CN205421364U - 一种灌注桩孔壁溶洞探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种灌注桩孔壁溶洞探测器，它包括探测支架，触探手臂、手臂张紧控制装置和手臂信号采送装置，探测支架的同一截面上均匀设有若干支触探手臂，触探手臂通过手臂张紧控制装置调节张紧程度，通过手臂信号采送装置采集数据信号并向外传输数据信号。压力传感器与孔壁接触并产生压力，连续观察和记录压力传感器显示的压力值。本实用新型能有效探测孔壁溶洞位置及大小，为桩孔中溶洞的处理提供资料，有利于提高成桩质量；且本实用新型结构简单，操作方便，重量轻，适合人工操作，探测速度快，成本低；特别适用于溶洞口位于泥浆以下的情况。

Description

一种灌注桩孔壁溶洞探测器

技术领域

本实用新型属于建筑施工技术领域，涉及一种揭露到溶洞的灌注桩施工设备，特别涉及一种灌注桩孔壁溶洞探测器。

背景技术

钢筋混凝土灌注桩的施工方法是：确定孔位、成孔、下钢筋笼、灌注混凝土。对于在岩溶地区，灌注桩孔壁出现溶洞时，需要确定溶洞在孔壁的具体位置和大小，并要对溶洞进行预先处理，只有这样才能保证灌注桩施工质量。确定溶洞在孔壁的位置及大小是有效处理溶洞的前提。目前，在施工过程中确定灌注桩孔壁溶洞位置及大小的方法主要有三种：

第一种方法是，在灌注桩成孔过程中都要采用泥浆护壁和清渣，可根据泥浆漏失情况判断溶洞的位置。如果成孔过程中发现泥浆突然大量漏失或无法正常返浆，表明此深度位置揭露到溶洞，至于溶洞大小则难以判定。

第二种方法是，对于钻孔灌注桩，可根据钻杆掉落情况可初步判定溶洞位置及大小。如果在钻进成孔过程中出现钻杆掉落现象，表明此深度孔底揭露到溶洞，根据钻杆掉落长度可大致估算溶洞的大小。该方法不适用于冲击成孔的灌注桩孔。

第三种方法是，灌注桩桩孔成孔后，用电视测井方法确定桩孔洞位置和大小，即直接通过井下电视成像的方法观测孔壁溶洞，如果采用可见光电视测井，只适用于干孔或清水孔，对孔内有泥浆时无法达到预期效果，如果用超声电视测井方法，由于孔内泥浆含有大量较大碎屑颗粒以及桩孔孔径也较大，很难得到清晰图像，所以难以准确判断溶洞位置及大小。

施工过程中，精确确定灌注桩孔壁溶洞位置及大小非常重要；因此有必要研究一种更精确的探测设备。

实用新型内容

本实用新型目的就在于通过采用多手臂触探器，利用触探手臂前端压力传感器与孔壁接触所产生压力的变化来确定孔壁是否存在溶洞，如果触探手臂前端固定的压力传感器显示压力突然减少为零，可判定该触探手臂触碰位置有溶洞等洞穴存在，从而提供了一种灌注桩孔壁溶洞探测器。

本实用新型技术方案如下所示：

一种灌注桩孔壁溶洞探测器，它包括探测支架，触探手臂、手臂张紧控制装置和手臂信号采送装置，探测支架的同一截面上均匀设有若干支触探手臂，触探手臂通过手臂张紧控制装置调节张紧程度，通过手臂信号采送装置采集数据信号并向外传输数据信号。

进一步，探测支架包括中心筒，手臂张紧控制装置包括手臂控制索和拉力弹簧，手臂信号采送装置包括设置在触探手臂前端的压力传感器和设置在触探手臂内的压力数据线。

进一步，中心筒处于灌注桩孔壁溶洞探测器的中央位置，触探手臂的后端通过固定铰支座与中心筒的筒壁连接，触探手臂臂身向上与手臂控制索连接，臂身向下与拉力弹簧连接。

进一步，探测支架还包括外支架，外支架位于中心筒的外围并通过上下两端与中心筒固定连接，外支架上设有若干个导槽，导槽与触探手臂的位置一一对应，触探手臂穿过导槽。

进一步，中心筒为上下两端开口的空心长筒状，中心筒的上端与提放绳连接；中心筒筒壁向下依次设有若干上槽形通孔和若干固定铰支座，若干上槽形通孔和若干固定铰支座分别处于同一截面上并均匀设置，上槽形通孔与固定铰支座在竖直方向上一一对应。

进一步，导槽上下槽边对触探手臂进行限位，限制触探手臂的收拢状态和水平张开状态。

进一步，所述手臂控制索由线芯和线套组成，线芯的一端与触探手臂臂身连接，线芯穿过上槽形通孔，由中心筒上端出去并与地面控制手柄连接；线套的一端固定在中心筒内壁，另一端固定在地面控制手柄基座上。

进一步，上槽形通孔上端孔口设有定滑轮，线芯绕过定滑轮，线套位于定滑轮后侧；优选：压力传感器2与连接两个滚轮的轮轴连接。

进一步，所述触探手臂为空心杆状，触探手臂的底端通过设置在固定铰支座周边的下槽形通孔穿过中心筒壁并延伸到中心筒的内腔，压力传感器的压力数据线置于触探手臂空腔内并从触探手臂底端出来进入中心筒内腔，由中心筒上端出去并与地面压力显示屏连接。

进一步，所述中心筒的下端连接有配重砣，中心筒的横截面为圆形或多边形，提放绳上有刻度标记，触探手臂臂身向下通过拉力弹簧与固定铰支座下方的中心筒筒壁连接。

本实用新型的有益效果是：

（1）可靠性高，在灌注混凝土前，多手臂触探器上的触探手臂与孔壁之间压力的变化可直观准确的探测出桩孔孔壁上溶洞口的位置及大小，为在灌注混凝土前进行预先处理提供可靠资料，有利于保证成桩质量；

（2）操作方便，成本低，用时少；本实用新型采用的多手臂触探器结构简单，重量轻，易于人工操作，方便快捷，可反复探测和使用；

（3）不受泥浆限制，适用于溶洞口位于泥浆面以下的情况。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的灌注桩孔壁溶洞探测结构纵剖面示意图。

图2是本实用新型实施例1的灌注桩孔壁溶洞探测结构横剖面示意图。

图3是本实用新型灌注桩孔壁溶洞探测器结构侧面示意图。

图4是本实用新型灌注桩孔壁溶洞探测器结构俯视示意图。

附图标记：触探手臂1，臂1-1，臂1-2，臂1-3，臂1-4，臂1-5，臂1-6，压力传感器2，固定铰支座3，拉力弹簧4，手臂控制索5，定滑轮6，导槽7，中心筒8，压力数据线9，提放绳10。

具体实施方式

本实用新型通过下面的实施例可以对本实用新型作进一步的描述，然而，本实用新型的范围并不限于下述实施例。

实施例1：

如图3、4所示，该实施例中所用的灌注桩孔壁溶洞探测器为多手臂触探器。多手臂触探器主要由六只触探手臂1、压力传感器2、固定铰支座3、拉力弹簧4、手臂控制索5、中心筒8、外支架、提放绳10组成。

中心筒8是上下开口的金属圆形筒体，其直径为100mm，长度为700mm，上端与提放绳10连接，绳上有深度标记，最小分度值为10cm。

距离下端200mm处中心筒8沿圆周方向均匀设有六个下槽形通孔（每只触探手臂1对应一个下槽形通孔），固定铰支座3固定在下槽形通孔外侧，下槽形通孔大小比触探手臂1横截面积稍大，触探手臂1的后端与固定铰支座3铰接，触探手臂1可绕固定铰支座3在竖直面内转动。触探手臂1为空心杆状，触探手臂1的底端通过下槽形通孔穿过中心筒壁并延伸到中心筒8的内腔，压力传感器2的压力数据线9置于触探手臂1空腔内并从触探手臂1底端出来进入中心筒8内腔，由中心筒8上端出去并与地面压力显示屏连接。

触探手臂1的前端与压力传感器2固定连接，对于直径800mm的桩孔，触探手臂1长度为500mm（大于桩孔半径400mm减去中心筒8半径50mm），在无溶洞的完整孔壁，触探手臂1在触探孔壁时与水平线呈约45°的夹角，一般要求此夹角为30°～45°，以便孔壁粗糙或桩孔直径局部有所变化时（工程实践中一般会变大一些），触探手臂1前端与孔壁也能保持正常触碰并产生压力。

外支架的长度方向与中心筒8平行并相距100mm，上下端固定在中心筒8上，外支架上设有六个导槽7。导槽7长300mm，触探手臂1能在导槽7的底端边缘与固定铰支座3之间处于水平位置。导槽7与触探手臂1的位置一一对应，触探手臂1穿过导槽7并与固定铰支座3铰接。

每个触探手臂1下面均有一个拉力弹簧4，拉力弹簧4一端与中心筒8连接，连接点位于固定铰支座3下方100mm处，另一端与触探手臂1连接，连接点位于导槽7与中心筒壁之间靠近导槽7一侧，在拉力弹簧4拉力作用和导槽7的限制下，触探手臂1始终趋于绕固定铰支座3在竖直平面内上下转动，转动的最低位置为水平状，此时多手臂触探器直径最大。

手臂控制索5为由线芯和线套组成的自行车刹车线，线芯一端连接在触探手臂1中间部位，中心筒8上距离固定铰支座3向上300mm处均匀分布六个上槽形通孔（每只触探手臂1对应一个上槽形通孔），上槽形通孔内壁上边缘处固定有定滑轮6，上槽形通孔的布置与固定铰支座3相同，手臂控制线5的线芯与触探手臂1连接后穿过导槽7和中心筒8的上槽形通孔并绕过定滑轮由中心筒8上端出去与地面拉线控制手柄连接，而线套的一端固定在中心筒8内壁定滑轮附近，另一端固定在地面拉线控制手柄基座上。通过地面拉线控制手柄可拉紧或放松手臂控制线5，从而达到收拢所有触探手臂1使多手臂触探器呈收拢状态或张开所有触探手臂1使多手臂触探器呈张开测试状态。

压力传感器2固定在触探手臂1前端，压力数据线9由触探手臂1内经中心筒8内腔传至地面显示屏。为了使压力传感器2能在粗糙孔壁上滑动并有效测试到孔壁施加的压力，压力传感器2通过两个滚轮与孔壁接触，压力传感器2直接与连接两个滚轮的轮轴连接。

本实施例的灌注桩孔壁溶洞探测方法如下：

如图1—2所示，在按设计要求确定灌注桩孔位并进行成孔作业，桩孔为等直径圆柱体，孔径800mm，孔深20m，成孔后即可进行孔壁溶洞探测作业。

多手臂式灌注桩孔壁溶洞探测器为六臂触探器，六只触探手臂1分别编号为臂1-1、臂1-2、臂1-3、臂1-4、臂1-5、和臂1-6。中心筒8直径为100mm，外支架距离中心筒8为100mm，触探手臂1长500mm，外支架上的导槽7长250mm，中心筒壁上槽形通孔中固定的定滑轮距离下方固定铰支座3为290mm。

当触探手臂1在与孔壁接触的探测时处于张开状态，触探手臂1与水平线成约45°的夹角，如此，在桩孔孔径小于1100mm的情况下触探手臂1均可触探到孔壁。因为在工程实践中，桩孔孔径总会有所差异（往往会大一些），这样是为了增加触探器的适用能力。在触探手臂1呈收拢状态时，触探手臂1与中心筒8（即竖直方向）成约20～30°的夹角，此时多手臂触探器最大直径约450～500mm，便于上提多手臂触探器。

在下放多手臂触探器前先拉紧手臂控制索5使六只触探手臂1呈收拢状，其最大直径450mm，小于桩孔直径800mm，先提着提放绳10从孔中心位置将多手臂触探器放入桩孔内约一米深的位置（孔口一米深度范围内没有溶洞），松开各手臂控制索5，六只触探手臂1在其下方拉力弹簧4的拉力作用下呈张开状态，触探手臂1前端固定的压力传感器2与孔壁接触，孔壁给压力传感器2施加压力，压力大小通过压力数据线9传输到地面显示屏，借助多手臂触探器自身重量不断下放多手臂触探器，连续观察记录显示屏上各触探手臂1压力值。并比较各触探手臂之间和同一触探手臂的压力值变化情况。如果各触探手臂压力值相差不大，同一触探手臂的压力值变化也不大，表明孔壁没有溶洞存在，传感器压力值有所波动是局部孔径差异或孔壁粗糙的原因，不表示溶洞的存在。相反，如果某些触探手臂压力值如臂1-2和臂1-3的压力值突然减少为零，记下此时提放绳10上标记的深度如8m，表明从8m深度开始在臂1-2和臂1-3经过方位的孔壁有溶洞存在，该深度是溶洞口上边缘位置。继续下放多手臂触探器，如果臂1-2、臂1-3对应的压力值增大到没有溶洞时的大小并和其他触探手臂压力值相当时，此时提放绳10标记深度为溶洞口下边缘位置。

如果要更精确确定溶洞位置，可拉紧手臂控制索5收拢各触探手臂1，使多手臂触探器呈收拢状态，上提多手臂触探器到8m以上位置并将触探器转动30°（因为两触探手臂之间夹角为60°，转动此角度的一半），放松手臂控制索5，使触探手臂1呈张开的触探状态，重新下放多手臂触探器，让触探手臂1触探第一次下放时两触探手臂中间位置，同样根据上述压力值变化情况判断孔壁溶洞上下边缘位置，由于加密孔壁触探密度，从而提高探测溶洞的精度。

如果多手臂触探器下放到桩孔孔底完成探测任务并需要上提多手臂触探器时，拉紧手臂控制索5，收紧各触探手臂1，使多手臂触探器呈收拢状态，上提提放绳10即可提出多手臂触探器，完成溶洞探测作业。

Claims (10)

1.一种灌注桩孔壁溶洞探测器，它包括探测支架，触探手臂（1）、手臂张紧控制装置和手臂信号采送装置，其特征在于，探测支架的同一截面上均匀设有若干支触探手臂（1），触探手臂（1）通过手臂张紧控制装置调节张紧程度，通过手臂信号采送装置采集数据信号并向外传输数据信号。

2.根据权利要求1所述的一种灌注桩孔壁溶洞探测器，其特征在于，探测支架包括中心筒（8），手臂张紧控制装置包括手臂控制索（5）和拉力弹簧（4），手臂信号采送装置包括设置在触探手臂（1）前端的压力传感器（2）和设置在触探手臂（1）内的压力数据线（9）。

3.根据权利要求2所述的一种灌注桩孔壁溶洞探测器，其特征在于，中心筒（8）处于灌注桩孔壁溶洞探测器的中央位置，触探手臂（1）的后端通过固定铰支座（3）与中心筒（8）的筒壁连接，触探手臂（1）臂身向上与手臂控制索（5）连接，臂身向下与拉力弹簧（4）连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种灌注桩孔壁溶洞探测器，其特征在于，探测支架还包括外支架，外支架位于中心筒（8）的外围并通过上下两端与中心筒（8）固定连接，外支架上设有若干个导槽（7），导槽（7）与触探手臂（1）的位置一一对应，触探手臂（1）穿过导槽（7）。

5.根据权利要求4所述的一种灌注桩孔壁溶洞探测器，其特征在于，中心筒（8）为上下两端开口的空心长筒状，中心筒（8）的上端与提放绳（10）连接；中心筒（8）筒壁向下依次设有若干上槽形通孔和若干固定铰支座（3），若干上槽形通孔和若干固定铰支座（3）分别处于同一截面上并均匀设置，上槽形通孔与固定铰支座（3）在竖直方向上一一对应。

6.根据权利要求4所述的一种灌注桩孔壁溶洞探测器，其特征在于，导槽（7）上下槽边对触探手臂（1）进行限位，限制触探手臂（1）的收拢状态和水平张开状态。

7.根据权利要求4所述的一种灌注桩孔壁溶洞探测器，其特征在于，所述手臂控制索（5）由线芯和线套组成，线芯的一端与触探手臂（1）臂身连接，线芯穿过上槽形通孔，由中心筒（8）上端出去并与地面控制手柄连接；线套的一端固定在中心筒内壁，另一端固定在地面控制手柄基座上。

8.根据权利要求4所述的一种灌注桩孔壁溶洞探测器，其特征在于，上槽形通孔上端孔口设有定滑轮（6），线芯绕过定滑轮（6），线套位于定滑轮（6）后侧；压力传感器（2）与连接两个滚轮的轮轴连接。

9.根据权利要求4所述的一种灌注桩孔壁溶洞探测器，其特征在于，所述触探手臂（1）为空心杆状，触探手臂（1）的底端通过设置在固定铰支座（3）周边的下槽形通孔穿过中心筒壁并延伸到中心筒（8）的内腔，压力传感器（2）的压力数据线（9）置于触探手臂（1）空腔内并从触探手臂（1）底端出来进入中心筒（8）内腔，由中心筒（8）上端出去并与地面压力显示屏连接。

10.根据权利要求4所述的一种灌注桩孔壁溶洞探测器，其特征在于，所述中心筒（8）的下端连接有配重砣，中心筒（8）的横截面为圆形或多边形，提放绳（10）上有刻度标记，触探手臂（1）臂身向下通过拉力弹簧（4）与固定铰支座（3）下方的中心筒筒壁连接。