CN117309362B - 一体式速载法桩基检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桩基检测技术领域，公开了一体式速载法桩基检测装置及其检测方法，其中，一体式速载法桩基检测装置，包括与桩基同轴设置的架体、导向杆、推送机构、限位机构、拼接式载重、缓冲机构和压力传感器；拼接式载重包括两个可拼接式连接的半环体以及设于半环体上的调速机构，调速机构用于调节半环体沿着导向杆长度方向移动的速度；本发明采用短行程的架体，通过对拼接式载重提供设定推力，使其在短行程内达到设计速度并撞击在缓冲机构上，并且在缓冲机构将其反弹上升的过程中，通过拼接式载重内的调速机构可以有效的调整拼接式载重的上升速度，从而有效的防止其对推送机构产生过大的冲击力而导致推送机构损坏。

Description

一体式速载法桩基检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及桩基检测技术领域，更具体地说，它涉及一体式速载法桩基检测装置及其检测方法。

背景技术

基桩竖向抗压静载荷试验是日前公认的检测基桩竖向抗压承载力最百观，最可靠的试验方法。根据各级荷载维持时间长短及各级荷载作用下基桩沉降的收敛情况，分为慢速维持荷载法（慢速法）及快速维持荷载法（快速法）。

而采用慢速法检测时，需要通过堆载或者锚桩加载，需要采用吊机将大量的配重块堆砌在桩基上方，需要消耗大量的时间和检测成本，加之桩基承载力大，施工环境恶劣，检测时间长，有很大的应用局限性，因此，现常采用一体式速载法检测设备对桩基进行检测，但是，目前常见的一体式速载法检测设备中的载重在从高处释放并下落过程中，需要根据调整载重下落高度来调整载重冲击在缓冲装置上时的动能，以此来达到调整桩基受力数值，但是这种需要架设较高的架体来为载重提供移动轨道，架体越高其稳定性就越差，且检测过程耗时也越长。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一体式速载法桩基检测装置及其检测方法。

本发明提供了一体式速载法桩基检测装置，包括与桩基同轴设置的架体、连接在架体中心部的导向杆、连接在架体上的推送机构、连接在推送机构上的限位机构、从上至下依次套设在导向杆上的拼接式载重、缓冲机构和压力传感器，所述压力传感器和桩基上端连接，缓冲机构可拆卸式连接在压力传感器上，所述推送机构位于拼接式载重的上方，且推送机构上设有供导向杆穿过的穿孔，所述限位机构用于调节拼接式载重与推送机构之间的距离，所述推送机构用于对拼接式载重施加设定值的推力；

所述拼接式载重包括两个可拼接式连接的半环体以及设于半环体上的调速机构，调速机构用于调节半环体沿着导向杆长度方向移动的速度；

所述调速机构包括活动连接在半环体上的若干个滚动组件以及设于半环体上的摩擦扭矩调节组件，滚动组件与导向杆接触并对导向杆施加设定值的压力，摩擦扭矩调节组件用于调节若干个滚动组件转动时受到的摩擦扭矩数值。

作为本发明的进一步优化方案，所述推送机构包括固定连接在架体上的固定框架、滑动连接在架体上的第一移动框架、连接在固定框架上的第一液压缸、固定连接在第一移动框架上的第一环板、连接在第一环板上的若干个第一伸缩杆和若干个第一弹簧、与第一环板同轴设置的第二环板，若干个第一伸缩杆和若干个第一弹簧均与第二环板连接，若干个第一弹簧分别套设在相应的第一伸缩杆外部，所述第一移动框架位于固定框架的上方，第二环板位于第一环板的下方，第一液压缸的输出端与第一移动框架连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述限位机构包括连接在固定框架上的第二液压缸、滑动连接在架体上的第二移动框架、连接在第二移动框架上的第三液压缸和限位架以及连接在第三液压缸输出轴端的限位支撑板，所述限位架上设有与限位支撑板相配合的限位孔，第三液压缸用于驱使限位支撑板朝向或远离导向杆的反向移动，第二移动框架位于固定框架的下方，所述第二液压缸的输出端与第二移动框架连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述缓冲机构包括同轴设置的第三环板和第四环板、连接在第三环板和第四环板之间的若干个第二伸缩杆和第二弹簧，若干个第二弹簧分别套设在相应的第二伸缩杆外部，第三环板和第四环板均与导向杆滑动连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述半环体的内圆面上设有方形调节槽，且方形调节槽的两侧内壁上均设有若干个滑槽，所述半环体的内部设有空腔，空腔与方形调节槽相连通。

作为本发明的进一步优化方案，所述滚动组件包括对称设置的两个第一滑块和两个第二滑块、连接在第一滑块和第二滑块之间的第三弹簧、活动连接在两个第一滑块之间的转轴、连接在转轴上的阻尼轮以及两个分别连接在转轴两端的阻尼盘，所述第一滑块和第二滑块均与相应的滑槽内壁滑动连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述摩擦扭矩调节组件包括设于第一滑块上的L形槽体、滑动连接在L形槽体内壁上的第一楔块、连接在第一楔块上的第四弹簧、连接在第四弹簧上的阻尼块、连接在第二滑块上的连杆、连接在连杆一端的第二楔块、设于空腔内的集成式电机、设于方形调节槽内的中联板以及连接在集成式电机输出轴端的螺杆，螺杆与中联板螺纹连接，若干个第二滑块均与中联板连接，当第二楔块插入L形槽体内并与第一楔块接触时，第二楔块对第一楔块施加朝向阻尼块方向的推力，阻尼块与阻尼盘接触。

作为本发明的进一步优化方案，所述架体的下端连接有调平支脚，且架体上设有位移传感器，位移传感器用于检测桩基纵向移动距离数据。

一体式速载法桩基检测方法，采用如上述的一体式速载法桩基检测装置，包括以下步骤：

将架体架设于待检测桩基处，并使得架体和导向杆均与桩基同轴设置，然后将缓冲机构和压力传感器依次套设在导向杆上，压力传感器和桩基之间、缓冲机构和压力传感器之间均通过连接件进行连接；

根据设计参数选择适当的拼接式载重，并将两个半环体卡设在导向杆上，然后通过连接件将两个半环体进行连接；

通过外设吊装设备与拼接式载重连接，并将拼接式载重提升至限位机构处，通过限位机构对拼接式载重进行限位，然后将吊装设备的吊绳放出设定长度；

通过推送机构对拼接式载重施加设定数值的推力后，打开限位机构，使得拼接式载重在推力和重力的双重作用下朝向缓冲机构移动，当拼接式载重与缓冲机构接触时，通过压力传感器采集压力数据，当拼接式载重被缓冲机构反弹至与缓冲机构脱离接触时，压力数据采集结束；

通过摩擦扭矩调节组件调节半环体内的若干个滚动组件所受的摩擦扭矩数值，调节拼接式载重沿着导向杆上移时的速度，使得拼接式载重再次与推送机构接触时的速度数值为设定数值，当拼接式载重再次与推送机构接触时，通过限位机构对拼接式载重进行限位，即可再次进行检测过程。

本发明的有益效果在于：本发明采用短行程的架体，通过对拼接式载重提供设定推力，使其在短行程内达到设计速度并撞击在缓冲机构上，并且在缓冲机构将其反弹上升的过程中，通过拼接式载重内的调速机构可以有效的调整拼接式载重的上升速度，从而有效的防止其对推送机构产生过大的冲击力而导致推送机构损坏。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明的剖面图；

图4是本发明的拼接式载重与调速机构的相配合视图；

图5是本发明的调速机构与导向杆的相配合视图;

图6是本发明图5中A处的放大视图。

图中：1、架体；101、导向杆；102、调平支脚；2、推送机构；201、固定框架；202、第一移动框架；203、第一环板；204、第一液压缸；205、第一伸缩杆；206、第一弹簧；207、第二环板；3、限位机构；301、第二液压缸；302、第二移动框架；303、第三液压缸；304、限位架；305、限位支撑板；4、缓冲机构；401、第三环板；402、第二伸缩杆；403、第二弹簧；404、第四环板；5、拼接式载重；501、半环体；5010、方形调节槽；5011、空腔；5012、滑槽；6、压力传感器；7、调速机构；701、第一滑块；7010、L形槽体；702、转轴；703、第一楔块；704、第三弹簧；705、阻尼块；706、第四弹簧；707、第二滑块；708、连杆；709、第二楔块；710、中联板；711、集成式电机；712、螺杆；713、阻尼轮。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

如图1-图6所示，一体式速载法桩基检测装置，包括与桩基同轴设置的架体1、连接在架体1中心部的导向杆101、连接在架体1上的推送机构2、连接在推送机构2上的限位机构3、从上至下依次套设在导向杆101上的拼接式载重5、缓冲机构4和压力传感器6，压力传感器6和桩基上端连接，缓冲机构4可拆卸式连接在压力传感器6上，推送机构2位于拼接式载重5的上方，且推送机构2上设有供导向杆101穿过的穿孔，限位机构3用于调节拼接式载重5与推送机构2之间的距离，推送机构2用于对拼接式载重5施加设定值的推力；

拼接式载重5包括两个可拼接式连接的半环体501以及设于半环体501上的调速机构7，调速机构7用于调节半环体501沿着导向杆101长度方向移动的速度；

调速机构7包括活动连接在半环体501上的若干个滚动组件以及设于半环体501上的摩擦扭矩调节组件，滚动组件与导向杆101接触并对导向杆101施加设定值的压力，摩擦扭矩调节组件用于调节若干个滚动组件转动时受到的摩擦扭矩数值。

需要说明的是，在对相应桩基进行检测时，将架体1架设于待检测桩基处，并使得架体1和导向杆101均与桩基同轴设置，然后将缓冲机构4和压力传感器6依次套设在导向杆101上，压力传感器6和桩基之间、缓冲机构4和压力传感器6之间均通过连接件进行连接；

根据设计参数选择适当的拼接式载重5，并将两个半环体501卡设在导向杆101上，然后通过连接件将两个半环体501进行连接；

通过外设吊装设备与拼接式载重5连接，并将拼接式载重5提升至限位机构3处，通过限位机构3对拼接式载重5进行限位，然后将吊装设备的吊绳放出设定长度；

通过推送机构2对拼接式载重5施加设定数值的推力后，打开限位机构3，使得拼接式载重5在推力和重力的双重作用下朝向缓冲机构4移动，当拼接式载重5与缓冲机构4接触时，通过压力传感器6采集压力数据，当拼接式载重5被缓冲机构4反弹至与缓冲机构4脱离接触时，压力数据采集结束；

通过摩擦扭矩调节组件调节半环体501内的若干个滚动组件所受的摩擦扭矩数值，调节拼接式载重5沿着导向杆101上移时的速度，使得拼接式载重5再次与推送机构2接触时的速度数值为设定数值，当拼接式载重5再次与推送机构2接触时，通过限位机构3对拼接式载重5进行限位，即可再次进行检测过程，可有效的减少架体1的高度，从而提高检测效率以及检测精度；

其中，架体1的下端连接有调平支脚102，且架体1上设有位移传感器，位移传感器用于检测桩基纵向移动距离数据，在调整架体1和导向杆101与桩基同轴设置时，可以通过调平支脚102对架体1进行微调，调平支脚102为现有技术，在此不再赘述其具体结构，同时通过位移传感器对桩基的位移数据进行采集。

其中，推送机构2包括固定连接在架体1上的固定框架201、滑动连接在架体1上的第一移动框架202、连接在固定框架201上的第一液压缸204、固定连接在第一移动框架202上的第一环板203、连接在第一环板203上的若干个第一伸缩杆205和若干个第一弹簧206、与第一环板203同轴设置的第二环板207，若干个第一伸缩杆205和若干个第一弹簧206均与第二环板207连接，若干个第一弹簧206分别套设在相应的第一伸缩杆205外部，第一移动框架202位于固定框架201的上方，第二环板207位于第一环板203的下方，第一液压缸204的输出端与第一移动框架202连接。

需要说明的是，如上述，在通过推送机构2对拼接式载重5施加设定数值的推力时，通过第一液压缸204驱使第一移动框架202朝向固定框架201处移动，第一移动框架202移动过程中带动第一环体同向、同距移动，第一环体移动时通过第一弹簧206和第一伸缩杆205推动第二环体同向、同距移动，直至第二环体与拼接式载重5接触时，第二环体移动受阻，第一环体继续移动，逐渐挤压第一弹簧206和第一伸缩杆205，第一弹簧206形变后产生相应的弹力，该弹力施加在拼接式载重5上，当限位机构3不再对拼接式载重5进行限位时，弹力瞬间释放，结合拼接式载重5的重力，使得拼接式载重5在相应行程内加速至设定速度值。

其中，限位机构3包括连接在固定框架201上的第二液压缸301、滑动连接在架体1上的第二移动框架302、连接在第二移动框架302上的第三液压缸303和限位架304以及连接在第三液压缸303输出轴端的限位支撑板305，限位架304上设有与限位支撑板305相配合的限位孔，第三液压缸303用于驱使限位支撑板305朝向或远离导向杆101的反向移动，第二移动框架302位于固定框架201的下方，第二液压缸301的输出端与第二移动框架302连接。

需要说明的是，如上述，限位机构3在对拼接式载重5进行限位时，通过第三液压缸303推动限位支撑板305朝向导向杆101处移动，当限位支撑板305移动至拼接式载重5的下方时，即可限制拼接式载重5无法沿着导向杆101向下移动，此时即可通过推送机构2对拼接式载重5进行推力施加，当推力施加至设定值时，通过第三液压缸303缩回限位支撑板305，当限位支撑板305与拼接式载重5脱离的一瞬间，拼接式载重5在推力和重力作用下，沿着导向杆101朝向缓冲机构4处移动。

其中，缓冲机构4包括同轴设置的第三环板401和第四环板404、连接在第三环板401和第四环板404之间的若干个第二伸缩杆402和第二弹簧403，若干个第二弹簧403分别套设在相应的第二伸缩杆402外部，第三环板401和第四环板404均与导向杆101滑动连接。

需要说明的是，当拼接式载重5以设定速度撞击在第三环板401上时，对第三环板401施加设定数值范围内的冲击力，该数值存在一定范围内的波动，符合误差范围内即可，当第三环板401受力并下移时，即开始挤压第二弹簧403，第二弹簧403开始形变，在此过程中，第二弹簧403形变产生的弹力逐渐增大，并对压力传感器6施加，通过压力传感器6实时获取压力变化，并生成时间和压力的关系曲线图，直至拼接式载重5停止下移，此时第二弹簧403不再形变，并开始释能反弹，将拼接式载重5朝向推送机构2处反弹，直至拼接式载重5与缓冲机构4脱离接触，一次检测过程结束。

其中，半环体501的内圆面上设有方形调节槽5010，且方形调节槽5010的两侧内壁上均设有若干个滑槽5012，半环体501的内部设有空腔5011，空腔5011与方形调节槽5010相连通。

滚动组件包括对称设置的两个第一滑块701和两个第二滑块707、连接在第一滑块701和第二滑块707之间的第三弹簧704、活动连接在两个第一滑块701之间的转轴702、连接在转轴702上的阻尼轮713以及两个分别连接在转轴702两端的阻尼盘，第一滑块701和第二滑块707均与相应的滑槽5012内壁滑动连接。

摩擦扭矩调节组件包括设于第一滑块701上的L形槽体7010、滑动连接在L形槽体7010内壁上的第一楔块703、连接在第一楔块703上的第四弹簧706、连接在第四弹簧706上的阻尼块705、连接在第二滑块707上的连杆708、连接在连杆708一端的第二楔块709、设于空腔5011内的集成式电机711、设于方形调节槽5010内的中联板710以及连接在集成式电机711输出轴端的螺杆712，螺杆712与中联板710螺纹连接，若干个第二滑块707均与中联板710连接，当第二楔块709插入L形槽体7010内并与第一楔块703接触时，第二楔块709对第一楔块703施加朝向阻尼块705方向的推力，阻尼块705与阻尼盘接触。

需要说明的是，在拼接式载重5沿着导向杆101下移的过程中，此时，转轴702上的阻尼盘和阻尼块705之间的摩擦扭矩处于最小值，阻尼轮713与导向杆101之间属于滚动摩擦，摩擦力较小，可以最小化的降低拼接式载重5下移过程时的动能损耗，而当拼接式载重5沿着导向杆101上移时，为了降低其速度，可以通过集成式电机711驱使螺杆712转动，螺杆712转动时驱使中联板710朝向导向杆101的方向移动，即朝向第一滑块701处移动，中联板710移动时带动所有与其连接的第二滑块707同向、同距移动，第二滑块707移动时带动连杆708和第二楔块709移动，直至第二楔块709插入L形槽体7010中，当第二楔块709与第一楔块703接触时，开始对第一楔块703施加朝向阻尼盘方向的挤压力，第一楔块703开始朝向阻尼盘方向移动，并挤压第四弹簧706，第四弹簧706形变后产生弹力，该弹力施加在阻尼块705上，从而增加阻尼块705施加在阻尼盘上的压力，从而增大阻尼盘所受到的摩擦扭矩，可有效的消耗半环体501移动时的动能，当转轴702无法转动时，阻尼轮713不再沿着导向杆101滚动，从滚动摩擦变化成滑动摩擦，从而进一步的提高了动能的消耗，可以有效的达到调整半环体501上移速度的效果，防止半环体501速度过大，从而降低推送机构2受到的撞击力。

上面对本实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (4)

1.一体式速载法桩基检测装置，其特征在于，包括与桩基同轴设置的架体（1）、连接在架体（1）中心部的导向杆（101）、连接在架体（1）上的推送机构（2）、连接在推送机构（2）上的限位机构（3）、从上至下依次套设在导向杆（101）上的拼接式载重（5）、缓冲机构（4）和压力传感器（6），所述压力传感器（6）和桩基上端连接，缓冲机构（4）可拆卸式连接在压力传感器（6）上，所述推送机构（2）位于拼接式载重（5）的上方，且推送机构（2）上设有供导向杆（101）穿过的穿孔，所述限位机构（3）用于调节拼接式载重（5）与推送机构（2）之间的距离，所述推送机构（2）用于对拼接式载重（5）施加设定值的推力；

所述拼接式载重（5）包括两个可拼接式连接的半环体（501）以及设于半环体（501）上的调速机构（7），调速机构（7）用于调节半环体（501）沿着导向杆（101）长度方向移动的速度；

所述调速机构（7）包括活动连接在半环体（501）上的若干个滚动组件以及设于半环体（501）上的摩擦扭矩调节组件，滚动组件与导向杆（101）接触并对导向杆（101）施加设定值的压力，摩擦扭矩调节组件用于调节若干个滚动组件转动时受到的摩擦扭矩数值；

所述推送机构（2）包括固定连接在架体（1）上的固定框架（201）、滑动连接在架体（1）上的第一移动框架（202）、连接在固定框架（201）上的第一液压缸（204）、固定连接在第一移动框架（202）上的第一环板（203）、连接在第一环板（203）上的若干个第一伸缩杆（205）和若干个第一弹簧（206）、与第一环板（203）同轴设置的第二环板（207），若干个第一伸缩杆（205）和若干个第一弹簧（206）均与第二环板（207）连接，若干个第一弹簧（206）分别套设在相应的第一伸缩杆（205）外部，所述第一移动框架（202）位于固定框架（201）的上方，第二环板（207）位于第一环板（203）的下方，第一液压缸（204）的输出端与第一移动框架（202）连接；

所述限位机构（3）包括连接在固定框架（201）上的第二液压缸（301）、滑动连接在架体（1）上的第二移动框架（302）、连接在第二移动框架（302）上的第三液压缸（303）和限位架（304）以及连接在第三液压缸（303）输出轴端的限位支撑板（305），所述限位架（304）上设有与限位支撑板（305）相配合的限位孔，第三液压缸（303）用于驱使限位支撑板（305）朝向或远离导向杆（101）的反向移动，第二移动框架（302）位于固定框架（201）的下方，所述第二液压缸（301）的输出端与第二移动框架（302）连接；

所述半环体（501）的内圆面上设有方形调节槽（5010），且方形调节槽（5010）的两侧内壁上均设有若干个滑槽（5012），所述半环体（501）的内部设有空腔（5011），空腔（5011）与方形调节槽（5010）相连通；

所述滚动组件包括对称设置的两个第一滑块（701）和两个第二滑块（707）、连接在第一滑块（701）和第二滑块（707）之间的第三弹簧（704）、活动连接在两个第一滑块（701）之间的转轴（702）、连接在转轴（702）上的阻尼轮（713）以及两个分别连接在转轴（702）两端的阻尼盘，所述第一滑块（701）和第二滑块（707）均与相应的滑槽（5012）内壁滑动连接；

所述摩擦扭矩调节组件包括设于第一滑块（701）上的L形槽体（7010）、滑动连接在L形槽体（7010）内壁上的第一楔块（703）、连接在第一楔块（703）上的第四弹簧（706）、连接在第四弹簧（706）上的阻尼块（705）、连接在第二滑块（707）上的连杆（708）、连接在连杆（708）一端的第二楔块（709）、设于空腔（5011）内的集成式电机（711）、设于方形调节槽（5010）内的中联板（710）以及连接在集成式电机（711）输出轴端的螺杆（712），螺杆（712）与中联板（710）螺纹连接，若干个第二滑块（707）均与中联板（710）连接，当第二楔块（709）插入L形槽体（7010）内并与第一楔块（703）接触时，第二楔块（709）对第一楔块（703）施加朝向阻尼块（705）方向的推力，阻尼块（705）与阻尼盘接触。

2.根据权利要求1所述的一体式速载法桩基检测装置，其特征在于，所述缓冲机构（4）包括同轴设置的第三环板（401）和第四环板（404）、连接在第三环板（401）和第四环板（404）之间的若干个第二伸缩杆（402）和第二弹簧（403），若干个第二弹簧（403）分别套设在相应的第二伸缩杆（402）外部，第三环板（401）和第四环板（404）均与导向杆（101）滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一体式速载法桩基检测装置，其特征在于，所述架体（1）的下端连接有调平支脚（102），且架体（1）上设有位移传感器，位移传感器用于检测桩基纵向移动距离数据。

4.一体式速载法桩基检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任一所述的一体式速载法桩基检测装置，包括以下步骤：

将架体（1）架设于待检测桩基处，并使得架体（1）和导向杆（101）均与桩基同轴设置，然后将缓冲机构（4）和压力传感器（6）依次套设在导向杆（101）上，压力传感器（6）和桩基之间、缓冲机构（4）和压力传感器（6）之间均通过连接件进行连接；

根据设计参数选择适当的拼接式载重（5），并将两个半环体（501）卡设在导向杆（101）上，然后通过连接件将两个半环体（501）进行连接；

通过外设吊装设备与拼接式载重（5）连接，并将拼接式载重（5）提升至限位机构（3）处，通过限位机构（3）对拼接式载重（5）进行限位，然后将吊装设备的吊绳放出设定长度；

通过推送机构（2）对拼接式载重（5）施加设定数值的推力后，打开限位机构（3），使得拼接式载重（5）在推力和重力的双重作用下朝向缓冲机构（4）移动，当拼接式载重（5）与缓冲机构（4）接触时，通过压力传感器（6）采集压力数据，当拼接式载重（5）被缓冲机构（4）反弹至与缓冲机构（4）脱离接触时，压力数据采集结束；

通过摩擦扭矩调节组件调节半环体（501）内的若干个滚动组件所受的摩擦扭矩数值，调节拼接式载重（5）沿着导向杆（101）上移时的速度，使得拼接式载重（5）再次与推送机构（2）接触时的速度数值为设定数值，当拼接式载重（5）再次与推送机构（2）接触时，通过限位机构（3）对拼接式载重（5）进行限位，即可再次进行检测过程。