CN114411677B - 用于检测mjs加固质量的多维瞬态击发式智能装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，包括发射器、接收器、超声波控制器和多声道接收器和数据控制系统相连，布置在MJS加固体中部的发射器通过数据线与超声波控制器连接，所述超声波控制器与数据控制系统连接，所述数据控制系统与多声道接收器连接，所述多声道接收器通过数据线分别于布置在MJS加固体侧边的接收器连接。本发明提供了一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，能有效地克服上述MJS工法加固区质量检测方法的缺点，不但可以实现对MJS加固区的快捷检测，而且简单易行、操作方便、造价低、工期短。
Description
技术领域
本发明涉及地基检测技术领域，特别是涉及一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置。
背景技术
在地下工程施工过程中，遇到需要穿越既有地下结构的时候，往往会通过加固手段对下穿的既有建筑物周边土体进行加固处理，当使用MJS工法对地基进行加固时，需要得到加固后该区域的质量指标从而为工程安全风险做出评估提供依据，例如加固土体强度，完整性，是否渗水等。现有的检测技术中，通常用回弹法检测加固体的强度指标，用低应变法检测其强度及完整性。但存在以下3个问题：1、测量需要多次人工测量，严重的浪费劳动力成本；2、单次测量范围有限，往往需要重复监测，且难以跨越全施工周期，给施工提供参考；3、监测范围有限，加固区域较大时难以全面监测，所以需要一种同时可以检测MJS加固区域强度指标也可以检测加固区域完整性的检测装置。
发明内容
为了克服现有MJS工法加固区质量检测方法的范围小、费用高和工期长等不足，本发明提供了一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，能有效地克服上述MJS工法加固区质量检测方法的缺点，不但可以实现对MJS加固区的快捷检测，而且简单易行、操作方便、造价低、工期短。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，包括发射器、接收器、超声波控制器和多声道接收器和数据控制系统，布置在MJS加固体中部的发射器通过数据线与超声波控制器连接，所述超声波控制器与数据控制系统连接，所述数据控制系统与多声道接收器连接，所述多声道接收器通过数据线分别于布置在MJS加固体侧边的接收器连接。
进一步，所述发射器包括发射套管以及位于发射套管内的发射器端头A、发射器端头B和超声波发射端，所述超声波发射端连接在发射横向移动机构上，所述发射横向移动结构的两端通过旋转机构分别安装在发射器端头A、发射器端头B上。
再进一步，所述发射横向移动机构包括滑动台、发射导轨和发射同步带，所述滑动台与所述超声波发射端固定连接，所述发射导轨可横向滑动地穿过所述滑动台，所述滑动台与所述同步带的下层固定连接，所述发射同步带的两端分别套装在同步轮上，其中一个同步轮与用于带动同步轮正反转的移动驱动组件连接。
所述旋转机构包括被动齿轮、主动齿轮和旋转驱动组件，所述发射横向移动机构的一端与所述被动齿轮连接，所述被动齿轮可旋转的安装在发射器端头A或发射器端头B上，所述发射横向移动机构的另一端可转动地安装在发射器端头B或发射器端头A上；所述被动齿轮与所述主动齿轮啮合，所述主动齿轮安装在所述旋转驱动组件的输出轴上。
所述发射器端头A和发射器端头B上均布定位凸起，并与发射套管中的滑槽对应。
所述发射器还包括可伸缩数据线，所述可伸缩数据线与所述超声波发射端连接，所述可伸缩数据线与外置数据线连接。
所述发射器还包括发射定位板，所述发射定位板套装在所述发射套管的端部。
更进一步，所述接收器包括接收套管以及位于接收套管内的接收器端头A、接收器端头B和超声波接收端，所述超声波接收端连接在接收横向移动机构上，所述横向移动结构的两端分别安装在接收器端头A、接收器端头B上。
所述接收横向移动机构包括接收导轨和接收同步带，所述接收导轨可横向滑动地穿过所述超声波接收端，所述超声波接收端与所述接收同步带的下层固定连接，所述接收同步带的两端分别套装在同步轮上，其中一个同步轮与用于带动同步轮正反转的接收移动驱动组件连接。
所述接收器端头A和接收器端头B之间设有隔板，将装置隔成上下舱室，接收器端头B内放置水压计，3个小型伺服油缸固定在隔板下方，阻水板和所述套管下部的进水孔尺寸吻合，并通过橡胶止水条增加止水效果。
所述接收器还包括接收定位板，所述接收定位板套装在所述接收套管的端部。
本发明的有益效果主要表现在：
(1)多维检测，范围广。该装置可以使滑动台5和超声波发射端6实现平面旋转和纵向移动，同时采用可以同步移动接收的超声波接收端17，通过瞬态的发射声波和接收，可以实现土体三维的监测，同时装置可以调整超声波频率来实现不同土层中大范围监测。
(2)智能化操作，全程跟踪。该装置操作方便，埋入加固体后，可以通过数据控制系统会控制装置进行加固体的检测，可以在施工周期的全过程中进行。
(3)功能全，扰动小，费用低。该装置测量MJS加固体的加固质量，裂隙情况以及是否存在渗漏和渗漏水压大小。装置预先放入未初凝的MJS加固体中，减少了成型后开孔对土体和周边环境的影响。装置为智能控制，减少认为监测成本，费用更低。
附图说明
图1是用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置的监测平面布置图。
图2是发射器的结构图。
图3是发射套管的结构图。
图4是接收器的结构图。
图5是接收套管的结构图。
图6是接收器的剖面图。
其中，1.数据线；2.定位凸起；3.发射器端头A；4.可伸缩数据线；5.滑动台；6.超声波发射端；7.发射导轨；8.发射同步带；9.发射移动驱动组件；10.被动齿轮；11.主动齿轮；12.发射器端头B；13.滑槽；14.定位板；15.发射套管；16.接收器端头A；17.超声波接收端B；18.接收驱动组件；19.接收器端头B；20.隔板；21.小型伺服油缸；22.阻水板；23.水压计；24.接收套管；25.进水孔；26.橡胶止水条；27.发射器；28.接收器；29.超声波控制器；30.多声道接收控制器；31.数据控制系统；32.MJS加固体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图6，一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，包括发射器27、接收器28、超声波控制器29和多声道接收器30和数据控制系统31相连，布置在MJS加固体中部的发射器27通过数据线与超声波控制器29连接，所述超声波控制器29与数据控制系统31连接，所述数据控制系统31与多声道接收器30连接，所述多声道接收器30通过数据线1分别于布置在MJS加固体侧边的接收器28连接。
进一步，所述发射器27包括发射套管15以及位于发射套管15内的发射器端头A3、发射器端头B4和超声波发射端6，所述超声波发射端6连接在发射横向移动机构上，所述发射横向移动结构的两端通过旋转机构分别安装在发射器端头A3、发射器端头B4上。
优选的，所述发射横向移动机构包括滑动台5、发射导轨7和发射同步带8，所述滑动台5与所述超声波发射端6固定连接，所述发射导轨7可横向滑动地穿过所述滑动台5，所述滑动台5与所述同步带的下层固定连接，所述发射同步带8的两端分别套装在同步轮上，其中一个同步轮与用于带动同步轮正反转的移动驱动组件9连接。本方案中，移动驱动组件可以选择驱动电机，所述同步带的上层与所述滑动台之间没有接触，根据空间设置，可以选择穿过滑动台上的通孔。当然，所述横向移动机构也可以选用其他往复移动机构，例如丝杠机构等。
所述旋转机构包括被动齿轮10、主动齿轮11和旋转驱动组件，所述发射横向移动机构的一端与所述被动齿轮10连接，所述被动齿轮10可旋转的安装在发射器端头A3或发射器端头B3上，所述发射横向移动机构的另一端可转动地安装在发射器端头B3或发射器端头A3上；所述被动齿轮与所述主动齿轮啮合，所述主动齿轮安装在所述旋转驱动组件的输出轴上。本方案中，旋转驱动组件可以选择驱动电机。
本方案中，通过移动驱动组件9拉动滑动台5和超声波发射端6在发射导轨7上来回滑动，发射导轨7和移动驱动组件9固定在被动齿轮10上，可以通过主动齿轮11被转动，以上装置放入发射套管15中。
优选的，所述发射器端头A和发射器端头B上均布4个定位凸起,并与发射套管15中的滑槽13对应。
所述发射器27还包括可伸缩数据线4，所述可伸缩数据线与所述超声波发射端6连接，所述可伸缩数据线4与外置数据线连接。
所述发射器27还包括发射定位板14，所述发射定位板14套装在所述发射套管15的端部。
所述接收器28包括接收套管24以及位于接收套管24内的接收器端头A16、接收器端头B19和超声波接收端17，所述超声波接收端17连接在接收横向移动机构上，所述横向移动结构的两端分别安装在接收器端头A16、接收器端头B19上。
优选的，所述接收横向移动机构包括接收导轨71和接收同步带81，所述接收导轨71可横向滑动地穿过所述超声波接收端17，所述超声波接收端17与所述接收同步带81的下层固定连接，所述接收同步带81的两端分别套装在同步轮上，其中一个同步轮与用于带动同步轮正反转的接收移动驱动组件18连接。本方案中，移动驱动组件可以选择驱动电机，所述接收同步带的上层与所述超声波接收端17之间没有接触，根据空间设置，可以选择穿过超声波接收端17上的通孔。当然，所述横向移动机构也可以选用其他往复移动机构，例如丝杠机构等。
本方案中，通过接收移动驱动组件18拉动超声波接收端17在接收导轨71上来回滑动。
进一步，所述接收器端头A16和接收器端头B19之间设有隔板20，将装置隔成上下舱室，接收器端头B19内放置水压计23，3个小型伺服油缸21固定在隔板20下方，阻水板22和所述套管下部的进水孔25尺寸吻合，并通过橡胶止水条26增加止水效果。
所述接收器27还包括接收定位板141，所述接收定位板141套装在所述接收套管24的端部。
本实施例中，发射器27和接收器28在MJS加固施工阶段预先进入加固体，降低对土体的挤压。发射套管15和接收套管24上设有定位板14主要用于在注浆为达到强度时固定装置的空间位置，避免发生移动。
超声波发射端6和超声波接收端17设定为同步移动。常态下，阻水板22封堵进水孔25，在检测水压时打开。超声波发射端6和超声波接收端17初始位置为端头A处，位移刻度定义为0。接收器27长度可以考虑超过MJS加固体32的深度，可以监测加固体以外的水压情况。
某地下车站周边需要新建车站，需要对既有车站周边进行MJS加固，从而控制新建车站施工过程中的影响，如基坑开挖和盾构等。MJS加固范围为长×宽×深＝5m×3m×12m，考虑与既有车站的间距和施工过程中需要全周期监控的特点，现有装置难以满足要求。加固体采用MJS垂直加固后进行。该工程采取加固以减小下穿隧道对既有地下结构的影响因此需要对MJS工法加固后的区域做到实时监测以确保施工人员及既有车站的安全。
本发明的实施方案如下：
(1)装置数量尺寸确定。根据MJS加固体的尺寸形状确定接收端布置形状和数量。本次加固体的形状为长方体，断面范围5m×3m。可以布置4个接收器，布置在加固四角，1个发射器位于中心位置。本例中接收器和发射器长度与加固体深度一致都为12m。
(2)装置预埋。在MJS加固完成后，将临时组装好的发射器和接收器压入未成型的加固土体的相应位置，其中接收器28中的进水孔被阻水板22密封，防止混合浆液进入接收器的舱室中，且超声波接收端17面向中心。
(3)装置连接，仪器调试。待加固体成型后，将发射器27、接收器28、超声波控制器29、多声道接收控制器30和数据控制系统31通过导线1依次相连，并进行调试。
(4)检测。调试完成后，进行检测。启动电机转动主动齿轮11带动被动齿轮旋转，将角度调整为0，此时正对下方接收器28中的超声波接收端17，然后启动超声波发射端6和超声波接收端17，超声波发射端6产生的超声波通过加固体被超声波接收端17接收。通过数据控制系统31同步启动发射移动驱动组件9和接收移动驱动组件18，通过发射同步带8和接收同步带81带动超声波发射端6和超声波接收端17同步滑动，从而完成从端头A移动到端头B深度范围下方加固体的检测。
(5)水压监测。通过数据控制系统31启动小型伺服油压21，收缩油缸并带动阻水板收缩。若是加固体中有水通过进水孔25进入接收器的下仓中，通过水压计23监测实时水压；若是没有加固体中无水，水压计23监测值没有变化，由此判断有误进入和水压。
(6)监测其余三向。启动电机转动主动齿轮11带动被动齿轮顺时针旋转90度，此时超声波发射端6正对左侧超声波接收端17，然后重复步骤(4)完成左侧检测。依此完成上方和右侧的检测
(7)重复步骤(6)-(8)，完成测点检测，这一检测过程为一个回合。结束后检测仪器3继续旋转至下一高度进行下一回合。
(8)数据分析和指导施工。在超声波发射端6和超声波接收端17同步移动过程中数据控制系统31会实时显示波形图，当波形图出现较大波动时判定存在裂隙，同时根据移动尺寸判断相应位置。根据裂隙存在与否和水压变化来评判此时的JS加固体的质量，以此来指导下阶段施工。
(9)重复步骤(4)-(8)，完成不同施工阶段MJS加固体的检测并指导施工，施工完成后回收装置。
本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。
Claims (5)
1.一种用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，其特征在于，包括发射器、接收器、超声波控制器和多声道接收器和数据控制系统相连，布置在MJS加固体中部的发射器通过数据线与超声波控制器连接，所述超声波控制器与数据控制系统连接，所述数据控制系统与多声道接收器连接，所述多声道接收器通过数据线分别于布置在MJS加固体侧边的接收器连接；
所述发射器包括发射套管以及位于发射套管内的发射器端头A、发射器端头B和超声波发射端，所述超声波发射端连接在发射横向移动机构上，所述发射横向移动机构的两端通过旋转机构分别安装在发射器端头A、发射器端头B上；
所述发射横向移动机构包括滑动台、发射导轨和发射同步带，所述滑动台与所述超声波发射端固定连接，所述发射导轨可横向滑动地穿过所述滑动台，所述滑动台与所述发射同步带的下层固定连接，所述发射同步带的两端分别套装在发射同步轮上，其中一个发射同步轮与用于带动发射同步轮正反转的移动驱动组件连接；
所述旋转机构包括被动齿轮、主动齿轮和旋转驱动组件，所述发射横向移动机构的一端与所述被动齿轮连接，所述被动齿轮可旋转的安装在发射器端头A或发射器端头B上，所述发射横向移动机构的另一端可转动地安装在发射器端头B或发射器端头A上；所述被动齿轮与所述主动齿轮啮合，所述主动齿轮安装在所述旋转驱动组件的输出轴上；通过移动驱动组件拉动滑动台和超声波发射端在发射导轨上来回滑动，发射导轨和移动驱动组件固定在被动齿轮上；
所述接收器包括接收套管以及位于接收套管内的接收器端头A、接收器端头B和超声波接收端，所述超声波接收端连接在接收横向移动机构上，接收横向移动机构的两端分别安装在接收器端头A、接收器端头B上；
所述接收横向移动机构包括接收导轨和接收同步带，所述接收导轨可横向滑动地穿过所述超声波接收端，所述超声波接收端与所述接收同步带的下层固定连接，所述接收同步带的两端分别套装在接收同步轮上，其中一个接收同步轮与用于带动接收同步轮正反转的接收移动驱动组件连接。
2.如权利要求1所述的用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，其特征在于，所述发射器端头A和发射器端头B上均布四个定位凸起，并与发射套管中的滑槽对应。
3.如权利要求1所述的用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，其特征在于，所述发射器还包括可伸缩数据线，所述可伸缩数据线与所述超声波发射端连接，所述可伸缩数据线与外置数据线连接。
4.如权利要求1所述的用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，其特征在于，所述发射器还包括发射定位板，所述发射定位板套装在所述发射套管的端部。
5.如权利要求1所述的用于检测MJS加固质量的多维瞬态击发式智能装置，其特征在于，所述接收器端头A和接收器端头B之间设有隔板，将装置隔成上下舱室，接收器端头B内放置水压计，小型伺服油缸固定在隔板下方，阻水板和所述套管下部的进水孔尺寸吻合，并通过橡胶止水条增加止水效果。
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| CN114411677A (zh) | 2022-04-29 |
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