CN211425290U - 旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置，它包括中空壳体，壳体上固定有牵引绳；壳体内设有配重块和主控制器，壳体还设有竖向升降运动副，竖向升降运动副的升降部设有压力传感器，壳体内还设有用于检测升降部下降距离的位移传感器，压力传感器与位移传感器均与主控制器连接。该装置旋挖到孔底标高后，能精准检测持力层上方的沉渣厚度。

Description

旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置

技术领域

本实用新型涉及桩基施工技术领域，具体讲是一种利用旋挖钻机干法作业旋挖成孔以施工钻孔灌注桩时，用于检测桩孔孔底沉渣厚度的检测装置。

背景技术

旋挖钻机由于具备功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高、机械化、智能化、安全高效等优点，在桩基础成孔施工中得到了广泛的使用。尤其是在土颗粒粘度较高，土体相互粘结力较强而无需采用泥浆护壁的干法施工作业中，旋挖钻机快速取土的优点得到更大程度的发挥，实践中行业内称之为干法旋挖成孔。

应用干法旋挖成孔施工钻孔灌注桩的主要工序为，先利用旋挖机快速旋挖取土成孔，且成孔过程不采用泥浆护壁，待旋挖机旋挖至孔底标高后，将旋挖机的旋挖钻斗取出，并将旋挖机从孔位移开，再放入钢筋笼，并用导管灌注混凝土，以形成钻孔灌注桩。

然而，在实际施工过程中存在一个问题，旋挖钻斗在旋挖成孔的过程中，难免会碰撞到孔壁，形成碎土并掉落至孔底，且旋挖钻斗的斗齿之间缝隙较大，在钻斗上升的过程中，钻斗内碎土也难免向孔底掉落，这样，最终会在所成孔的底部也就是钻孔灌注桩桩基持力层的上方形成一层沉渣。若沉渣厚度较小，则不会对整体的工程质量造成不利影响，但若沉渣厚度超过了设计值允许的范围，则浇捣混凝土成钻孔灌注桩后，由于沉渣层不密实，故在钻孔灌注桩的桩基上方建筑物的压力下，单个钻孔灌注桩会发生沉降，且对整个建筑来说，各个钻孔灌注桩为不均匀沉降，导致建筑物出现裂缝、倾斜甚至倒塌等一系列状况。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种旋挖到孔底标高后，能精准检测持力层上方的沉渣厚度的旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置，它包括中空壳体，壳体上固定有牵引绳；壳体内设有配重块和主控制器，壳体还设有竖向升降运动副，竖向升降运动副的升降部设有压力传感器，壳体内还设有用于检测升降部下降距离的位移传感器，压力传感器与位移传感器均与主控制器连接。

采用以上结构的旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置与现有技术相比，具有以下优点。

上述装置的工作过程为：旋挖到孔底后，将旋挖机的旋挖钻斗提出孔口，用牵引绳将检测装置的壳体悬吊入孔底，该装置依靠自重搁置在孔底的沉渣层上方，初始状态下，升降部底端平齐或略微下凸于壳体底板，此时，压力传感器受到沉渣阻力，产生压力值，驱动竖向升降运动副的升降部在沉渣层中下降，当升降部下降至桩基的持力层如硬土层或岩层时，受到的阻力会骤然上升，压力传感器的读数会出现明显的拐点，压力传感器将出现拐点的信息发送至主控制器，主控制器由位移传感器读取到的升降部的下降距离，即为沉渣层的实际厚度。施工人员以实际厚度为依据，与设计值厚度进行比对，若实际厚度小，则继续下放钢筋笼并灌注混凝土；若实际厚度过大，则继续用旋挖机的旋挖钻斗在孔底挖渣清孔，直至下一次检测，沉渣层厚度满足要求。

上述装置能精确测量出孔底沉渣层厚度，并以此作为是否需要进一步清孔除渣的依据，为后续工序的提供指导；这样，可以有效避免沉渣过厚导致的桩基不均匀沉降、建筑物开裂、倾斜甚至倒塌等一系列状况。

作为优选，壳体的侧壁为环形，侧壁外径等于成孔的孔径；这样，将该测量装置垂落至孔底的过程中，孔的侧壁土体能提供一定的导向作用，确保测量装置能平稳降落到孔底的沉渣层上。

竖向升降运动副优选为：壳体经轴承可转动安装有丝杠，该丝杠与壳体沿轴向限位，该丝杠上设有从动齿轮，壳体内设有电动机，电动机的输出轴上设有与从动齿轮啮合的主动齿轮，壳体底板设有通孔，通孔内竖向滑动配合有插销且该插销与通孔周向限位，插销上端设有螺纹孔，丝杠下端旋合在螺纹孔内，压力传感器安装在插销上；这样，构成了一个由电动机驱动的滚珠丝杠副，能为插销提供均匀稳定的下插动力，且动力源为电动机，可采用内置于壳体内的干电池，结构紧凑，无需利用气缸或油缸，也就省略了相应的气路或油路循环系统，缩小了整个装置的体积。

作为进一步优选，轴承安装在壳体顶板上，丝杠设有上凸环和下凸环，两个凸环分居轴承上下方；插销侧面设有沿轴向延伸的凸起，通孔孔壁设有与凸起配合的竖向的限位槽；这样，上述机构装配方便，运行顺滑稳定。

作为又进一步优选，电动机为一个，固定在壳体底板中央，相互配合的丝杠、轴承、插销、通孔、从动齿轮和压力传感器为一个丝杠副组件，壳体内设有四个丝杠副组件且沿周向均匀分布；这样，上述装置布局合理，电动机居中而丝杠副组件分居四方，受力均匀稳定；而且，上述结构紧凑，整体体积小；况且，上述结构仅用一个电动机驱动四套丝杠副组件完成升降，能量转化和利用率高，而且，同时可以由四个压力传感器提供四组数据，并取其平均值，使得测量结果更精准。

作为还进一步优选，插销分为上段和下段，上段底端径向外凸有限位环，下段上端设有盲孔，上段底端间隙套合在盲孔内且盲孔孔壁贯穿旋合有用于卡住限位环以防止下段掉落的限位螺栓，压力传感器位于上段底端与下段盲孔孔底之间；这样，上述结构实质上实现了一个功能，即将压力传感器内置在插销内部，且确保压力传感器能精确测量插销受到的阻力，故有效保护了敏感精密的传感器，避免传感器暴露在外与沉渣或持力层接触磨损。

位移传感器优选为，它为设置在电动机输出轴上的转角编码器；这样，编码器可以精确获知电动机输出轴的旋转圈数，将其依次与主动齿轮的线速度、从动齿轮的线速度、丝杠旋转的圈数进行换算，可以得出插销下降的精确距离。

附图说明

图1是本实用新型旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置的正剖视结构示意图。

图2是图1中沿A-A方向看的结构示意图。

图3是图1中沿B-B方向看的局部放大结构示意图。

图4是本实用新型旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置的插销底部的放大结构示意图。

图中所示1、中空壳体，1.1、侧壁，1.2、底板，1.3、顶板，2、牵引绳，3、压力传感器，4、丝杠，4.1、上凸环，4.2、下凸环，5、从动齿轮，6、电动机，7、主动齿轮，8、通孔，8.1、限位槽，9、插销，9.1、凸起，9.2、上段，9.3、下段，9.4、限位环，9.5、盲孔，9.6、限位螺栓，10、螺纹孔，11、轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1～图4所示，本实用新型旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置，它包括中空壳体1，壳体1包括顶板1.3、环形侧壁1.1和底板1.2。侧壁1.1外径等于成孔的孔径。换句话说，本申请的壳体1优选扁圆盘形状，也可以是其它中空形状。壳体1顶板1.3上固定有吊环，吊环上固定有牵引绳2。壳体1内设有配重块和主控制器。所述的配重块可以设置成配重环，安装在壳体1底板1.2的外圆周上。

壳体1还设有竖向升降运动副，竖向升降运动副的升降部设有压力传感器3，具体的说，上述的竖向升降运动副包括固定在壳体1底板1.2中央的一个电动机6和四组丝杠副组件，四组丝杠副组件且沿壳体1周向均匀分布。电动机6上方连接有减速箱，减速箱的输出轴上设有主动齿轮7，每组丝杠副组件包括一根丝杠4和一根插销9。丝杠4经轴承11可转动安装在壳体1的顶板1.3上，且该丝杠4与壳体1沿轴向限位，即丝杠4设有上凸环4.1和下凸环4.2，两个凸环分居轴承11上下方；该丝杠4上设有与主动齿轮7啮合的从动齿轮5。壳体1底板1.2上与四根丝杠4对应的位置设有四个通孔8，该组丝杠副组件的插销9就竖向滑动配合在对应的通孔8内且该插销9与通孔8周向限位，即插销9侧面设有沿轴向延伸的凸起9.1，通孔8孔壁设有对应的竖向的限位槽8.1，凸起9.1与限位槽8.1插接配合以防止插销9转动。插销9上端设有螺纹孔10，丝杠4下端旋合在同组插销9的螺纹孔10内，每个插销9上安装有压力传感器3。

本实施例中，压力传感器3在插销9上的安装结构优选为：插销9分为上段9.2和下段9.3，上段9.2底端径向外凸有限位环9.4，下段9.3上端设有盲孔9.5，上段9.2底端间隙套合在盲孔9.5内且盲孔9.5孔壁贯穿旋合有用于卡住限位环9.4以防止下段9.3掉落的限位螺栓9.6，压力传感器3位于上段9.2底端与下段9.3盲孔9.5孔底之间。为确保初始状态下插销9底端与壳体1的底板1.2平齐，可以在底板1.2上设有向上凹进的凹坑用于容置插销9的下段9.3。

当然，还可以不采用压力传感器3内置，而是直接将压力传感器3安装在插销9底端。

壳体1内还设有用于检测升降部下降距离的位移传感器，即位移传感器为设置在电动机6输出轴上的转角编码器。当然，位移传感器也可以采用固定在插销9上端的红外线距离传感器，通过发射信号并被壳体1顶板1.3或从动齿轮5反弹以获知插销9下降的具体距离。

压力传感器3与位移传感器均与主控制器连接。

Claims (7)

1.一种旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置，其特征在于：它包括中空壳体(1)，壳体(1)上固定有牵引绳(2)；壳体(1)内设有配重块和主控制器，壳体(1)还设有竖向升降运动副，竖向升降运动副的升降部设有压力传感器(3)，壳体(1)内还设有用于检测升降部下降距离的位移传感器，压力传感器(3)与位移传感器均与主控制器连接。

2.根据权利要求1所述的旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置，其特征在于：壳体(1)的侧壁(1.1)为环形，侧壁(1.1)外径等于成孔的孔径。

3.根据权利要求1所述的旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置，其特征在于：壳体(1)经轴承(11)可转动安装有丝杠(4)，该丝杠(4)与壳体(1)沿轴向限位，该丝杠(4)上设有从动齿轮(5)，壳体(1)内设有电动机(6)，电动机(6)的输出轴上设有与从动齿轮(5)啮合的主动齿轮(7)，壳体(1)底板(1.2)设有通孔(8)，通孔(8)内竖向滑动配合有插销(9)且该插销(9)与通孔(8)周向限位，插销(9)上端设有螺纹孔(10)，丝杠(4)下端旋合在螺纹孔(10)内，压力传感器(3)安装在插销(9)上。

4.根据权利要求3所述的旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置，其特征在于：轴承(11)安装在壳体(1)顶板(1.3)上，丝杠(4)设有上凸环(4.1)和下凸环(4.2)，两个凸环分居轴承(11)上下方；插销(9)侧面设有沿轴向延伸的凸起(9.1)，通孔(8)孔壁设有与凸起(9.1)配合的竖向的限位槽(8.1)。

5.根据权利要求3所述的旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置，其特征在于：电动机(6)为一个，固定在壳体(1)底板(1.2)中央，相互配合的丝杠(4)、轴承(11)、插销(9)、通孔(8)、从动齿轮(5)和压力传感器(3)为一个丝杠副组件，壳体(1)内设有四个丝杠副组件且沿周向均匀分布。

6.根据权利要求3所述的旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置，其特征在于：插销(9)分为上段(9.2)和下段(9.3)，上段(9.2)底端径向外凸有限位环(9.4)，下段(9.3)上端设有盲孔(9.5)，上段(9.2)底端间隙套合在盲孔(9.5)内且盲孔(9.5)孔壁贯穿旋合有用于卡住限位环(9.4)以防止下段(9.3)掉落的限位螺栓(9.6)，压力传感器(3)位于上段(9.2)底端与下段(9.3)盲孔(9.5)孔底之间。

7.根据权利要求1所述的旋挖钻机干法旋挖成孔时用于检测孔底沉渣厚度的装置，其特征在于：位移传感器为设置在电动机(6)输出轴上的转角编码器。

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