CN114108716A - 用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置及其检测方法，包括预设孔壁、实际孔壁和主控制器，所述实际孔壁内设置有钢筋笼骨架，所述钢筋笼骨架内安装有激光发射器，所述实际孔壁上方设置有自动测量装置，所述自动测量装置上滑动安装有用于测量当前孔深的第一操作台和用于接收激光束的第二操作台。本发明通过用测量钢筋笼骨架中心与激光接收器之间的距离大小等数据，计算成孔垂直度偏差，能对孔壁垂直度偏差指标进行严格把控，通过自动化的测量减少了测量的误差，保证主体结构工程的质量和围护结构的安全，减少材料浪费，减少了成本。
Description
技术领域
本发明涉及钻孔垂直度检测装置技术领域，尤其涉及用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置及其检测方法。
背景技术
现有的建筑建设过程中需要对现场的进行钻孔灌注注桩，有些建筑现场以粉土、粉质粘土为主，中间夹两层粉砂。针对此类的地质情况如果钻孔桩垂直度控制不到位，可能会导致钻孔桩侵入桩板墙主体结构，造成后期的桩板墙主体结构施工质量隐患，同时增加喷射混凝土的材料与人工，为保证主体结构工程的质量和围护结构的安全，减少材料浪费，必须加强对钻孔灌注桩垂直度的测量与控制。因此，如何提供一种用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置及其检测方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提出用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置及其检测方法，本发明通过用测量钢筋笼骨架中心与激光接收器之间的距离大小等数据，计算成孔垂直度偏差，能对孔壁垂直度偏差指标进行严格把控，通过自动化的测量减少了测量的误差，保证主体结构工程的质量和围护结构的安全，减少材料浪费，减少了成本。
根据本发明实施例的一种用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置，包括预设孔壁、实际孔壁和主控制器，所述实际孔壁内设置有钢筋笼骨架，所述钢筋笼骨架内安装有激光发射器，所述实际孔壁上方设置有自动测量装置，所述自动测量装置上滑动安装有用于测量当前孔深的第一操作台和用于接收激光束的第二操作台。
优选的，所述自动测量装置包括机架，所述机架底部安装有控制机架升降的升降柱，所述机架顶部安装有刻度标尺，所述机架侧面平行安装有导轨和传动齿条，所述传动齿条两端的机架上安装有限位挡块，所述导轨上滑动安装有与其相适配的第一操作台和第二操作台，所述第一操作台底部安装有角度校准板。
优选的，所述第一操作台包括第一滑台，所述第一滑台底部安装有角度校准板，所述第一滑台上横向安装有测量电机，所述测量电机输出轴上套接安装有量绳收圈，所述量绳收圈上环绕有测量绳。
优选的，所述第一滑台上安装有输出轴贯穿第一滑台并延伸至其下方的第一滑动驱动电机，位于所述第一滑台的第一滑动驱动电机输出轴上套接安装有与传动齿条相适配的第一传动齿轮。
优选的，所述角度校准板包括板体、用于将角度校准板螺纹安装在第一滑台底面的安装板，所述板体上开设有滑动槽，所述滑动槽内滑动安装有重力球，所述滑动槽外侧的板体上对应滑动槽设置有角度码。
优选的，所述第二操作台包括第二滑台，所述第二滑台上安装有用于接收激光束的激光接收器。
优选的，所述第二滑台上安装有输出轴贯穿第二滑台并延伸至其下方的第二滑动驱动电机，位于所述第二滑台的第二滑动驱动电机输出轴上套接安装有与传动齿条相适配的第二传动齿轮。
优选的，所述第一滑台和第二滑台底部均安装有对导轨相适配滑动的滑块。
优选的，所述升降柱包括升降套、嵌入式安装在升降套内的升降杆，所述升降套侧方设置有升降驱动电机，所述升降驱动电机的输出端贯穿延伸至升降套内并与横向设置在升降套内的转轴直连连接，所述升降杆内壁上竖直安装有升降齿条，所述转轴上套接安装有与升降齿条啮合设置的驱动齿轮。
优选的，所述检测方法包括如下方法步骤：
S1、预设预设孔壁，并通过钻孔向地面进行钻孔操作，并每钻进成孔3-7米后停止钻孔，并将钢筋笼骨架放入至实际孔壁内；
S2、通过升降柱将机架降至靠近地面，此时机架距离地面距离为H1，通过控制第一操作台移动至与钢筋笼骨架中心处处于同一竖直平面后停止移动，利用测量绳对此时的孔深进行测量H2，此时实际的孔深H=H2-H1；
S3、通过控制第二操作台移动使之激光接收器接收到激光发射器发射的激光束后停止移动，利用刻度标尺测量处此时第一操作台和第二操作台之间的距离为D，D实际为激光点偏心距；
S4、利用三角几何关系计算出垂直度偏差值为a=（D/H）*1000‰，单位mm；
S5、对实际孔壁垂直度偏差指标进行校准后取出钢筋笼骨架；
S6、重复S1-S5，直至钻孔灌注完成。
本发明的有益效果是：
本发明能对以粉土、粉质粘土为主中间夹两层粉砂土地钻进时进行实际孔壁质量、垂直度的及时检测，如有超限情况的可以及时的进行钻头姿态调整修正，现场施工过程中每钻进成孔一定的距离时，在实际孔壁内下放同比例钢筋笼骨架模型，通过用测量钢筋笼骨架中心与激光接收器之间的距离大小等数据，计算成孔垂直度偏差，能对孔壁垂直度偏差指标进行严格把控，通过自动化的测量减少了测量的误差，保证主体结构工程的质量和围护结构的安全，减少材料浪费，减少了成本。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置的结构示意图；
图2为本发明图1中提出的自动测量装置的主视结构示意图；
图3为本发明图1中提出的自动测量装置的部分结构示意图；
图4为本发明图3中提出的第一操作台的结构示意图；
图5为本发明图3中提出的第二操作台的结构示意图；
图6为本发明图3中提出的角度校准板的结构示意图；
图7为本发明图3中提出的升降柱的结构示意图；
图8为本发明提出的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置及其检测方法的方法流程图。
图中：1-预设孔壁、2-实际孔壁、3-钢筋笼骨架、4-自动测量装置、41-机架、42-第一操作台、421-第一滑台、422-第一滑动驱动电机、423-测量电机、424-量绳收圈、43-第二操作台、431-第二滑台、432-第二滑动驱动电机、433-激光接收器、44-角度校准板、441-板体、442-安装板、443-滑动槽、444-重力球、445-角度码、45-升降柱、451-升降套、452-升降杆、453-转轴、454-升降齿条、455-驱动齿轮、456-升降驱动电机、46-刻度标尺、47-导轨、48-传动齿条、49-限位挡块、5-钢护筒、6-激光发射器、7-激光束、8-测量绳。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，一种用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置及其检测方法，包括预设孔壁1、实际孔壁2和主控制器，实际孔壁2上方安装有钢护筒5，实际孔壁2内设置有钢筋笼骨架3，钢筋笼骨架3内安装有激光发射器6，实际孔壁2上方设置有自动测量装置4，自动测量装置4上滑动安装有用于测量当前孔深的第一操作台42和用于接收激光束7的第二操作台43，第二操作台43设置为两个且分别设置在第一操作台42的左右两边。
参考图2-3，自动测量装置4包括机架41，机架41底部安装有控制机架41升降的升降柱45，机架41顶部安装有刻度标尺46，机架41侧面平行安装有导轨47和传动齿条48，传动齿条48两端的机架41上安装有限位挡块49，导轨47上滑动安装有与其相适配的第一操作台42和第二操作台43，第一操作台42底部安装有角度校准板44。
参考图4，第一操作台42包括第一滑台421，第一滑台421底部安装有角度校准板44，第一滑台421上横向安装有测量电机423，测量电机423输出轴上套接安装有量绳收圈424，量绳收圈424上环绕有测量绳8，测量绳8底部可以安装有重物方便测量绳8的竖直向下放置，通过测量电机423来控制测量绳8的测量收缩。
参考图6，角度校准板44包括板体441、用于将角度校准板44螺纹安装在第一滑台421底面的安装板442，板体441上开设有滑动槽443，滑动槽443内滑动安装有重力球444，滑动槽443外侧的板体441上对应滑动槽443设置有角度码445，这样当测量绳8进行测量是可以通过重力球444观察此时板体441和测量绳8的角度是否垂直，防止出现对垂直度偏差值的测量误差。
参考图5，第二操作台43包括第二滑台431，第二滑台431上安装有用于接收激光束7的激光接收器433。
第一滑台421上安装有输出轴贯穿第一滑台421并延伸至其下方的第一滑动驱动电机422，位于第一滑台421的第一滑动驱动电机422输出轴上套接安装有与传动齿条48相适配的第一传动齿轮。
第二滑台431上安装有输出轴贯穿第二滑台431并延伸至其下方的第二滑动驱动电机432，位于第二滑台431的第二滑动驱动电机432输出轴上套接安装有与传动齿条48相适配的第二传动齿轮，通过第一传动齿轮和第二传动齿轮控制第一滑台421和第二滑台431的移动。
第一滑台421和第二滑台431底部均安装有对导轨47相适配滑动的滑块，通过滑块使得第一滑台421和第二滑台431可以在导轨47上滑动。
参考图7，升降柱45包括升降套451、嵌入式安装在升降套451内的升降杆452，升降套451侧方设置有升降驱动电机456，升降驱动电机456的输出端贯穿延伸至升降套451内并与横向设置在升降套451内的转轴453直连连接，升降杆452内壁上竖直安装有升降齿条454，转轴453上套接安装有与升降齿条454啮合设置的驱动齿轮455，升降杆452上对应转轴453的竖向位置开设有开槽，使得升降杆452在上升和下降的时候，转轴453不会在升降杆452上卡住，同时升降柱45和角度校准板44的配合也可以方便对机架41进行调平。
当需要进行钻孔操作时对机架41进行高度的上升调节时，通过主控制器控制升降驱动电机456启动，升降驱动电机456带动转轴453转动，此时驱动齿轮455进行正向转动，通过驱动齿轮455在升降齿条454上向下运动，使得升降齿条454相对驱动齿轮455向上运动，从而使得升降杆452在升降套451内向上的滑动，对机架41进行升高调节，调节到预设的高度时通过控制主控制器的开关关闭升降驱动电机456，当需要进行测量操作时对机架41进行高度的下降调节时，升降驱动电机456带动驱动齿轮455进行反向转动，带动升降杆452在升降套451内向下的滑动实现对机架41进行降低调节，此时机架41距离地面距离为H1，H1为预先设定好的数值，使得在重复启动时机架41均保持H1距离。
实施例1，参考图8，主控制器选用台达AS228T控制器，检测方法包括如下方法步骤：
S1、预设预设孔壁1，并通过钻孔向地面进行钻孔操作，并每钻进成孔5米后停止钻孔，并将钢筋笼骨架3放入至实际孔壁2内；
S2、通过升降柱45将机架41降至靠近地面，此时机架41距离地面距离为H1，通过控制第一操作台42移动至与钢筋笼骨架3中心处处于同一竖直平面后停止移动，利用测量绳8对此时的孔深进行测量H2，此时实际的孔深H=H2-H1；
S3、通过控制第二操作台43移动使之激光接收器433接收到激光发射器6发射的激光束7后停止移动，利用刻度标尺46测量处此时第一操作台42和第二操作台43之间的距离为D，D实际为激光点偏心距；
S4、利用三角几何关系计算出垂直度偏差值为a=（D/H）*1000‰，单位mm；
S5、对实际孔壁2垂直度偏差指标进行校准后取出钢筋笼骨架3；
S6、重复S1-S5，直至钻孔灌注完成。
根据上述实施例在工地现场的1000次实时钻孔数据显示，钻孔灌注桩成孔垂直度成功率为99.5%，相对现有的检测设备提高了30%左右的成功率，减少了50%左右的人工和物力成本。
可以理解的是，本发明中的激光发射器6、激光接收器433、升降驱动电机456、第一滑动驱动电机422、第二滑动驱动电机432、测量电机423的驱动方式可以采用外接电源线的方式进行驱动，升降驱动电机456、第一滑动驱动电机422、第二滑动驱动电机432、测量电机423的控制可以采用其本身自带的控制器进行编程控制，其控制原理为现有控制技术能实现的，也可以用本实施例公开的主控制器进行统一的控制。激光发射器6、激光接收器433、升降驱动电机456、第一滑动驱动电机422、第二滑动驱动电机432、测量电机423的型号不限于单一的类型可以为市场上现有适合与本发明的类型。
本发明能对以粉土、粉质粘土为主，中间夹两层粉砂土地钻进时进行实际孔壁2质量、垂直度的及时检测，如有超限情况的可以及时的进行钻头姿态调整修正，现场施工过程中每钻进成孔一定的距离时，在实际孔壁2内下放同比例钢筋笼骨架3模型，通过用测量钢筋笼骨架3中心与激光接收器433之间的距离大小等数据，计算成孔垂直度偏差，能对孔壁垂直度偏差指标进行严格把控，通过自动化的测量减少了测量的误差，保证主体结构工程的质量和围护结构的安全，减少材料浪费，减少了成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置，其特征在于，包括预设孔壁、实际孔壁和主控制器，所述实际孔壁内设置有钢筋笼骨架，所述钢筋笼骨架内安装有激光发射器，所述实际孔壁上方设置有自动测量装置，所述自动测量装置上滑动安装有用于测量当前孔深的第一操作台和用于接收激光束的第二操作台。
2.根据权利要求1所述的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置，其特征在于，所述自动测量装置包括机架，所述机架底部安装有控制机架升降的升降柱，所述机架顶部安装有刻度标尺，所述机架侧面平行安装有导轨和传动齿条，所述传动齿条两端的机架上安装有限位挡块，所述导轨上滑动安装有与其相适配的第一操作台和第二操作台，所述第一操作台底部安装有角度校准板。
3.根据权利要求1所述的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置，其特征在于，所述第一操作台包括第一滑台，所述第一滑台底部安装有角度校准板，所述第一滑台上横向安装有测量电机，所述测量电机输出轴上套接安装有量绳收圈，所述量绳收圈上环绕有测量绳。
4.根据权利要求3所述的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置，其特征在于，所述第一滑台上安装有输出轴贯穿第一滑台并延伸至其下方的第一滑动驱动电机，位于所述第一滑台的第一滑动驱动电机输出轴上套接安装有与传动齿条相适配的第一传动齿轮。
5.根据权利要求3所述的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置，其特征在于，所述角度校准板包括板体、用于将角度校准板螺纹安装在第一滑台底面的安装板，所述板体上开设有滑动槽，所述滑动槽内滑动安装有重力球，所述滑动槽外侧的板体上对应滑动槽设置有角度码。
6.根据权利要求1所述的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置，其特征在于，所述第二操作台包括第二滑台，所述第二滑台上安装有用于接收激光束的激光接收器。
7.根据权利要求6所述的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置，其特征在于，所述第二滑台上安装有输出轴贯穿第二滑台并延伸至其下方的第二滑动驱动电机，位于所述第二滑台的第二滑动驱动电机输出轴上套接安装有与传动齿条相适配的第二传动齿轮。
8.根据权利要求3或6所述的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置，其特征在于，所述第一滑台和第二滑台底部均安装有对导轨相适配滑动的滑块。
9.根据权利要求3所述的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置，其特征在于，所述升降柱包括升降套、嵌入式安装在升降套内的升降杆，所述升降套侧方设置有升降驱动电机，所述升降驱动电机的输出端贯穿延伸至升降套内并与横向设置在升降套内的转轴直连连接，所述升降杆内壁上竖直安装有升降齿条，所述转轴上套接安装有与升降齿条啮合设置的驱动齿轮。
10.如权利要求1-9任一项所述的用于干作业钻孔灌注桩成孔垂直度检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下方法步骤：
S1、预设预设孔壁，并通过钻孔向地面进行钻孔操作，并每钻进成孔3-7米后停止钻孔，并将钢筋笼骨架放入至实际孔壁内；
S2、通过升降柱将机架降至靠近地面，此时机架距离地面距离为H1，通过控制第一操作台移动至与钢筋笼骨架中心处处于同一竖直平面后停止移动，利用测量绳对此时的孔深进行测量H2，此时实际的孔深H=H2-H1；
S3、通过控制第二操作台移动使之激光接收器接收到激光发射器发射的激光束后停止移动，利用刻度标尺测量处此时第一操作台和第二操作台之间的距离为D，D实际为激光点偏心距；
S4、利用三角几何关系计算出垂直度偏差值为a=（D/H）*1000‰，单位mm；
S5、对实际孔壁垂直度偏差指标进行校准后取出钢筋笼骨架；
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