CN114322892A - 一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置及检测方法，涉及灌注桩工程质量检测手段领域，包括：支撑结构，支撑结构上设置有驱动结构；沉渣检测结构，通过主体外壳与驱动结构连接，沉渣检测结构包括带孔底板、压力传感器和位移传感器，带孔底板上活动设置有多个沉渣检测探针，沉渣检测探针的顶端与压力传感器和位移传感器连接；成孔检测结构，包括设置在主体外壳外周的测量臂，测量臂的一端与主体外壳铰接，测量臂的中部通过张拉弹簧与主体外壳连接，测量臂上设置有倾角传感器；水平标定仪，水平标定仪设置于放置支撑结构的平面上，水平标定仪与位移传感器用于沉渣检测结构的位移；数据处理器，与倾角传感器、压力传感器和位移传感器连接。

Description

一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于灌注桩工程质量检测手段领域，更具体地，涉及一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置及检测方法。

背景技术

目前，钻孔灌注桩已被广泛应用在高层建筑、大型桥梁、轨道交通等各类基础建设工程中，具有适应能力强、钻进速度快、振动小、噪声低、设备简单等优点。施工环境及地层变化等因素往往会对钻孔灌注桩的成孔质量产生影响，精准测定成孔指标及沉渣厚度对掌握灌注桩成桩质量具有指导意义。而现有的成孔质量检测中，往往成孔检测与沉渣检测分开进行，工序多、时间成本高，极大影响工程建设施工进度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置及检测方法，该检测装置在一次对桩孔的沉渣厚度进行检测的过程中，同时对桩孔的成孔孔径变化进行检测，实现对钻孔灌注桩质量指标的精准检测，具有工序简便、检测方便、时间成本低等特点。

为了实现上述目的，本发明提供一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置，包括：

支撑结构，所述支撑结构上设置有驱动结构；

沉渣检测结构，通过主体外壳与所述驱动结构连接，所述沉渣检测结构包括带孔底板、压力传感器和位移传感器，所述带孔底板上活动设置有多个沉渣检测探针，所述沉渣检测探针的顶端与所述压力传感器和所述位移传感器连接；

成孔检测结构，包括设置在所述主体外壳外周的测量臂，所述测量臂的一端与所述主体外壳铰接，所述测量臂的中部通过张拉弹簧与所述主体外壳连接，所述测量臂上设置有倾角传感器；

水平标定仪，所述水平标定仪设置于放置所述支撑结构的平面上，所述水平标定仪与所述位移传感器用于检测所述沉渣检测结构的位移；

数据处理器，与所述倾角传感器、所述压力传感器和所述位移传感器连接。

可选地，所述支撑结构包括水平支架和两个竖向支架，所述竖向支架活动分别活动设置于所述水平支架的两端。

可选地，所述水平支架和所述竖向支架沿长度方向分别开设有第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽和所述第二滑槽之间通过固定臂活动连接，所述竖向支架的底部设置有万向轮。

可选地，所述驱动结构包括：

定滑轮，设置于所述支撑结构上；

牵引钢绳，所述牵引钢绳的一端与绞车连接，所述牵引钢绳的另一端绕过定滑轮与所述主体外壳连接。

可选地，所述测量臂的另一端设置有滚轮，所述滚轮能够在桩孔侧壁上贴合滚动。

可选地，所述带孔底板上均匀开设有多个安装孔，所述沉渣检测探针的中部通过固定螺母与所述安装孔连接，所述沉渣检测探针的顶端设置有滑动螺母，所述滑动螺母通过缓冲保护弹簧与所述压力传感器和所述位移传感器连接。

可选地，所述倾角传感器、所述压力传感器和所述位移传感器通过传输线缆与所述数据处理器连接。

可选地，所述水平标定仪为红外激光标定仪。

本发明还提供了一种钻孔灌注桩沉渣的检测方法，该方法利用上述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，包括：

调节水平标定仪处于水平位置并打开；

在测量臂合拢状态时放下沉渣检测结构和成孔检测结构，当沉渣检测结构与水平标定仪的基准线接触时，数据处理器标记初始位移；

在沉渣检测结构与沉渣接触时，数据处理器输出沉渣厚度S及桩孔深度H；

在测量臂展开状态时提起沉渣检测结构和成孔检测结构，数据处理器输出桩孔直径变化数据。

可选地，所述将沉渣检测结构下沉与沉渣接触时，数据处理器输出沉渣厚度S包括：

当沉渣检测探针与沉渣表面接触时，数据处理器通过位移传感器获取第一位移值X₁；

当沉渣检测探针与桩底硬岩接触时，数据处理器通过位移传感器获取第二位移值X₂，数据处理器通过压力传感器获取压力值F，数据处理器获取缓冲保护弹簧的弹性模量k；

数据处理器通过公式：S＝X₂-X₁-F/k获取桩孔的沉渣厚度S。

本发明提供了一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置及检测方法，其有益效果在于：

1、该检测装置通过设置万向轮、水平支架和竖向支架，能够调节支撑结构的跨度，使检测装置可适用于多种孔径的钻孔灌注桩，适用范围广，装置移动灵活、布置简便，实用性强；

2、现有的成孔指标及沉渣厚度需分开进行检测，且沉渣厚度需检测多次，该检测装置可一次性采集成孔指标及桩底不同位置沉渣厚度，且各沉渣检测探针检测结果相互独立、互不干扰，确保了沉渣厚度检测结果的可靠性，装置操作简单，工作量小，有效节约了时间成本；

3、现有的沉渣检测，在检测探针触底时，往往会对探针造成一定损伤，该装置利用缓冲保护弹簧的缓冲作用保护沉渣检测探针，显著提高了使用寿命。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置的结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的沉渣检测结构和成孔检测结构的放大图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的沉渣检测结构的仰视图。

图4示出了图1的A处放大图。

附图标记说明：

1、主体外壳；2、带孔底板；3、压力传感器；4、位移传感器；5、沉渣检测探针；6、测量臂；7、张拉弹簧；8、倾角传感器；9、水平标定仪；10、数据处理器；11、水平支架；12、竖向支架；13、固定臂；14、万向轮；15、定滑轮；16、牵引钢绳；17、绞车；18、滚轮；19、固定螺母；20、滑动螺母；21、缓冲保护弹簧；22、传输线缆。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置，包括：

支撑结构，支撑结构上设置有驱动结构；

沉渣检测结构，通过主体外壳与驱动结构连接，沉渣检测结构包括带孔底板、压力传感器和位移传感器，带孔底板上活动设置有多个沉渣检测探针，沉渣检测探针的顶端与压力传感器和位移传感器连接；

成孔检测结构，包括设置在主体外壳外周的测量臂，测量臂的一端与主体外壳铰接，测量臂的中部通过张拉弹簧与主体外壳连接，测量臂上设置有倾角传感器；

水平标定仪，水平标定仪设置于放置支撑结构的平面上，水平标定仪与位移传感器用于沉渣检测结构的位移；

数据处理器，与倾角传感器、压力传感器和位移传感器连接。

具体的，该检测装置通过沉渣检测结构对桩孔底部的沉渣厚度进行检测，另外主体外壳周向上设置有测量臂，测量臂与主体外壳的中部铰接，两者连接形成伞骨结构，成孔检测结构在驱动结构提升的过程中，在张拉弹簧的作用展开，测量臂外端与桩孔的侧壁滚动贴合，随着桩孔的孔径变化，各个测量臂与主体外壳之间的夹角出现了变化，通过倾角传感器检测测量臂开合角度，在一次沉渣检测的过程中生成了桩孔的孔径变化表征图。

可选地，支撑结构包括水平支架和两个竖向支架，竖向支架活动分别活动设置于水平支架的两端。

具体的，该检测装置的支撑结构通过调整两个竖向支架与水平支架的连接位置，能够使支撑结构适应不同孔径的钻孔灌注桩，通过驱动结构能够带动两个检测结构下探至桩孔内，沉渣检测探针与沉渣自由面和桩底硬岩接触时，将沉渣检测探针的受力和位移通过位移传感器和压力传感器发送至数据处理器，就能实现在一次进入桩孔的过程中得到不同位置的沉渣厚度和成孔情况，确保沉渣厚度检测结果的可靠性，减少工作量，有效降低时间成本，可应用于不同孔径不同施工场地的成孔沉渣检测，具有操作简便、检测方便、精度较高、结果可靠等特点。

可选地，水平支架和竖向支架沿长度方向分别开设有第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽和第二滑槽之间通过固定臂活动连接，竖向支架的底部设置有万向轮。

具体的，竖向支架呈L形，两个竖向支架的短边一端分别与水平支架的两端活动连接，竖向支架的长边一端设置有万向轮，可以根据钻孔灌注桩的孔径，将两个竖直支架沿水平方向抻拉调整到合适的跨度，在通过固定臂固定在第一滑槽和第二滑槽上，保证支撑结构的稳定。

可选地，驱动结构包括：

定滑轮，设置于支撑结构上；

牵引钢绳，牵引钢绳的一端与绞车连接，牵引钢绳的另一端绕过定滑轮与主体外壳连接。

具体的，在水平支架上设置有定滑轮，在该检测装置一旁放置有绞车，绞车连接的牵引钢绳绕过定滑轮与主体外壳连接，通过绞车来控制两个检测结构的升降，使沉渣检测探针下降到桩孔内，完成沉渣深度的测量。

可选地，测量臂的另一端设置有滚轮，滚轮能够在桩孔侧壁上贴合滚动。

具体的，牵引钢绳与主体外壳的顶端连接，带孔底板就设置在主体外壳的底端，主体外壳周向上设置有测量臂，测量臂与主体外壳的中部铰接，两者连接形成伞骨结构，在绞车带动成孔检测结构在桩孔向上移动时，在张拉弹簧的作用展开，测量臂外端的滚轮与桩孔的侧壁滚动贴合，在成孔检测结构上升的过程中，随着桩孔的孔径变化，各个测量臂与主体外壳之间的夹角出现了变化，通过倾角传感器检测测量臂开合角度，在检测沉渣深度的过程中生成了桩孔的孔径变化表征图。

可选地，带孔底板上均匀开设有多个安装孔，沉渣检测探针的中部通过固定螺母与安装孔连接，沉渣检测探针的顶端设置有滑动螺母，滑动螺母通过缓冲保护弹簧与压力传感器和位移传感器连接。

具体的，在带孔底板上均匀设置有多个安装孔，沉渣检测探针贯穿于安装孔上的固定螺母中，固定螺母保证沉渣检测探针沿竖直方向移动，沉渣检测探针的顶部通过滑动螺母与缓冲保护弹簧底端连接，在缓冲保护弹簧顶端连接压力传感器和位移传感器，缓冲保护弹簧在沉渣检测探针于沉渣接触时，为沉渣检测探针提供缓冲保护；压力传感器在缓冲保护弹簧受压发生弹性变形时，检测到弹簧的反弹力，作为计算沉渣深度的参数值；在沉渣检测结构进入桩孔的过程中，水平标定仪与位移传感器相互配合，检测沉渣检测探针与沉渣表面和桩底硬岩接触时的下降距离；并且通过多个沉渣检测探针的反馈数据，能够检测沉渣沿水平方向各个点的沉降厚度、桩底沉渣平均厚度及桩孔的深度，并且每个沉渣检测探针都是相互独立，互不干扰的检测装置，可保证一次性对灌注桩桩孔底部多个点位的沉渣厚度进行探测，探测结果也具有相互独立性，能够保证最终数据处理结果的准确性。

可选地，倾角传感器、压力传感器和位移传感器通过传输线缆与数据处理器连接。

具体的，该检测装置的各个传感器通过传输线缆与数据处理器进行信号传递，减少检测环境对该检测设备的信号传输影响，数据处理器通过各个传感器发回的数据进行运算，能够得出最终的结果，便于工作人员判断。

可选地，水平标定仪为红外激光标定仪。

本发明还提供了一种钻孔灌注桩沉渣的检测方法，该方法利用上述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，包括：

调节水平标定仪处于水平位置并打开；

在测量臂合拢状态时放下沉渣检测结构和成孔检测结构，当沉渣检测结构与水平标定仪的基准线接触时，数据处理器标记初始位移；

在沉渣检测结构与沉渣接触时，数据处理器输出沉渣厚度S及桩孔深度H；

在测量臂展开状态时提起沉渣检测结构和成孔检测结构，数据处理器输出桩孔直径变化数据。

具体的，使用该检测装置进行桩孔情况检测时，首先根据桩孔的直径对支撑结构进行调整，将两个检测结构移动至桩孔中心位置，便于沉渣检测探针检测结构更为准确，在将水平标定仪进行调平，在沉渣检测探针的探针下降至水平标定仪的基准线时，数据处理器记录此时位移为0，作为初始位移，沉渣检测结构继续下降，当带孔底板与沉渣接触过程中，数据处理器通过运输能够生成沉渣厚度S，在沉渣深度检测后，在两个检测结构上升的过程中，测量臂张开并通过滚轮与桩孔的侧壁滚动贴合，来检测桩孔的孔径变化。

可选地，将沉渣检测结构下沉与沉渣接触时，数据处理器输出沉渣厚度S包括：

当沉渣检测探针与沉渣表面接触时，数据处理器通过位移传感器获取第一位移值X₁；

当沉渣检测探针与桩底硬岩接触时，数据处理器通过位移传感器获取第二位移值X₂，数据处理器通过压力传感器获取压力值F，数据处理器获取缓冲保护弹簧的弹性模量k；

数据处理器通过公式：S＝X₂-X₁-F/k获取桩孔的沉渣厚度S。

具体的，当带孔底板与沉渣接触过程中，数据处理器在不同的时段采集了第一位移值X₁、第二位移值X₂和压力值F，通过S＝X₂-X₁-F/k公式，数据处理器最终得到了每个沉渣检测探针探测的沉渣深度，通过各个位置的沉渣深度来获取桩孔的整个沉渣深度情况，提高了检测数据的准确性。

实施例

如图1至图4所示，本发明提供一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置，包括：

支撑结构，支撑结构上设置有驱动结构；

沉渣检测结构，通过主体外壳1与驱动结构连接，沉渣检测结构包括带孔底板2、压力传感器3和位移传感器4，带孔底板2上活动设置有多个沉渣检测探针5，沉渣检测探针5的顶端与压力传感器3和位移传感器4连接；

成孔检测结构，包括设置在主体外壳外周的测量臂6，测量臂6的一端与主体外壳1铰接，测量臂6的中部通过张拉弹簧7与主体外壳1连接，测量臂6上设置有倾角传感器8；

水平标定仪9，水平标定仪9设置于放置支撑结构的平面上，水平标定仪9与位移传感器4用于检测沉渣检测结构的位移；

数据处理器10，与倾角传感器8、压力传感器3和位移传感器4连接。

在本实施例中，支撑结构包括水平支架11和两个竖向支架12，竖向支架12活动分别活动设置于水平支架11的两端。

在本实施例中，水平支架11和竖向支架12沿长度方向分别开设有第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽和第二滑槽之间通过固定臂13活动连接，竖向支架12的底部设置有万向轮14。

在本实施例中，驱动结构包括：

定滑轮15，设置于支撑结构上；

牵引钢绳16，牵引钢绳16的一端与绞车17连接，牵引钢绳16的另一端绕过定滑轮15与主体外壳连接。

在本实施例中，测量臂6的另一端设置有滚轮18，滚轮18能够在桩孔侧壁上贴合滚动。

在本实施例中，带孔底板2上均匀开设有多个安装孔，沉渣检测探针5的中部通过固定螺母19与安装孔连接，沉渣检测探针5的顶端设置有滑动螺母20，滑动螺母20通过缓冲保护弹簧21与压力传感器3和位移传感器4连接。

在本实施例中，倾角传感器8、压力传感器3和位移传感器4通过传输线缆22与数据处理器10连接。

在本实施例中，水平标定仪9为红外激光标定仪。

本发明还提供了一种钻孔灌注桩沉渣的检测方法，该方法利用上述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，包括：

调节水平标定仪9处于水平位置并打开；

在测量臂6合拢状态时放下沉渣检测结构和成孔检测结构，当沉渣检测结构与水平标定仪9的基准线接触时，数据处理器标记初始位移；

将沉渣检测结构与沉渣接触时，数据处理器10输出沉渣厚度S及桩孔深度H；

在测量臂6展开状态时提起沉渣检测结构和成孔检测结构，数据处理器10输出桩孔直径变化数据。

在本实施例中，将沉渣检测结构下沉与沉渣接触时，数据处理器10输出沉渣厚度S包括：

当沉渣检测探针5与沉渣表面接触时，数据处理器10通过位移传感器4获取第一位移值X₁；

当沉渣检测探针5与桩底硬岩接触时，数据处理器10通过位移传感器4获取第二位移值X₂，数据处理器10通过压力传感器3获取压力值F，数据处理器10获取缓冲保护弹簧21的弹性模量k；

数据处理器10通过公式：S＝X₂-X₁-F/k获取桩孔的沉渣厚度S。

综上，根据桩孔直径将该检测装置的两个竖向支架12之间的距离进行调节，将两个检测结构移动至桩孔的中心上部，固定锁死万向轮14，保证支撑结构的稳定，然后将调节水平标定仪9放置在地上调平后打开，启动绞车17，在带孔底板2与调节水平标定仪9的射线相接触时，关闭绞车17并通过数据处理器10标记初始位移为0，再次启动绞车17，将带孔底板2下沉至与沉渣表面自由接触时，压力传感器3和位移传感器4将测量数据反馈至数据处理器10，数据处理器10得到沉渣厚度S及桩孔深度H；最后打开测量臂6，在张拉弹簧7拉力的作用下，测量臂6展开与桩壁滚动接触，将两个检测装置升起，在提升的过程中，倾角传感器8将测量臂6展开的角度数据发送至数据处理器10，数据处理器10得到桩孔的直径变化情况；根据上述操作步骤对钻孔灌注桩桩孔的检测，一次性得出了成孔深度、沉渣厚度及可视化成孔孔径变化，实现对钻孔灌注桩质量指标的精准检测。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种钻孔灌注桩沉渣的检测装置，其特征在于，包括：

支撑结构，所述支撑结构上设置有驱动结构；

沉渣检测结构，通过主体外壳与所述驱动结构连接，所述沉渣检测结构包括带孔底板、压力传感器和位移传感器，所述带孔底板上活动设置有多个沉渣检测探针，所述沉渣检测探针的顶端与所述压力传感器和所述位移传感器连接；

成孔检测结构，包括设置在所述主体外壳外周的测量臂，所述测量臂的一端与所述主体外壳铰接，所述测量臂的中部通过张拉弹簧与所述主体外壳连接，所述测量臂上设置有倾角传感器；

水平标定仪，所述水平标定仪设置于放置所述支撑结构的平面上，所述水平标定仪与所述位移传感器用于检测所述沉渣检测结构的位移；

数据处理器，与所述倾角传感器、所述压力传感器和所述位移传感器连接。

2.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，其特征在于，所述支撑结构包括水平支架和两个竖向支架，所述竖向支架活动分别活动设置于所述水平支架的两端。

3.根据权利要求2所述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，其特征在于，所述水平支架和所述竖向支架沿长度方向分别开设有第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽和所述第二滑槽之间通过固定臂活动连接，所述竖向支架的底部设置有万向轮。

4.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，其特征在于，所述驱动结构包括：

定滑轮，设置于所述支撑结构上；

牵引钢绳，所述牵引钢绳的一端与绞车连接，所述牵引钢绳的另一端绕过定滑轮与所述主体外壳连接。

5.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，其特征在于，所述测量臂的另一端设置有滚轮，所述滚轮能够在桩孔侧壁上贴合滚动。

6.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，其特征在于，所述带孔底板上均匀开设有多个安装孔，所述沉渣检测探针的中部通过固定螺母与所述安装孔连接，所述沉渣检测探针的顶端设置有滑动螺母，所述滑动螺母通过缓冲保护弹簧与所述压力传感器和所述位移传感器连接。

7.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，其特征在于，所述倾角传感器、所述压力传感器和所述位移传感器通过传输线缆与所述数据处理器连接。

8.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，其特征在于，所述水平标定仪为红外激光标定仪。

9.一种钻孔灌注桩沉渣的检测方法，其特征在于，该方法利用权利要求1-8任一项所述的钻孔灌注桩沉渣的检测装置，包括：

调节水平标定仪处于水平位置并打开；

在测量臂合拢状态时放下沉渣检测结构和成孔检测结构，当沉渣检测结构与水平标定仪的基准线接触时，数据处理器标记初始位移；

在沉渣检测结构与沉渣接触时，数据处理器输出沉渣厚度S及桩孔深度H；

在测量臂展开状态时提起沉渣检测结构和成孔检测结构，数据处理器输出桩孔直径变化数据。

10.根据权利要求9所述的钻孔灌注桩沉渣的检测方法，其特征在于，所述将沉渣检测结构下沉与沉渣接触时，数据处理器输出沉渣厚度S包括：

当沉渣检测探针与沉渣表面接触时，数据处理器通过位移传感器获取第一位移值X₁；

当沉渣检测探针与桩底硬岩接触时，数据处理器通过位移传感器获取第二位移值X₂，数据处理器通过压力传感器获取压力值F，数据处理器获取缓冲保护弹簧的弹性模量k；

数据处理器通过公式：S＝X₂-X₁-F/k获取桩孔的沉渣厚度S。

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