CN115387404B - 灌注桩的混凝土液面高度检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灌注桩施工技术领域，具体而言涉及灌注桩的混凝土液面高度检测装置和检测方法，包括：卷筒，被设置在灌注桩井筒外围；短杆链，第一端连接到所述卷筒，能被所述卷筒所卷绕；放卷轮，所述短杆链绕过所述放卷轮外壁，使短杆链第二端处于灌注桩井筒上方；取样部件，连接到所述短杆链的第二端；其中，所述短杆链被设置成包括刚性状态和卷曲状态。本发明设置新型的组合杆结构，包括柔性状态和刚性状态，在柔性状态时，可通过卷筒卷绕收卷，不需要现场拼装，并且可以达到10‑20m的长度，满足大多数的井深检测需求，在刚性状态下，可推动底部的取样装置进入到混凝土层中进行取样，替代现有技术中的拼接杆组合。

Description

灌注桩的混凝土液面高度检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及灌注桩施工技术领域，具体而言涉及灌注桩的混凝土液面高度检测装置和检测方法。

背景技术

灌注桩由于拥有承载能力强、施工时无振动、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点，其中钻孔灌注桩施工技术是一种施工成本低、施工操作简单、无振动及噪音及挤土效应的混凝土技术，钻孔灌注桩施工技术已被广泛应用到建筑工程施工领域，灌注桩施工工艺流程一般是，测定桩位→钻孔→清孔→下钢筋笼→浇筑混凝土。

其中，在清孔步骤中，需要在孔壁涂覆护壁浆液，因此浇筑混凝土步骤中，浆液浮在混凝土层的上方，在最上层形成了一定厚度层的护壁浆液层以及混合液层，下层才为混凝土层，施工时要检测浇筑的混凝土深度，因此，通常在木杆或钢杆的一端绑扎固定取样桶舀出进行取样，由于一些灌注桩的取样深度在10m左右，杆的长度在1-2米，还需要逐个固定，这在野外作业是十分不利的。

因此，如何能便捷的对灌注桩内的混凝土液面层进行检测是亟待解决的问题。

发明内容

本发明第一方面提出一种技术方案，一种灌注桩的混凝土液面高度检测装置，包括：

卷筒，被设置在灌注桩井筒外围；

短杆链，第一端连接到所述卷筒，能被所述卷筒所卷绕；

放卷轮，所述短杆链绕过所述放卷轮外壁，使短杆链第二端处于灌注桩井筒上方；

磁性筒，设置在所述放卷轮的下方，设有供所述短杆链穿过的通道，在所述通道的内壁设有磁环；

取样部件，连接到所述短杆链的第二端；

其中，所述短杆链被设置成包括刚性状态和卷曲状态，所述短杆链包括多个首尾连接且相互铰接的短杆，每个所述短杆外设有套体，当所述短杆链被卷绕在所述卷筒外部时，相邻的短杆互相呈一定角度，当所述短杆链被释放到灌注桩井筒内时，相邻的短杆处于同一轴线，并在通过所述磁性筒内的通道后，所述套体覆盖到相邻短杆之间的铰接部位，无法弯曲，使井筒下部的短杆链处于刚性状态，当所述短杆链由灌注桩井筒内向上收卷，并通过磁性筒内的通道后，所述套体从相邻短杆之间的铰接部位移开，使相邻短杆可相对转动，使短杆链处于卷曲状态；

所述取样部件被刚性状态所述短杆链所驱动，伸入到灌注桩井筒内的混合液液位以下取样。

优选的，所述短杆的第一端设有第一铰接头，第二端设有第二铰接头，多个所述短杆的第一交接头与相邻短杆的第二铰接头铰接，所述短杆的外壁设有凸起，所述套体的内径小于所述凸起外径，两个所述短杆外壁的凸起之间的间距为W，其中，第一铰接头和第二铰接头铰接的区域为N，当所述套体处于区域N时，相邻的所述短杆处于刚性状态。

优选的，当所述套体处于所述区域N时，所述套体的上端与所述凸起贴合。

优选的，所述套体的长度大于所述区域N。

优选的，两个所述凸起之间的间距W大于两个所述区域N的长度。

优选的，多个所述短杆之间铰接轴的轴线平行。

优选的，所述凸起的外壁设有磁块，所述磁块对所述套体的磁性小于所述磁环对套体的磁性。

优选的，所述取样部件包括长杆，所述长杆上设有沿其长度方向等间距分布的多个取样桶，每个所述取样桶被构造成具有上下两个开口，每个所述开口上设有盖板，所述盖板包括打开位置和关闭位置，当取样桶向下运动并进入到水和/或泥的介质中时，所述盖板受到介质的冲击向上翻转处于打开位置，使介质可由所述取样桶下开口运动到上开口，当所述取样桶处于水和/或泥的介质中并向上运动时，所述盖板受到介质的冲击向下翻转处于关闭位置，所述取样桶的上开口和下开口关闭。

优选的，所述取样桶绕所述长杆的轴线呈中心对称分布，且沿所述长杆的轴线方向，多个所述取样桶没有重叠部分。

本发明第二方面提出一种技术方案，一种灌注桩的混凝土液面高度检测方法，使用上述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，包括以下步骤：

步骤1、将放卷轮布置到灌注桩井筒上方，使短杆链穿过磁性筒并处于灌注桩井筒中央；

步骤2、将长杆连接到短杆链的开放端，控制放卷轮放卷预定长度，使长杆达到预定深度，取样部件在预定深度进行取样；

步骤3、控制放卷轮收卷，使取样部件移动至井口，查看取样结果；

步骤4、根据取样桶的样本确定混凝土层的深度，若未检测到混凝土层，则重复步骤2-3，进行下一次取样，直至取样部件同时获取混凝土层以及混合液层样本；

其中，定义穿过磁性筒的为短杆链第一段短杆链，未穿过磁性筒的为短杆链第二段短杆链；

第一段短杆链处于刚性状态，第二段短杆链处于卷曲状态。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明设置新型的组合杆结构，包括柔性状态和刚性状态，在柔性状态时，可通过卷筒卷绕收卷，不需要现场拼装，并且可以达到10-20m的长度，满足大多数的井深检测需求，在刚性状态下，可推动底部的取样装置进入到混凝土层中进行取样，替代现有技术中的拼接杆组合；

2、本发明设置的组合杆结构状态切换简单，容易被操作，适合在野外条件下快速展开并进行取样，并具有机动、收纳便捷的优点；

3、本发明设置的取样装置跨度大，通过纵向不重叠分布的取样桶设计，可在不同的深度获取不同的样本，并且翻盖结构可防止取样的污染，以利于准确的判断混凝土层所在的深度。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明所示的灌注桩的混凝土液面高度检测装置的结构示意图；

图2是本发明所示的取样部件的结构示意图；

图3是本发明所示的取样桶的结构示意图；

图4是本发明所示的取样桶在长杆周围分布的示意图；

图5是本发明所示的短杆链的局部结构示意图；

图6a是本发明所示的短杆链处于刚性状态的剖视图；

图6b是本发明所示的短杆链处于卷曲状态的剖视图；

图7是本发明所示的短杆链由刚性状态变为卷曲状态的示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

结合图1所示，在灌注桩井筒中灌入混凝土时，原本涂覆在井筒侧壁的护壁浆液上浮，在实际的混凝土层101上方形成护壁浆液和混凝土的混合液层102和护壁浆液层103，并且当灌筑一定的混凝土后，护壁浆液层103溢出到井口，无法测量混凝土层101的实际厚度，而混凝土层101的实际深度决定灌注桩的强度，因此，测量出混凝土层101的实际深度非常必要的，目前通常使用长杆端部绑缚一个勺子，舀出底部的浆液，并在升至井口处具体判断所舀出浆液的实际结构层，但是这种方式包括以下问题：

第一，当井筒深度较深时，例如混凝土层101处于10m深的位置，现场不容易制作10m长的长杆，一般通过短杆拼接的方式，这种方式拼接耗时长，不易携带；

第二，当混合液层102和护壁浆液层103厚度大时，一般需要多次舀出，依次增加舀出的深度，才能判断出混凝土层101的实际深度；

第三，舀出的浆液在上浮时，容易受到上层浆液的干扰，造成舀出的浆液成分不易判断。

因此，结合上述，本发明旨在提出一种灌注桩的混凝土液面高度检测装置，其具备易携带、易操作、适合野外作业、测量准确的优点。

尤其是通过可变形的短杆链30设置，即可以以柔性的方式收卷放卷，又可以变为刚性杆，将取样部件40压到混凝土层101中的预定深度，以实现上述优点。

【灌注桩的混凝土液面高度检测装置】

结合图1所示，本发明第一方面提出一种技术方案，一种灌注桩的混凝土液面高度检测装置，主要包括卷筒10、短杆链30、放卷轮20和取样部件40，卷筒10被设置在灌注桩井筒外围，短杆链30第一端连接到卷筒10，能被卷筒10所卷绕，短杆链30绕过放卷轮20外壁，使短杆链30第二端处于灌注桩井筒上方，取样部件40连接到短杆链30的第二端。

可以理解的，卷筒10和放卷轮20可以被设置成集成式或单独配置，并能被由车载进行长途转移或利用自身的轮组进行短途移动，以利于野外转移。

卷筒10被设置成例如电缆的卷筒，可收卷20m长短杆链30，满足绝大多数的检测和取样需求。

放卷轮20通过支架连接到灌注桩井筒外围，尤其是设置在放卷轮20的上方，其中，支架可以被绕灌注桩井筒外围的某一点转动，以在挂放或取下取样部件40时，使工作人员可以在地面上操作，提高安全性。

进一步的，磁性筒21设置在放卷轮20的下方，设有供短杆链30穿过的通道，在通道的内壁设有磁环22。

进一步的，当挂放好取样部件40后，放卷轮20被操作移动至灌注桩井筒的正上方，使取样部件40可从中央位置下方至灌注桩井筒中。

其中，短杆链30被设置成包括刚性状态和卷曲状态，当短杆链30处于卷曲状态时，短杆链30可以被卷绕在卷筒10上，当短杆链30处于刚性状态时，可承受推力，因此，在井口处向下按压短杆链30时，可以使取样部件40伸入到密度较大的混凝土层101中，依靠取样部件40本身的重量，无法沉入到混凝土层101中取样。短杆链30的具体结构在后面详细说明。

取样部件

结合图2所示，取样部件40包括长杆41，长杆41上设有沿其长度方向等间距分布的多个取样桶43，由于混凝土层101、混合液层102和护壁浆液层103的深度跨度大，可能超过1m，因此，设置了大跨度分布的多个取样桶43进行一次性取样，以准确的找到分层界限的位置。

在可选的实施例中，长杆41的外壁设有五个取样桶43，其中每个取样桶的长度为20cm，每个取样桶的间隔是5cm，如此，当长杆41完全伸入到护壁浆液层103时，则每个取样桶43所取得的是在护壁浆液层103与空气界面层作为分界线一下1.25m深度的样本，可准确的分辨出各个结构层的厚度和位置。

进一步的，结合图3和图4所示，每个取样桶43被构造成具有上下两个开口433，每个开口433上设有盖板432，盖板432包括打开位置和关闭位置，其中盖板432与桶壁431铰接，并且向上可以自由转动，在下方通过向内延伸的裙边435形成限位，阻止盖板432向下转动。

在其他的实施例中，桶壁431的底部还可以设置遮挡块或其他凸出部件形成对盖板432的限位。

如此，当取样桶43向下运动并进入到水和/或泥的介质中时，盖板432受到介质向上的冲击而自然的向上翻转，处于打开位置，此时，使介质可由取样桶43下开口运动到上开口，并不会在取样桶43中的空间434中停留；而当取样桶43处于水和/或泥的介质中并向上运动时，盖板432受到介质的冲击向下翻转，并处于关闭位置，此时取样桶43的上开口和下开口关闭，即空间434中保留了取样桶43下降最深处的介质样本。

进一步优选的，结合图4所示，为了避免取样桶43之间相互影响，取样桶43绕长杆41的轴线呈中心对称分布，且沿长杆41的轴线方向，多个取样桶43没有重叠部分。

具体的，为了增加取样桶43与长杆41之间的间距，防止相互之间具有重叠，取样桶43和长杆41之间通过连接板42连接。

在本实施例中，取样桶43的截面形状是矩形，盖板432位于取样桶43的两个对边，如此，当盖板432完全闭合时，完全封闭其开口433。

在其他的实施例中，取样桶43的截面形状可以被设置成圆形，可以理解的，盖板432应被设置成两片半圆形的板材，转轴为取样桶43的截面形状的直径。

优选的，在上述的实施例中，盖板432的边缘下端面设置薄橡胶垫，以增加密封性。

短杆链

结合图5所示，短杆链30包括多个首尾连接且相互铰接的短杆31，形成了刚性区域301-铰接区域302-刚性区域301-铰接区域302交替分布的“链条”结构，在刚性区域301的外部设置套体33，当套体33覆盖到铰接区域302时，则“链条”结构的铰接区域302被锁住，形成刚性区域301，即整个“链条”形成刚性杆。

结合图6a和6b所示，每个短杆31外设有套体33，当短杆链30被卷绕在卷筒10外部时，相邻的短杆31互相呈一定角度，当短杆链30被释放到灌注桩井筒内时，由于重力原因，相邻的短杆31处于同一轴线，并在通过磁性筒21内的通道后，套体33覆盖到相邻短杆31之间的铰接部位，无法弯曲，使井筒下部的短杆链30处于刚性状态，当短杆链30由灌注桩井筒内向上收卷，并通过磁性筒21内的通道后，套体33从相邻短杆31之间的铰接部位移开，使相邻短杆31可相对转动，使短杆链30处于卷曲状态。

具体的，短杆31为不锈钢结构，短杆31大致呈圆柱状，第一端设有第一铰接头311，第二端设有第二铰接头312，多个短杆31的第一交接头与相邻短杆31的第二铰接头312铰接。其中，第一铰接头311为拨叉形，第二铰接头312为板型，可插入到拨叉形的第一铰接头311中，并被销子连接，形成铰接结构。

其中，多个短杆31之间铰接轴的轴线平行。

进一步的，短杆31的外壁设有凸起32，而套体33的内径小于凸起32外径，优选的，凸起32为环形凸起，套体33为环形套，套体33的内径与短杆31的外径相同，套体33的外径稍大于凸起32的外径。

具体的，凸起32的外壁设有磁块，磁块对套体33的磁性小于磁环22对套体33的磁性。

如此，结合图6a和6b所示，当多个短杆31向下运动并穿过磁性筒21时，由于磁环22对套体33的磁性大，使原本吸附在下方凸起32表面的套体33被吸引向上运动，直至完全穿过磁性筒21，此时套体33吸附到上方的凸起32表面，如此，多个短杆31由穿过磁性筒21之前的卷曲状态变为刚性状态；相反的，结合图7所示，当收卷时，多个短杆31由下方向上穿过磁性筒21时，由刚性状态变为卷曲状态。

在具体的实施例中，每个短杆31的长度为20-30cm，套体33的长度大于5cm。

进一步的，定义两个短杆31外壁的凸起32之间的间距为W，其中，第一铰接头311和第二铰接头312铰接的区域为N，当套体33处于区域N时，相邻的短杆31处于刚性状态。

优选的，套体33的长度大于区域N。如此，可保证套体33完全覆盖第一铰接头311和第二铰接头312的铰接区域，使第一铰接头311和第二铰接头312之间无法转动，使两段短杆31处于刚性状态。

优选的，当套体33处于区域N时，套体33的上端与凸起32贴合。如此，有利于操作人员对于套体33的位置进行控制，实际操作时，只需要向上滑动最上方的短杆31外的套体33，使套体33的上沿和凸起32贴合，即可使该短杆31以下的所有短杆31的铰接部分被锁死，形成刚性杆。

进一步的，为了给套体33足够大的活动空间，避免套体33自由滑动导致锁死，两个凸起32之间的间距W大于两个区域N的长度。因此，在收卷时，即使套体33发生一些自由滑动，仍不会导致相邻的两个短杆31被锁死。

结合图7所示，套体33的下端面与凸起32贴合时，处于柔性状态，可以被收卷在卷筒10外，易于野外的运输以及作业展开。

【灌注桩的混凝土液面高度检测方法】

本发明第二方面提出一种技术方案，一种灌注桩的混凝土液面高度检测方法，使用上述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，可以理解的，在短杆链30处于柔性状态下，可以被当做柔性的绳子看待，即通过绳子将取样部件40下方到合适的深度进行取样，再在取样后观察所有取样桶43内的样本，以判断出不同高度位置的取样桶43内的样本是什么，进而判断不同结构层所处的深度，但是难点在于，柔软的绳子不足以将取样部件40放置到液面以下的预定深度，因此，当取样部件40接触到液面后，有必要将收卷绳30操作为刚性状态，使取样部件40进入到液面以下的预定深度。

一种灌注桩的混凝土液面高度检测方法，包括以下步骤：

步骤1、将放卷轮20布置到灌注桩井筒上方，使短杆链30穿过磁性筒21并处于灌注桩井筒中央；

步骤2、将长杆41连接到短杆链30的开放端，控制放卷轮20放卷预定长度，使长杆41达到预定深度，取样部件40在预定深度进行取样；

步骤3、控制放卷轮20收卷，使取样部件40移动至井口，查看取样结果；

步骤4、根据取样桶43的样本确定混凝土层的深度，若未检测到混凝土层，则重复步骤2-3，进行下一次取样，直至取样部件40同时获取混凝土层以及混合液层样本；

其中，定义穿过磁性筒21的为短杆链30第一段短杆链，未穿过磁性筒21的为短杆链30第二段短杆链；

第一段短杆链处于刚性状态，第二段短杆链处于卷曲状态。

在具体的实施例中，根据灌注的混凝土量，卷筒10通过放卷电机控制，使短杆链30放卷至预定长度，使取样部件40达到预定深度后，再将卷筒10进行收卷，取样部件40的多个取样桶43对混凝土层或混合液层进行取样，当准确的覆盖到混凝土层的混合液层分界处时，则可以准确的判断出混凝土层的深度。

结合以上实施例，本发明设置新型的组合杆结构，包括柔性状态和刚性状态，在柔性状态时，可通过卷筒卷绕收卷，不需要现场拼装，并且可以达到10-20m的长度，满足大多数的井深检测需求，在刚性状态下，可推动底部的取样装置进入到混凝土层中进行取样，替代现有技术中的拼接杆组合；本发明设置的组合杆结构状态切换简单，容易被操作，适合在野外条件下快速展开并进行取样，并具有机动、收纳便捷的优点；本发明设置的取样装置跨度大，通过纵向不重叠分布的取样桶设计，可在不同的深度获取不同的样本，并且翻盖结构可防止取样的污染，以利于准确的判断混凝土层所在的深度。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种灌注桩的混凝土液面高度检测装置，其特征在于，包括：

卷筒（10），被设置在灌注桩井筒外围；

短杆链（30），第一端连接到所述卷筒（10），能被所述卷筒（10）所卷绕；

放卷轮（20），所述短杆链（30）绕过所述放卷轮（20）外壁，使短杆链（30）第二端处于灌注桩井筒上方；

磁性筒（21），设置在所述放卷轮（20）的下方，设有供所述短杆链（30）穿过的通道，在所述通道的内壁设有磁环（22）；

取样部件（40），连接到所述短杆链（30）的第二端；

其中，所述短杆链（30）被设置成包括刚性状态和卷曲状态，所述短杆链（30）包括多个首尾连接且相互铰接的短杆（31），每个所述短杆（31）外设有套体（33），当所述短杆链（30）被卷绕在所述卷筒（10）外部时，相邻的短杆（31）互相呈一定角度，当所述短杆链（30）被释放到灌注桩井筒内时，相邻的短杆（31）处于同一轴线，并在通过所述磁性筒（21）内的通道后，所述套体（33）覆盖到相邻短杆（31）之间的铰接部位，无法弯曲，使井筒下部的短杆链（30）处于刚性状态，当所述短杆链（30）由灌注桩井筒内向上收卷，并通过磁性筒（21）内的通道后，所述套体（33）从相邻短杆（31）之间的铰接部位移开，使相邻短杆（31）可相对转动，使短杆链（30）处于卷曲状态；

所述取样部件（40）被刚性状态所述短杆链（30）所驱动，伸入到灌注桩井筒内的混合液液位以下取样。

2.根据权利要求1所述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，其特征在于，所述短杆（31）的第一端设有第一铰接头（311），第二端设有第二铰接头（312），多个所述短杆（31）的第一交接头与相邻短杆（31）的第二铰接头（312）铰接，所述短杆（31）的外壁设有凸起（32），所述套体（33）的内径小于所述凸起（32）外径，两个所述短杆（31）外壁的凸起（32）之间的间距为W，其中，第一铰接头（311）和第二铰接头（312）铰接的区域为N，当所述套体（33）处于区域N时，相邻的所述短杆（31）处于刚性状态。

3.根据权利要求2所述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，其特征在于，当所述套体（33）处于所述区域N时，所述套体（33）的上端与所述凸起（32）贴合。

4.根据权利要求2所述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，其特征在于，所述套体（33）的长度大于所述区域N。

5.根据权利要求2所述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，其特征在于，两个所述凸起（32）之间的间距W大于两个所述区域N的长度。

6.根据权利要求1所述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，其特征在于，多个所述短杆（31）之间铰接轴的轴线平行。

7.根据权利要求2-5任意一项所述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，其特征在于，所述凸起（32）的外壁设有磁块，所述磁块对所述套体（33）的磁性小于所述磁环（22）对套体（33）的磁性。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，其特征在于，所述取样部件（40）包括长杆（41），所述长杆（41）上设有沿其长度方向等间距分布的多个取样桶（43）；

其中的每个所述取样桶（43）被构造成具有上下两个开口（433），每个所述开口（433）上设有盖板（432），所述盖板（432）包括打开位置和关闭位置：

-当取样桶（43）向下运动并进入到水和/或泥的介质中时，所述盖板（432）受到介质的冲击向上翻转处于打开位置，使介质可由所述取样桶（43）下开口运动到上开口；

-当所述取样桶（43）处于水和/或泥的介质中并向上运动时，所述盖板（432）受到介质的冲击向下翻转处于关闭位置，所述取样桶（43）的上开口和下开口关闭。

9.根据权利要求8所述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，其特征在于，所述取样桶（43）绕所述长杆（41）的轴线呈中心对称分布，且沿所述长杆（41）的轴线方向，多个所述取样桶（43）没有重叠部分。

10.一种灌注桩的混凝土液面高度检测方法，其特征在于，使用权利要求9所述的灌注桩的混凝土液面高度检测装置，包括以下步骤：

步骤1、将放卷轮（20）布置到灌注桩井筒上方，使短杆链（30）穿过磁性筒（21）并处于灌注桩井筒中央；

步骤2、将长杆（41）连接到短杆链（30）的开放端，控制放卷轮（20）放卷预定长度，使长杆（41）达到预定深度，取样部件（40）在预定深度进行取样；

步骤3、控制放卷轮（20）收卷，使取样部件（40）移动至井口，查看取样结果；

步骤4、根据取样桶（43）的样本确定混凝土层的深度，若未检测到混凝土层，则重复步骤2-3，进行下一次取样，直至取样部件（40）同时获取混凝土层以及混合液层样本；

其中，定义穿过磁性筒（21）的为短杆链（30）第一段短杆链，未穿过磁性筒（21）的为短杆链（30）第二段短杆链；

第一段短杆链处于刚性状态，第二段短杆链处于卷曲状态。