CN113670185A - 一种电阻式沉渣厚度测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电阻式沉渣厚度测量系统，其依据为沉渣和泥浆两者电阻率存在明显差异，导体导电率与导体的长度成正比，宽度成反比以及电阻串联的原理，根据检测到的电阻的变化推算出沉渣与泥浆交界处对应的沉渣厚度测量探针的位置，从而计算出沉渣厚度，并利用无线信号传输技术能够实时直观显示沉渣测量探针插入待测沉渣时的测量数据，测量精准，并且可在沉渣厚度超出量程时，快速加装加长圆棒测量出实际沉渣厚度，在不改变测量精度的条件下达到调节测量量程的效果，为后期工作人员再次清孔提供参考数据，优化测量过程和快速增加测量量程，提高人员工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及工程施工中钻孔灌注桩沉渣厚度测量技术领域，尤其涉及一种电阻式沉渣厚度测量系统。
背景技术
随着工业技术和工程建设的发展，目前，桩的类型和成桩工艺、桩的设计理论和方法、桩的承载力检测和完整性检测等各方面技术得到迅猛发展。桩基础是地基浅层土质不良时常用的基础型式，能够有效地满足建筑物对地基强度、变形和稳定性各方面的要求。钻孔灌注桩是桩基工程中常用的一种基桩形式，它能在各种土质条件下施工，具有无振动、对土体无挤压等优点。常用的施工方法根据地质条件的不同可分为干作业成孔灌注桩和泥浆护壁成孔灌注桩。钻孔桩的施工顺序为成孔、第一次清渣、下钢筋笼、第二次清渣、灌注混凝土成桩。但由于钻孔灌注桩施工工艺的特殊性，其承载力受施工中的不利因素影响较大，特别是桩孔底的沉渣，直接影响基桩的承载力和沉降量。因此，施工过程中有必要对桩孔底沉渣进行测量，以判断是否满足规范要求。钻孔灌注桩孔底沉渣产生的可能原因包括桩孔周围土体不稳导致的局部塌孔、二次清孔不彻底、提升钻机时触碰孔壁及下放钢筋笼时触碰孔壁等。常见的桩孔底沉渣测量技术大致可以分为两类：一是重锤法，重锤法检测桩孔底沉渣厚度工具简单，但因其凭手感经验检测，检测结构无客观依据；二是测针测饼法，测针测饼法是使用测针和测饼分别测量孔底的最大下沉深度，两者之间的差值即为沉渣厚度，这种测量方式中测量支撑板如果被异物卡主则会导致测量结果误差大，且量程无法优化，沉渣厚度超出量程时不能给出准确沉渣厚度，不能指导后期工作人员再次清孔。现有的方法受人为因素影响大，操作繁琐，测量误差大，实用性不强。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述电阻式沉渣厚度测量系统能够实时直观显示沉渣测量探针插入待测沉渣时的测量数据，测量精准，并且可在沉渣厚度超出量程时，快速加装加长圆棒，测量出实际沉渣厚度，在不改变测量精度的条件下达到调节测量量程的效果，为后期工作人员再次清孔提供参考数据，优化测量过程和快速增加测量量程，提高人员工作效率。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述电阻式沉渣厚度测量系统由沉渣厚度测量探针、线缆、台架、线缆盘、数据采集分析终端、加长圆棒组成。
所述沉渣厚度测量探针中部设有采集电路容仓，所述采集电路容仓内设有线缆、采样线、PCB板；所述沉渣厚度测量探针下半部分设有检测柱，所述检测柱长度为100～2000mm，所述检测柱由破障锥、压紧芯棒、隔离管、检测环、铅芯、灌封转接环、密封胶组成。
进一步的，所述隔离管由不导电材料制成，较优的，不导电材料选择ABS材质，所述隔离管直径为30～50mm，长度为5～80mm,厚度为1～4mm。
进一步的，所述检测环由不锈钢材料制成，较优的，不锈钢材料选择304不锈钢，所述检测环两端口直径略小于所述隔离管，与所述隔离管之间形成过盈配合。
进一步的，所述隔离管与所述检测环间隔径向套于所述压紧芯棒上，隔离管设置1～34个，检测环设置2～32个，隔离管用以隔绝检测环和检测柱的其他部件，并且防止检测环之间发生短路。
进一步的，所述压紧芯棒两端设有公螺纹口，所述压紧芯棒长100～2000mm,直径10～25mm，较优的，所述压紧芯棒采用Q235材质；所述破障锥为分体式，上半部分上端面中间设有长度为5～15mm直径为M14的母螺纹口，所述破障锥母螺纹口装配到所述压紧芯棒下端公螺纹口上，上半部分下端面中间设长度为5～15mm直径为M16的公螺纹口；所述破障锥下半部分为上端面中间设有与所述破障锥上半部分下端公螺纹口对应的母螺纹口的圆锥型金属件，所述圆锥型金属件上端面直径与所述破障锥上部分下端面直径相同。
进一步的，所述铅芯为圆筒状，径向套在所述压紧芯棒上，铅芯长度为10～200mm、孔径为10～50mm，设置1～40枚；所述灌封转接环下端设置与压紧芯棒上端公螺纹口对应的母螺纹口，所述铅芯在所述压紧芯棒上装配完成后，所述灌封转接环母螺纹口装配到所述压紧芯棒上端公螺纹口上；所述灌封转接环与所述破障锥旋紧固定于所述压紧芯棒两端，共同施力锁紧所述铅芯、所述隔离管、所述检测环。
进一步的，所述密封胶采用环氧树脂，固定所述铅芯、所述隔离管、所述灌封转接环，并防止水渗入到所述检测柱内。
进一步的，所述加长圆棒长度为50～1000mm,所述加长圆棒直径为12～42mm，所述加长圆棒上端面直径所述破障锥上部分下端面直径相同，所述加长圆棒上端面中间部分设有母螺纹口，所述加长圆棒的母螺纹口与所述破障锥的圆锥型金属件的母螺纹口规格一致，需要进行量程加长时，将所述破障锥的圆锥型金属件取下，快速旋紧所述加长圆棒即可。
所述采样线连接所述检测环与所述采集电路容仓内的所述PCB板，用以传输检测数据；所述线缆盘上设有无线信号发射装置，所述无线信号发射装置将所述线缆传送的数据通过无线信号传送至所述数据采集分析终端；所述数据采集分析终端显示屏显示所述无线信号发射装置传送的数据；所述PCB板通过所述线缆将测量的数据传送至所述无线信号发射装置，再通过所述无线信号发射装置传送至所述数据采集分析终端。
进一步的，所述无线发射装置至少包括Wi-Fi发射器。
附图说明
本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例所述的沉渣厚度测量系统的整体示意图；
图2是本发明实施例所述采集电路容仓的结构示意图；
图3是本发明实施例所述检测柱的结构示意图；
图4是本发明实施例所述加长圆棒的装配示意图；
其中图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1-沉渣厚度测量探针，2A/2B-线缆，3-台架，4-线缆盘，5-无线信号发射装置，6-数据采集分析终端，7-采集电路容仓，8A/8B-采样线，9-PCB板，10-灌封转接环，11-压紧芯棒，12-隔离管，13-检测环，14-铅芯，15-密封胶，16-破障锥，17-加长圆棒，18-检测柱，19-待测沉渣。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述沉渣厚度测量系统由沉渣厚度测量探针1、线缆2A/2B、台架3、线缆盘4、数据采集分析终端6、加长圆棒17组成；
所述沉渣厚度测量探针1中部设有采集电路容仓7；所述采集电路容仓内7设有线缆2B、采样线8B、PCB板9；所述沉渣厚度测量探针1下半部分设有检测柱18，所述检测柱18长度为100～2000mm，所述检测柱18由破障锥16、压紧芯棒11、隔离管12、检测环13、铅芯14、灌封转接环10、密封胶15组成；
进一步的，所述隔离管12由不导电材料制成，较优的，不导电材料选择ABS材质，所述隔离管12直径为30～50mm，长度为5～80mm,厚度为1～4mm。
进一步的，所述检测环13由不锈钢材料制成，较优的，不锈钢材料选择304不锈钢，所述检测环13两端口直径略小于所述隔离管12，与所述隔离管12之间形成过盈配合。
进一步的，所述隔离管12与所述检测环13间隔套于所述压紧芯棒11上，隔离管12设置1～34个，检测环13设置2～32个，隔离管12用以隔绝检测环13和检测柱18的其他部件，并且防止检测环13发生短路。
进一步的，所述压紧芯棒11两端设有公螺纹口，所述压紧芯棒11长100～2000mm,直径10～25mm，较优的，所述压紧芯棒11采用Q235材质；所述破障锥16为分体式，上半部分上端面中间设有长度为5～15mm直径为M14的母螺纹口，所述破障锥16母螺纹口装配到所述压紧芯棒11下端公螺纹口上，上半部分下端面中间设长度为5～15mm直径为M16的公螺纹口；所述破障锥16下半部分为上端面中间设有与所述破障锥16上半部分下端公螺纹口对应的母螺纹口的圆锥型金属件，所述圆锥型金属件上端面直径与所述破障锥16上部分下端面直径相同。
进一步的，所述铅芯14为圆筒状，套在所述压紧芯棒11上，铅芯14长度为10～200mm、孔径为10～50mm，设置1～40枚，所述铅芯14用来增加配重，使所述沉渣厚度测量探针1在重力作用下扎入待测沉渣19。
进一步的，所述灌封转接环10下端设置与压紧芯棒11上端公螺纹口对应的母螺纹口，所述铅芯14在所述压紧芯棒11上装配完成后，所述灌封转接环10母螺纹口装配到所述压紧芯棒11上端公螺纹口上；所述灌封转接环10与所述破障锥16利用螺纹固定于所述压紧芯棒11两端，共同施力锁紧所述铅芯14、所述隔离管12、所述检测环13；所述采样线8A穿过所述密封转接环10后与所述采集电路容仓内的所述PCB板9连接。
进一步的，所述密封胶15采用环氧树脂，固定所述铅芯14、所述隔离管12、所述灌封转接环10，并防止水渗入到所述检测柱18内造成内部线路老化影响使用寿命；装配时先装配好所述破障锥16、所述隔离管12和所述检测环13，再注入部分所述密封胶15后装配一枚所述铅芯14，再注入部分所述密封胶15，重复上述操作直至全部所述铅芯14装配完成后旋紧所述灌封转接环10，再注入所述密封胶至与所述灌封转接环10上表面持平，震荡密实保证所述密封胶15内部无孔隙。
进一步的，所述加长圆棒17长度为50～1000mm,所述加长圆棒17直径为12～42mm，所述加长圆棒17上端面直径所述破障锥16上部分下端面直径相同，所述加长圆棒17上端面中间部分设有母螺纹口，所述加长圆棒17的母螺纹口与所述破障锥16的圆锥型金属件的母螺纹口规格一致，需要进行量程加长时，将所述破障锥16的圆锥型金属件取下，快速旋紧所述加长圆棒17即可。
进一步的，所述检测柱18上的所述检测环13上用焊锡焊接所述采样线8A,所述采样线8A与所述PCB板9上的所述采样线8B连通，用以传输检测数据；所述线缆盘4上设有无线信号发射装置5，所述无线信号发射装置5将所述线缆2A传送的数据通过无线信号传送至所述数据采集分析终端6；所述数据采集分析终端6显示屏显示所述无线信号发射装置5传送的数据；所述PCB板9通过所述线缆2B与所述线缆2A连通，将测量的数据传送至所述无线信号发射装置5，再通过所述无线信号发射装置5传送至所述数据采集分析终端6；
进一步的，所述无线发射装置5至少包括Wi-Fi发射器。
一种电阻式沉渣厚度测量系统实现的实施方法，该方法包括以下步骤：
S1：将所述无线信号发射装置5与数据采集分析终端6建立无线连接，所述无线信号发射装置5与所述数据采集分析终端6连接成功后，所述数据采集分析终端6进入正常工作状态；
S2：在待测量的桩基孔上方选择测量点位，线缆盘4提升所述沉渣厚度测量探针1至标准规定的高度，垂直下探所述沉渣厚度测量探针1至桩基孔的待测沉渣19；
所述PCB板9将所述沉渣厚度测量探针采集到的沉渣厚度测量数据通过所述线缆2A/2B传送至所述无线信号发射装置5；
S3：所述数据采集分析终端6记录并显示所述无线信号发射装置5传送的数据；
所述数据采集分析终端6显示所述无线信号发射装置5传送的数据，数据随测量进度实时变化，实现对所述沉渣厚度测量测量探针1下探至待测沉渣19中的测量数据实时显示；
S4：所述沉渣厚度测量测量探针1下探至的待测沉渣19厚度超出所述沉渣厚度测量系统的量程时，将所述破障锥16的圆锥型金属件取下，快速旋紧所述加长圆棒17。
本发明提供的一种电阻式沉渣厚度测量系统，原理为沉渣和泥浆两者的导电率存在较为明显的区别，本发明所述检测环同时测量外部电阻率，通过分析各检测环之间的电阻率差异来判断所述沉渣厚度测量探针外部环境，若全部检测环之间的电阻率与沉渣上面泥浆中的相比差别都很大，则可认为探针检测环全部没入沉渣，此时需要提起探针加装加长圆棒重新测量；假设沉渣的电阻率Rz，沉渣上面泥浆的电阻率Rn，所测定的电阻率为Rc，沉渣与泥浆分界面与临界段隔离环下端检测环的距离为h，隔离环长度为L，那么根据导电率与导体的长度成正比，宽度成反比和电阻串联的原理，有如下等式成立：
通过公式即可求解h，再加上临界段下方隔离环的个数与L的乘积，再加上锥头(和加长圆棒)的长度，即可得出沉渣深度。
通过信号无线传送与电阻反应沉渣厚度方法的结合，对沉渣厚度测量数据无线实时传输直观显示。本发明直观显示、提高测量精准度、快速加长量程指导再次清渣，减少人员无效操作，降低用工成本。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，在不脱离本发明技术原理的前提下，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上端面”、“下端面”、“两端”、“下半部分”、 “内”、 “中间”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，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语 “设置”、“连接”、“固定”、“旋接”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。
Claims (10)
1.一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述沉渣厚度测量系统由沉渣厚度测量探针1、线缆2A/2B、台架3、线缆盘4、数据采集分析终端6、加长圆棒17组成；所述沉渣厚度测量探针1中部设有采集电路容仓7；所述采集电路容仓内7设有线缆2B、采样线8B、PCB板9；所述沉渣厚度测量探针1下半部分设有检测柱18，所述检测柱18长度为100～2000mm，所述检测柱18由破障锥16、压紧芯棒11、隔离管12、检测环13、铅芯14、灌封转接环10、密封胶15组成。
2.根据权利要求1所述的一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述隔离管12由不导电材料制成，较优的，不导电材料选择ABS材质，所述隔离管12直径为30～50mm，长度为5～80mm，厚度为1～4mm；所述检测环13由不锈钢材料制成，较优的，不锈钢材料选择304不锈钢，所述检测环13两端口直径略小于所述隔离管12，与所述隔离管12之间形成过盈配合；所述隔离管12与所述检测环13间隔套于所述压紧芯棒11上，隔离管12设置1～34个，检测环13设置2～32个。
3.根据权利要求1所述的一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述压紧芯棒11两端设有公螺纹口，所述压紧芯棒11长100～2000mm,直径10～25mm，较优的，所述压紧芯棒11采用Q235材质；所述铅芯14为圆筒状，套在所述压紧芯棒11上，铅芯14长度为10～200mm、孔径为10～50mm，设置1～40枚。
4.根据权利要求1所述的一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述灌封转接环10下端设置与压紧芯棒11上端公螺纹口对应的母螺纹口，所述铅芯14在所述压紧芯棒11上装配完成后，所述灌封转接环10母螺纹口装配到所述压紧芯棒11上端公螺纹口上；所述灌封转接环10与所述破障锥16利用螺纹固定于所述压紧芯棒11两端，共同施力锁紧所述铅芯14、所述隔离管12、所述检测环13；所述采样线8A穿过所述密封转接环10后与所述采集电路容仓内的所述PCB板9连接。
5.根据权利要求1所述的一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述密封胶15采用环氧树脂。
6.根据权利要求1所述的一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述加长圆棒17长度为50～1000mm,所述加长圆棒17直径为12～42mm，所述加长圆棒17上端面直径所述破障锥16上部分下端面直径相同，所述加长圆棒17上端面中间部分设有母螺纹口，所述加长圆棒17的母螺纹口与所述破障锥16的圆锥型金属件的母螺纹口规格一致，需要进行量程加长时，将所述破障锥16的圆锥型金属件取下，快速旋紧所述加长圆棒17即可。
7.根据权利要求1所述的一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述检测柱18上的所述检测环13上用焊锡焊接所述采样线8A,所述采样线8A与所述PCB板9上的所述采样线8B连通，用以传输检测数据；所述线缆盘4上设有无线信号发射装置5，所述无线信号发射装置5将所述线缆2A传送的数据通过无线信号传送至所述数据采集分析终端6；所述数据采集分析终端6显示屏显示所述无线信号发射装置5传送的数据；所述PCB板9通过所述线缆2B与所述线缆2A连通，将测量的数据传送至所述无线信号发射装置5，再通过所述无线信号发射装置5传送至所述数据采集分析终端6。
8.根据权利要求1所述的一种电阻式沉渣厚度测量系统，所述无线发射装置5至少包括Wi-Fi发射器。
9.根据权利要求1所述的一种电阻式沉渣厚度测量系统，一种电阻式沉渣厚度测量系统实现的实施方法，该方法包括以下步骤：
S1：将所述无线信号发射装置5与数据采集分析终端6建立无线连接，所述无线信号发射装置5与所述数据采集分析终端6连接成功后，所述数据采集分析终端6进入正常工作状态；
S2：在待测量的桩基孔上方选择测量点位，线缆盘4提升所述沉渣厚度测量探针1至标准规定的高度，垂直下探所述沉渣厚度测量探针1至桩基孔的待测沉渣19；
所述PCB板9将所述沉渣厚度测量探针采集到的沉渣厚度测量数据通过所述线缆2A/2B传送至所述无线信号发射装置5；
S3：所述数据采集分析终端6记录并显示所述无线信号发射装置5传送的数据；
所述数据采集分析终端6显示所述无线信号发射装置5传送的数据，数据随测量进度实时变化，实现对所述沉渣厚度测量测量探针1下探至待测沉渣19中的测量数据实时显示；
S4：所述沉渣厚度测量测量探针1下探至的待测沉渣19厚度超出所述沉渣厚度测量系统的量程时，将所述破障锥16的圆锥型金属件取下，快速旋紧所述加长圆棒17。
10.根据权利要求1所述的一种电阻式沉渣厚度测量系统，其依据为沉渣和泥浆两者电阻率存在明显差异，导体导电率与导体的长度成正比，宽度成反比以及电阻串联的原理，根据检测到的电阻的变化推算出沉渣与泥浆交界处对应的沉渣厚度测量探针1的位置，从而计算出沉渣厚度。
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