CN113701693A - 一种多点式孔径位移测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多点式孔径位移测量装置，包括孔口支架、孔内测点构件和数据采集箱，孔口支架和孔内测点构件依次串连。本发明量程大，能够实现多方位不同高度的测量要求。本发明还公开了一种孔径位移测量方法，包括依次串连孔口支架和孔内测点构件，将串连的孔内测点构件垂直放入钻孔内，孔口支架放置在孔口处，将留出地面的所有数据传输线连接至数据采集箱上，拉动解扣绳，打开锁扣，使得滚轮与钻孔侧壁紧密接触不再移动，采集位移数据并分析处理，完成孔径位移的测量，本发明精度满足测量需求，能够实时掌握孔径位移数据变化情况，测量过程稳定，测量结果准确可靠。

Description

一种多点式孔径位移测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于岩土工程计量技术领域，涉及一种多点式孔径位移测量装置，还涉及一种孔径位移测量方法。

背景技术

在桩基础施工过程中，成孔质量一直是工程技术人员关注的焦点，成孔孔径是影响桩身质量的关键因素，需要掌握施工过程中不同地质条件下孔径的变化规律，用于选择合理的施工方案和布桩方式。

常用的孔径检测方法有：圆球式、钢筋笼式、六边木条铰链式、卡尺式、声波检测法、机械接触式检测法等。圆球式简易法原理简单易懂，操作方便，只能检测出孔径大于圆球直径的情形，无法检测出孔径随深度的变化，圆球在成孔内部运动过程中，易对孔壁造成破坏，形成塌孔；声波检测法检测结果主要基于声波反射信号，其强度较弱，难于识别；传统机械接触式检测法机械机构复杂,滑动杆的防水密封处理较难，精度差。这些测量方法往往由于误差大、精度低、不稳定、抗干扰能力差、量程小等缺陷不能满足工程测量需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种多点式孔径位移测量装置，能够实时测量孔径变化数据，精度高且量程大。

本发明的另一目的是提供一种孔径位移测量方法，克服了传统测量方法测量精度差的问题。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种多点式孔径位移测量装置，包括孔口支架、孔内测点构件和数据采集箱，孔内测点构件个数为一个或一个以上，孔口支架和孔内测点构件依次串连；

孔内测点构件包括套管，套管两端均设置有套管连接板，套管上靠近其两端处设置有压簧底座，压簧底座固定连接有压簧的一端，压簧另一端固定连接有滑动环，压簧和滑动环均套设在套管上，两个滑动环位于两个压簧底座之间，套管外侧设置有与其平行的侧壁板，侧壁板与滑动环之间铰接有支撑杆，侧壁板与套管之间设置有锁扣、位移计，锁扣的锁定件连接有解扣绳，位移计通过数据传输线与数据采集箱连接，侧壁板远离套管的一侧表面设置有滚轮组件。

本发明的特点还在于，

孔内测点构件的套管设置有多个，多个套管平行设置，且多个套管呈圆周均匀分布，孔内测点构件的套管连接板设置有两个，两个套管连接板分别与多个套管两端固定连接，套管连接板与套管相互垂直设置。

滚轮组件包括固定在侧壁板远离套管一侧表面的滚轮连接板，滚轮连接板上固定有轴承架，轴承架上固定有轴承，轴承上设置有圆轮。

孔口支架包括顶板，顶板下表面设置有支架腿。

孔口支架的顶板与孔内测点构件的套管连接板通过与两者均垂直的主轴A连接，串连的孔内测点构件相邻两套管连接板之间也通过与两者均垂直的主轴B连接，与孔口支架依次串连的最末端的孔内测点构件的套管连接板也连接有主轴C，最末端的孔内测点构件（2）的套管连接板（15）与主轴C（24）相互垂直。

主轴A、主轴B、主轴C位于同一直线。

主轴A穿过顶板中心，主轴A上设置有两个位于顶板上下的螺帽，主轴A与顶板通过螺帽固定连接，顶板上表面镶嵌设置有水准泡。

数据传输线通过扎带分段固定在套管上。

数据采集箱通过GPRS模块连接有计算机。

本发明所采用的第二种技术方案是，一种孔径位移测量方法，使用本发明的多点式孔径位移测量装置进行测量，具体按照以下步骤实施：

步骤1，根据测点的个数、高度位置和孔径的大小确定相应数量的孔内测点构件，将孔口支架和孔内测点构件依次串连，数据传输线顺着套管和主轴A分段绑扎，解扣绳从锁扣位置拉接至地面暂时与孔口支架连接；

步骤2，将串连的孔内测点构件垂直放入钻孔内，孔口支架放置在孔口处，当达到设计标高位置时，调节孔口支架的支架腿使得顶板位于水平位置，调节主轴A穿过顶板的高度，使得主轴C与钻孔孔底具有间距；

步骤3，将留出地面的所有数据传输线连接至数据采集箱上；

步骤4，拉动解扣绳，打开锁扣，压簧释放压力推动两个滑动环相对运动，同时铰接在滑动环上的支撑杆向钻孔侧壁撑开，使得侧壁板靠近钻孔侧壁，最终滚轮与钻孔侧壁紧密接触不再移动；

步骤5，开启数据采集箱进行测量，拉线式位移计通过数据传输线第一次传输的数据为套管与侧壁板间距的初始值，通过设置数据测量的时间间隔，数据采集箱每相隔一段时间间隔采集一组数据，每次各测点采集的数据与对应测点初始值之差则为孔壁的缩孔位移变化值，直至测量完成后，最终形成数据库，通过GPRS模块将数据库传输给计算机，完成孔径位移的测量。

本发明的有益效果是：

本发明一种多点式孔径位移测量装置，结构简单，使用方便；本装置通过调节套管上的压簧底座上下位置改变量程，并且使用不同长度支撑杆也可以改变量程；通过滚轮的水平位移变化压缩侧壁板使支撑杆收缩最终传递给压簧，位移计传递数据，数据采集箱统计拉线式位移计的传输数据可通过GPRS网络连接计算机进行数据分析；孔内测点构件径向方向通过上下两个弹簧释放弹性完成构件与孔壁的接触，安装简单，易操作；孔内测点构件通过主轴连接可实现垂直方向的不同高度测量，根据孔深大小和测点间距的要求，可通过调节主轴连接的嵌入长度保证相邻测点构件的间距，实现多方位不同高度的测量要求。

本发明一种孔径位移测量方法，使用本发明的多点式孔径位移测量装置进行测量，操作简单快捷，测量步骤简单，精度满足测量需求，能够实时掌握孔径位移数据变化情况，测量过程稳定，数据的采集和传输均不受装置本身和环境干扰，测量结果准确可靠。

附图说明

图1是本发明一种多点式孔径位移测量装置的结构示意图；

图2是本发明一种多点式孔径位移测量装置中孔内测点构件的结构示意图；

图3是图2中A处剖面示意图；

图4是图2中B处剖面示意图；

图5是本发明一种多点式孔径位移测量装置中滚轮组件的结构示意图；

图6是本发明一种多点式孔径位移测量装置中孔口支架与主轴A的结构示意图；

图7是本发明一种多点式孔径位移测量装置中两孔内测点构件连接处的局部结构示意图；

图8是图7中C处剖面示意图；

图9是本发明一种多点式孔径位移测量装置中孔口支架的俯视图。

图中，1.孔口支架，2.孔内测点构件，3.主轴A，4.钻孔，5.数据传输线，6.扎带，7.太阳能板，8.数据采集箱，9.GPRS模块，10.计算机，11.主轴B，12.顶板，13.水准泡，14.支架腿，15.套管连接板，16.套管，17.压簧底座，18.压簧，19.滑动环，20.支撑杆，21.侧壁板，22.滚轮，23.位移计，24.主轴C，25.锁扣，26.解扣绳，27.滚轮连接板，28.透明壳体，29.轴承架，30.轴承，31.圆轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例

本发明一种多点式孔径位移测量装置，如图1所示，包括孔口支架1、孔内测点构件2和数据采集箱8，根据钻孔深度，孔内测点构件2个数为三个，孔口支架1和三个孔内测点构件2依次串连，数据采集箱8自带太阳能板7，保证数据采集箱8的用电需求，数据采集箱8通过GPRS模块9连接有计算机10，将数据传输给计算机10进行分析处理。

孔内测点构件2为点接触式构件，如图2-4所示，孔内测点构件2包括三个套管16和两个套管连接板15，三个套管16提供三个测量方向，三个套管16平行设置，且三个套管16呈圆周均匀分布，两个套管连接板15分别与三个套管16两端固定连接，套管16上靠近与套管连接板15的连接处均通过螺纹设置有两个螺帽，两个螺帽分别位于套管连接板15上下，用于固定套管16与套管连接板15的相对位置，套管连接板15与套管16相互垂直设置，每个套管16上靠近其两端处通过螺纹连接设置有压簧底座17，压簧底座17固定连接在压簧18的一端，压簧18另一端固定连接有滑动环19，压簧18和滑动环19均套设在套管16上，两个滑动环19位于两个压簧底座17之间，套管16外侧设置有与其平行的侧壁板21，侧壁板21与滑动环19之间铰接有支撑杆20，侧壁板21与套管16之间设置有锁扣25、位移计23，锁扣25的锁定件连接有解扣绳26，解扣绳26从锁扣25位置拉接至地面，拉动解扣绳26可以打开锁扣，位移计23通过数据传输线5与数据采集箱8连接，位移计为拉线式位移计，位移计用于测量侧壁板21相对于套管16的位移，数据传输线5通过扎带6分段固定在套管16上，侧壁板21远离套管16的一侧表面设置有两个滚轮组件22。

如图5所示，滚轮组件22包括固定在侧壁板21远离套管16一侧表面的滚轮连接板27，滚轮连接板27上固定有两个对称分布的轴承架29，两轴承架29上共同固定有轴承30，轴承30上设置有圆轮31，轴承30位于圆轮31轴线方向且穿过圆轮31中心。

如图6所示，孔口支架1包括顶板12，孔口支架1的顶板12与孔内测点构件2的套管连接板15通过与两者均垂直的主轴A3连接，如图7-8所示，串连的孔内测点构件2相邻两套管连接板15之间也通过与两者均垂直的主轴B11连接，与孔口支架1依次串连的最末端的孔内测点构件2的套管连接板15也连接有主轴C24，最末端的孔内测点构件2的套管连接板15与主轴C24相互垂直，主轴A3、主轴B11、主轴C24外表面均设置有螺纹且位于同一直线，相连的顶板12和套管连接板15通过调整与主轴A3的连接位置实现间距调整，与主轴A3的连接位置通过螺帽固定，相连的两套管连接板15通过调整与主轴B11的连接位置实现间距调整，与主轴B11的连接位置通过螺帽固定。

如图9所示，主轴A3穿过顶板12中心，主轴A3上设置有两个位于顶板12上下的螺帽，主轴A3与顶板12通过螺帽固定连接，顶板12上表面镶嵌设置有水准泡13，根据水准泡13中的气泡是否位于水准泡13顶部中央位置可以判断顶板12是否处于水平位置，顶板12下表面设置有三条支架腿14，每相邻两条支架腿14的夹角为120°。

本发明一种孔径位移测量方法，使用本发明的多点式孔径位移测量装置进行测量，具体按照以下步骤实施：

步骤1，根据测点的个数、高度位置和孔径的大小准备好相应数量的孔内测点构件2，将孔口支架1和孔内测点构件2依次串连，数据传输线5顺着套管16和主轴3使用扎带6分段绑扎，解扣绳26从锁扣25位置拉接至地面暂时与孔口支架1连接；

步骤2，将串连的孔内测点构件2垂直放入钻孔内，孔口支架1放置在孔口处，当达到设计标高位置时，调节孔口支架1三个支架腿14使得顶板12上水准泡13中的气泡位于水准泡13顶部中央位置，即使得顶板位于水平位置，保证整个装置的垂直度，调节主轴A3穿过顶板12的高度，使得主轴C24与钻孔4孔底留有一定间距；

步骤3，将留出地面的所有数据传输线5连接至数据采集箱8上；

步骤4，拉动解扣绳26，打开锁扣25，压簧18释放压力推动两个滑动环19相对运动，同时铰接在滑动环19上的支撑杆20向钻孔4侧壁撑开，使得侧壁板21迅速靠近钻孔4侧壁，最终滚轮22与钻孔4侧壁紧密接触；

步骤5，开启数据采集箱8开始测量，拉线式位移计23通过数据传输线5第一次传输的数据为套管16与侧壁板21间距的初始值，通过设置数据测量的时间间隔，数据采集箱8每相隔一段时间采集一组数据，每次各测点采集的数据与对应测点初始值之差则为孔壁的缩孔位移变化值，直至测量完成后，最终形成数据库，通过GPRS模块9将数据库传输给计算机10进行数据分析处理，完成孔径位移的测量。

通过上述内容可知，本发明一种孔径位移测量方法，应用本发明的多点式孔径位移测量装置，能够在保证测量精度的同时，满足不同测量需求，测量数据的采集、传输和存储过程稳定可靠，对于施工方案和布桩方式的确定具有重要意义。

Claims (10)

1.一种多点式孔径位移测量装置，其特征在于，包括孔口支架（1）、孔内测点构件（2）和数据采集箱（8），所述孔内测点构件（2）个数为一个或一个以上，所述孔口支架（1）和孔内测点构件（2）依次串连；

所述孔内测点构件（2）包括套管（16），所述套管（16）两端均设置有套管连接板（15），所述套管（16）上靠近其两端处设置有压簧底座（17），所述压簧底座（17）固定连接有压簧（18）的一端，所述压簧（18）另一端固定连接有滑动环（19），所述压簧（18）和滑动环（19）均套设在套管（16）上，两个所述滑动环（19）位于两个压簧底座（17）之间，所述套管（16）外侧设置有与其平行的侧壁板（21），所述侧壁板（21）与滑动环（19）之间铰接有支撑杆（20），所述侧壁板（21）与套管（16）之间设置有锁扣（25）、位移计（23），所述锁扣（25）的锁定件连接有解扣绳（26），所述位移计（23）通过数据传输线（5）与数据采集箱（8）连接，所述侧壁板（21）远离套管（16）的一侧表面设置有滚轮组件（22）。

2.根据权利要求1所述的一种多点式孔径位移测量装置，其特征在于，所述孔内测点构件（2）的套管（16）设置有多个，多个所述套管（16）平行设置，且多个所述套管（16）呈圆周均匀分布，所述孔内测点构件（2）的套管连接板（15）设置有两个，两个所述套管连接板（15）分别与多个套管（16）两端固定连接，所述套管连接板（15）与套管（16）相互垂直设置。

3.根据权利要求1所述的一种多点式孔径位移测量装置，其特征在于，所述滚轮组件（22）包括固定在侧壁板（21）远离套管（16）一侧表面的滚轮连接板（27），所述滚轮连接板（27）上固定有轴承架（29），所述轴承架（29）上固定有轴承（30），所述轴承（30）上设置有圆轮（31）。

4.根据权利要求2所述的一种多点式孔径位移测量装置，其特征在于，所述孔口支架（1）包括顶板（12），所述顶板（12）下表面设置有支架腿（14）。

5.根据权利要求4所述的一种多点式孔径位移测量装置，其特征在于，所述孔口支架（1）的顶板（12）与孔内测点构件（2）的套管连接板（15）通过与两者均垂直的主轴A（3）连接，串连的所述孔内测点构件（2）相邻两套管连接板（15）之间也通过与两者均垂直的主轴B（11）连接，与所述孔口支架（1）依次串连的最末端的孔内测点构件（2）的套管连接板（15）也连接有主轴C（24），最末端的孔内测点构件（2）的套管连接板（15）与主轴C（24）相互垂直。

6.根据权利要求5所述的一种多点式孔径位移测量装置，其特征在于，所述主轴A（3）、主轴B（11）、主轴C（24）位于同一直线。

7.根据权利要求5所述的一种多点式孔径位移测量装置，其特征在于，所述主轴A（3）穿过顶板（12）中心，所述主轴A（3）上设置有两个位于顶板（12）上下的螺帽，所述主轴A（3）与顶板（12）通过螺帽固定连接，所述顶板（12）上表面镶嵌设置有水准泡（13）。

8.根据权利要求1所述的一种多点式孔径位移测量装置，其特征在于，所述数据传输线（5）通过扎带（6）分段固定在套管（16）上。

9.根据权利要求1所述的一种多点式孔径位移测量装置，其特征在于，所述数据采集箱（8）通过GPRS模块（9）连接有计算机（10）。

10.一种孔径位移测量方法，使用如权利要求5所述的多点式孔径位移测量装置进行测量，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，根据测点的个数、高度位置和孔径的大小确定相应数量的孔内测点构件（2），将所述孔口支架（1）和孔内测点构件（2）依次串连，所述数据传输线（5）顺着套管（16）和主轴A（3）分段绑扎，所述解扣绳（26）从锁扣（25）位置拉接至地面暂时与孔口支架（1）连接；

步骤2，将串连的孔内测点构件（2）垂直放入钻孔内，所述孔口支架（1）放置在孔口处，当达到设计标高位置时，调节孔口支架（1）的支架腿（14）使得顶板（12）位于水平位置，调节主轴A（3）穿过顶板（12）的高度，使得主轴C（24）与钻孔（4）孔底具有间距；

步骤3，将留出地面的所有数据传输线（5）连接至数据采集箱（8）上；

步骤4，拉动解扣绳（26），打开锁扣（25），所述压簧（18）释放压力推动两个滑动环（19）相对运动，同时铰接在滑动环（19）上的支撑杆（20）向钻孔（4）侧壁撑开，使得侧壁板（21）靠近钻孔（4）侧壁，最终滚轮（22）与钻孔（4）侧壁紧密接触不再移动；

步骤5，开启数据采集箱（8）进行测量，拉线式位移计（23）通过数据传输线（5）第一次传输的数据为套管（16）与侧壁板（21）间距的初始值，通过设置数据测量的时间间隔，数据采集箱（8）每相隔一段时间间隔采集一组数据，每次各测点采集的数据与对应测点初始值之差则为孔壁的缩孔位移变化值，直至测量完成后，最终形成数据库，通过GPRS模块（9）可将数据库传输给计算机（10），完成孔径位移的测量。

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