射盘内均沿光路形成有多条光路通道；导管沿竖直方向设置在桩孔内，且导管的外壁上设置有若干条与导管中心轴线相平行的标线。
Description
技术领域
本发明涉及桩基施工技术领域，具体涉及一种循环钻机用定位纠偏辅助装置及方法。
背景技术
循环钻机包括正循环钻机和反循环钻机，循环钻机在成孔灌注桩的施工中被广泛使用。在桩基施工中，确保钻孔位置准确和确保桩孔竖直才能使建筑物获得最佳受力。然而当前实际施工中，在利用循环钻机进行钻孔过程中，由于设备的稳定性不足，循环钻机常常会由水平状态逐渐倾斜，导致钻头跟着倾斜，从而使桩孔不满足竖直要求，现有施工中对的循环钻机定位和纠偏往往仅凭施工人员的现场观察和经验判断，没有专门的装置进行辅助，因此可能产生较大偏差，最终影响建筑质量。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种循环钻机用定位纠偏辅助装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种循环钻机用定位纠偏辅助装置，包括发射机、反射机和导管；其中，发射机包括发射盘，发射盘内安装有二极管和第一分束镜，二极管用于朝第一分束镜发射水平激光束，水平激光束沿直线穿过第一分束镜，且水平激光束经第一分束镜折射产生至少两道第一分光束；第一分光束包括第一水平分光束和第一竖直分光束，第一水平分光束与水平激光束在同一水平面内，第一竖直分光束与水平激光束在同一竖直平面内；反射机包括反射盘，反射盘内安装有第二分束镜，第一水平分光束经第二分束镜折射产生至少两道第二分光束；第二分光束包括第二水平分光束和第二竖直分光束，第二水平分光束与第一水平分光束在同一水平面内，第二竖直分光束与第二水平分光束在同一竖直平面内；并且其中，发射盘内和反射盘内均沿光路形成有多条光路通道；导管沿竖直方向设置在桩孔内，且导管的外壁上设置有若干条与导管中心轴线相平行的标线。
在一优选实施方式中，发射机和反射机均包括基座，发射盘和反射盘分别安装在基座的顶端，基座包括固定板和位于固定板上方的活动板，固定板与活动板通过脚螺旋组连接。
在一优选实施方式中，发射盘和反射盘分别与基座铰接，发射盘和反射盘均能够绕基座的中心轴线旋转，且发射盘和反射盘的顶部均固定有气泡水准器。
在一优选实施方式中，发射盘内开设有二极管安装槽和第一分束镜安装槽，二极管安装槽和第一分束镜安装槽之间通过光路通道相连通，二极管安装在二极管安装槽内，第一分束镜安装在第一分束镜安装槽内。
在一优选实施方式中，反射盘内开设有第二分束镜安装槽，第二分束镜安装在第二分束镜安装槽内。
在一优选实施方式中，第一水平分光束与水平激光束所成夹角为45°，第一竖直分光束与水平激光束所成夹角为5°-45°。
在一优选实施方式中，第二水平分光束与射入第二分束镜中的第一水平分光束所成夹角为45°，第二竖直分光束与第二水平分光束所成夹角为5°-45°。
在一优选实施方式中，循环钻机用定位纠偏辅助装置还包括支架，固定板上设置有安装孔，支架通过螺纹可拆卸地固定在安装孔中，并且支架底端形成有三根支腿，支腿的底端设置有尖锥结构或磁铁盘。
本发明还提供了一种循环钻机用定位纠偏方法，包括如下步骤：
S1.将导管竖直设置在桩孔内，其中，导管的下端连接有循环钻机的钻头，导管的上部与循环钻机调平机构相连接；
S2.在桩基地面上桩孔外侧设置发射机，并开启发射机内的二极管，以发射水平激光束，调整发射机的发射盘的角度，使水平激光束穿透发射机内的第一分束镜后折射产生第一水平分光束和第一竖直分光束，并使第一竖直分光束投射到导管上，固定发射盘；
S3.在桩基地面上桩孔外侧根据第一水平分光束的光路设置反射机，并按照预设光路调整反射机的反射盘的位置和角度，使第一水平分光束射入反射机内的第二分束镜折射产生第二水平分光束和第二竖直分光束，并使第二水平分光束、第二竖直分光束投射到导管上，固定反射盘；
S4.分别观察第一竖直分光束、水平激光束在导管上的两个投射点以及第二竖直分光束、第二水平分光束在导管上的两个投射点是否均与导管上设置的标线完全重合；
S5.如果完全重合，则判断导管满足竖直要求，继续钻孔作业；
S6.如果不完全重合，则判断导管已发生倾斜，通过循环钻机调平机构对循环钻机进行角度调节，直至导管满足竖直要求，继续钻孔作业。。
在一优选实施方式中，第一水平分光束与水平激光束所成夹角为45°，第一竖直分光束与水平激光束所成夹角为5°-45°，第二水平分光束与射入第二分束镜中的第一水平分光束所成夹角为45°，第二竖直分光束与第二水平分光束所成夹角为5°-45°。
与现有技术相比，本发明的循环钻机用定位纠偏辅助装置及方法的有益效果是：本发明通过设置发射机、反射机以及导管，并只需在发射机内设置一个二极管用于发射水平激光束以及一个第一分束镜，在反射机内设置第二分束镜，通过预设好光路通道，使水平激光束穿透发射机内的第一分束镜后折射产生第一水平分光束和第一竖直分光束，并使第一竖直分光束投射到导管上，并使第一水平分光束射入反射机内的第二分束镜折射产生第二水平分光束和第二竖直分光束，并使第二水平分光束、第二竖直分光束投射到导管上，通过观察第一竖直分光束、水平激光束在导管上的两个投射点以及第二竖直分光束、第二水平分光束在导管上的两个投射点是否均与导管上设置的标线完全重合来判断导管是否竖直，从而实时对导管进行定位、纠偏。同时该装置结构简单，体积小，便于携带，特别适合用于野外作业。
附图说明
图1为本发明的循环钻机用定位纠偏辅助装置的立体示意图。
图2为本发明的发射盘的纵剖示意图；
图3为本发明的发射盘的横剖示意图；
图4为本发明的反射盘的纵剖示意图；
图5为本发明的反射盘的横剖示意图；
图6为本发明的发射机的光路示意图；
图7为本发明的反射机的光路示意图；
图8为本发明的发射机/反射机外部结构示意图；
图9为本发明一实施例的支架结构示意图；
图10为本发明另一实施例的支架结构示意图。
附图标记说明：
100-发射机，110-发射盘，111-二极管，112-第一分束镜，113-第一分束镜安装槽，114-二极管安装槽，115-光路通道，200-反射机，210-反射盘，211-第二分束镜，212-第二分束镜安装槽，300-导管，400-基座，410-固定板，420-活动板，430-脚螺旋组，500-支架，510-支腿，511-尖锥结构，512-磁铁盘，610-水平激光束，621-第一水平分光束，622-第一竖直分光束，631-第二水平分光束，632-第二竖直分光束。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1
如图1-7所示，本发明优选实施方式的循环钻机用定位纠偏辅助装置，包括发射机100、反射机200和导管300。其中，发射机100包括发射盘110，发射盘110内安装有二极管111和第一分束镜112，二极管111用于朝第一分束镜112发射水平激光束610。反射机200包括反射盘210，反射盘210内安装有第二分束镜211。发射盘110内和反射盘210内均沿光路形成有多条光路通道115。导管300沿竖直方向设置在桩孔内，且导管300的外壁上设置有若干条与导管中心轴线相平行的标线310。
上述方案中，发射盘110内开设有二极管安装槽114和第一分束镜安装槽113，二极管安装槽114和第一分束镜安装槽113之间通过光路通道115相连通，二极管111安装在二极管安装槽114内，第一分束镜112安装在第一分束镜安装槽113内。反射盘210内开设有第二分束镜安装槽212，第二分束镜211安装在第二分束镜安装槽212内。
本实施例的具体光路设计为：二极管111朝第一分束镜112发射水平激光束610，水平激光束610沿直线穿过第一分束镜112，且水平激光束610经第一分束镜112折射产生至少两道第一分光束，第一分光束包括第一水平分光束621和第一竖直分光束622，第一水平分光束621与水平激光束610在同一水平面内，第一竖直分光束622与水平激光束610在同一竖直平面内。第一水平分光束621经第二分束镜211折射产生至少两道第二分光束，第二分光束包括第二水平分光束631和第二竖直分光束632，第二水平分光束631与第一水平分光束621在同一水平面内，第二竖直分光束632与第二水平分光束631在同一竖直平面内。
进一步的，第一水平分光束621与水平激光束610所成夹角为45°，第一竖直分光束622与水平激光束610所成夹角为5°-45°。第二水平分光束631与射入第二分束镜211中的第一水平分光束621所成夹角为45°，第二竖直分光束632与第二水平分光束631所成夹角为5°-45°。
实施例2
在一优选实施方式中，如图8-10所示，发射机反射机均包括基座400，发射盘110和反射盘210分别安装在基座400的顶端，基座400包括固定板410和位于固定板上方的活动板420，固定板410与活动板420通过脚螺旋组430连接。
进一步的，发射盘110和反射盘210分别与基座400铰接，发射盘110和反射盘210均能够绕基座400的中心轴线旋转，且发射盘110和反射盘210的顶部均固定有气泡水准器。
进一步的，本实施例的循环钻机用定位纠偏辅助装置还包括支架500，固定板410上设置有安装孔，支架500通过螺纹可拆卸地固定在安装孔中。为了方便固定，支架底端形成有三根支腿510，支腿510的底端设置有尖锥结构511（如图9所示）。
在另一实施方式中，如图10所示，例如在桥梁建设过程中会搭设钢制施工平台，为了方便固定，支架500底端形成有三根支腿510，三根所述支腿510底端连接有磁铁盘512，磁铁盘512能够吸附在钢制施工平台上。
实施例3
本发明还提供了一种采用上述循环钻机用定位纠偏的循环钻机用定位纠偏方法，包括如下步骤：
步骤S1.将导管300竖直设置在桩孔内，其中，导管300的下端连接有循环钻机的钻头，导管300的上部与循环钻机调平机构相连接。
步骤S2.在桩基地面上桩孔600外侧设置发射机100，并开启发射机100内的二极管111，以发射水平激光束610，调整发射机100的发射盘110的角度，使水平激光束610穿透发射机100内的第一分束镜112后折射产生第一水平分光束621和第一竖直分光束622，并使第一竖直分光束622投射到导管300上，此时水平激光束610也投射到导管300上，固定发射盘110。其中，第一水平分光束621与水平激光束610在同一水平面内，第一竖直分光束622与水平激光束610在同一竖直平面内。
步骤S3.在桩基地面上桩孔600外侧根据第一水平分光束621的光路设置反射机200，并按照预设光路调整反射机200的反射盘210的位置和角度，使第一水平分光束621射入反射机200内的第二分束镜211折射产生第二水平分光束631和第二竖直分光束632，并使第二水平分光束631、第二竖直分光束632投射到导管300上，固定反射盘210。其中，第二水平分光束631与第一水平分光束621在同一水平面内，第二竖直分光束632与第二水平分光束631在同一竖直平面内。
步骤S4.分别观察第一竖直分光束622、水平激光束610在导管300上的两个投射点以及第二竖直分光束632、第二水平分光束631在导管300上的两个投射点是否分别与导管300上设置的其中一条标线310完全重合，即两个投射点均完全落在同一条标线310上。
步骤S5. 如果第一竖直分光束622、水平激光束610在导管300上的两个投射点以及第二竖直分光束632、第二水平分光束631在导管300上的两个投射点分别与导管300上设置的其中一条标线310完全重合，则判断导管300满足竖直要求，继续钻孔作业。即通过发射机100验证导管300处于一个竖直平面内，通过反射机200验证导管300处于另一竖直平面内，导管300同时处于两个相互交叉的竖直平面内即可确认其在三维空间中是竖直的。
步骤S6.如果不完全重合，则判断导管300已发生倾斜，通过循环钻机调平机构对循环钻机进行角度调节，直至导管300满足竖直要求，继续钻孔作业。
具体的，光路设计时保证第一水平分光束与水平激光束所成夹角为45°，第一竖直分光束与水平激光束所成夹角为5°-45°，第二水平分光束与射入第二分束镜中的第一水平分光束所成夹角为45°，第二竖直分光束与第二水平分光束所成夹角为5°-45°，该角度范围设定既保证了测量精确度又便于测量人员观察，并在第一分束镜112和第二分束镜211装入发射盘110和反射盘210之前预设好。
在另一实施方式中，每条标线310均为凹槽结构，凹槽的宽度为1cm-5cm，如果第一竖直分光束622、水平激光束610在导管300上的两个投射点以及第二竖直分光束632、第二水平分光束631在导管300上的两个投射点分别同时落入其中一条标线310的凹槽结构内时，则判断导管300满足竖直要求，继续钻孔作业。如果第一竖直分光束622、水平激光束610在导管300上的两个投射点以及第二竖直分光束632、第二水平分光束631在导管300上的两个投射点没有分别同时落入其中一条标线310的凹槽结构内时，则判断导管300已发生倾斜，通过循环钻机调平机构对循环钻机进行角度调节，直至导管300满足竖直要求，继续钻孔作业。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种循环钻机用定位纠偏辅助装置，其特征在于：包括发射机、反射机和导管；
其中，所述发射机包括发射盘，所述发射盘内安装有二极管和第一分束镜，所述二极管用于朝所述第一分束镜发射水平激光束，所述水平激光束沿直线穿过所述第一分束镜，且所述水平激光束经所述第一分束镜折射产生至少两道第一分光束；所述第一分光束包括第一水平分光束和第一竖直分光束，所述第一水平分光束与所述水平激光束在同一水平面内，所述第一竖直分光束与所述水平激光束在同一竖直平面内；
所述反射机包括反射盘，所述反射盘内安装有第二分束镜，所述第一水平分光束经所述第二分束镜折射产生至少两道第二分光束；所述第二分光束包括第二水平分光束和第二竖直分光束，所述第二水平分光束与所述第一水平分光束在同一水平面内，所述第二竖直分光束与所述第二水平分光束在同一竖直平面内；
并且其中，所述发射盘内和所述反射盘内均沿光路形成有多条光路通道；所述导管沿竖直方向设置在桩孔内，且所述导管的外壁上设置有若干条与导管中心轴线相平行的标线。
2.根据权利要求1所述的循环钻机用定位纠偏辅助装置，其特征在于：所述发射机和所述反射机均包括基座，所述发射盘和所述反射盘分别安装在所述基座的顶端，所述基座包括固定板和位于所述固定板上方的活动板，所述固定板与所述活动板通过脚螺旋组连接。
3.根据权利要求2所述的循环钻机用定位纠偏辅助装置，其特征在于：所述发射盘和所述反射盘分别与所述基座铰接，所述发射盘和所述反射盘均能够绕所述基座的中心轴线旋转，且所述发射盘和所述反射盘的顶部均固定有气泡水准器。
4.根据权利要求3所述的循环钻机用定位纠偏辅助装置，其特征在于：所述发射盘内开设有二极管安装槽和第一分束镜安装槽，所述二极管安装槽和所述第一分束镜安装槽之间通过光路通道相连通，所述二极管安装在所述二极管安装槽内，所述第一分束镜安装在所述第一分束镜安装槽内。
5.根据权利要求4所述的循环钻机用定位纠偏辅助装置，其特征在于：所述反射盘内开设有第二分束镜安装槽，所述第二分束镜安装在所述第二分束镜安装槽内。
6.根据权利要求4所述的循环钻机用定位纠偏辅助装置，其特征在于：所述第一水平分光束与所述水平激光束所成夹角为45°，所述第一竖直分光束与所述水平激光束所成夹角为5°-45°。
7.根据权利要求4所述的循环钻机用定位纠偏辅助装置，其特征在于：所述第二水平分光束与射入所述第二分束镜中的所述第一水平分光束所成夹角为45°，所述第二竖直分光束与所述第二水平分光束所成夹角为5°-45°。
8.根据权利要求4所述的循环钻机用定位纠偏辅助装置，其特征在于：所述循环钻机用定位纠偏辅助装置还包括支架，所述固定板上设置有安装孔，所述支架通过螺纹可拆卸地固定在所述安装孔中，并且所述支架底端形成有三根支腿，所述支腿的底端设置有尖锥结构或磁铁盘。
9.一种循环钻机用定位纠偏方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.将导管竖直设置在桩孔内，其中，所述导管的下端连接有循环钻机的钻头，所述导管的上部与循环钻机调平机构相连接；
S2.在桩基地面上桩孔外侧设置发射机，并开启所述发射机内的二极管，以发射水平激光束，调整发射机的发射盘的角度，使所述水平激光束穿透所述发射机内的第一分束镜后折射产生第一水平分光束和第一竖直分光束，并使所述第一竖直分光束投射到所述导管上，固定所述发射盘；
S3.在桩基地面上桩孔外侧根据所述第一水平分光束的光路设置反射机，并按照预设光路调整反射机的反射盘的位置和角度，使所述第一水平分光束射入所述反射机内的第二分束镜折射产生第二水平分光束和第二竖直分光束，并使所述第二水平分光束、第二竖直分光束投射到所述导管上，固定所述反射盘；
S4.分别观察所述第一竖直分光束、水平激光束在所述导管上的两个投射点以及第二竖直分光束、第二水平分光束在所述导管上的两个投射点是否均与导管的外壁上设置的若干条与导管中心轴线相平行的标线完全重合；
S5.如果完全重合，则判断导管满足竖直要求，继续钻孔作业；
S6.如果不完全重合，则判断导管已发生倾斜，通过循环钻机调平机构对循环钻机进行角度调节，直至导管满足竖直要求，继续钻孔作业。
10.根据权利要求9所述的循环钻机用定位纠偏方法，其特征在于：所述第一水平分光束与所述水平激光束所成夹角为45°，所述第一竖直分光束与所述水平激光束所成夹角为5°-45°，所述第二水平分光束与射入所述第二分束镜中的所述第一水平分光束所成夹角为45°，所述第二竖直分光束与所述第二水平分光束所成夹角为5°-45°。
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2021
- 2021-06-30 CN CN202110737731.4A patent/CN113279689B/zh active Active
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