CN214614223U - 一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，该装置包括设置于声测管(1)顶端口的声测管保护部件(2)和设置于声测管(1)内的监测部件(3)以及数据接收设备(4)，其中，监测部件(3)上的数据传输模块(31)与数据接收设备(4)相搭配进行数据传输。本实用新型能够实现安装简便、监测精准用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置达到及时发现工程质量状况，及时解决，保证工程的安全性。

Description

一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于监测公路工程的装置，具体的是涉及一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，属于基桩监测设备技术领域。

背景技术

钻孔灌注桩作为桥梁桩基础的主要形式，应用最为普遍。其成桩施工时易形成桩身局部缩径或扩径、混凝土离析等病害缺陷。在营养期间，受各种因素(如：地质灾害、受力变化、流体侵蚀、外物撞击等)的影响，易造成桩基原有病害缺陷扩大发展，甚至是新的损坏，导致桥梁混凝土灌注桩承载力下降，基础出现沉降，威胁在役桥梁的安全运营。因此，对在役桥梁混凝土灌注桩发生沉降前桩体内部破坏情况应及时发现及时处理，对在役桥梁的安全营运是非常必要的。

桥梁钻孔灌注桩的沉降破坏原因主要分为剪切破坏和冲剪破坏。剪切破坏又能分为整体剪切破坏和局部剪切破坏，整体剪切破坏的特征是：随着荷载的增加，基础下塑性区发展到地面，土中滑动面延伸到地面；局部剪切破坏的特征是：随着荷载的增加，基础下塑性区仅仅发展到地基某一范围内，土中滑动面并不延伸到地面，基础两侧地面微微隆起；冲剪破坏又称刺入剪切破坏：其特征是随着荷载的增加，桩基下土层发生压缩变形，桩基随之下沉，当荷载继续增加，桩基周围附近土体发生竖向剪切破坏，使桩基刺入土中，而基础两边的土体并没有移动。

目前国内外桥梁主要监测项目及存在的问题：

1、主要监测项目

目前桥梁健康监测的项目有扰度监测、倾斜监测、应力监测、索力监测、振动监测、裂缝监测、温湿度监测、风速风向监测。主要应用传感器对桥梁的墩柱、梁体、桥塔、拱圈、桥面、主塔等进行监测。

2、存在的问题

目前的桥梁健康监测主要对桥梁的墩柱、梁体、桥塔、拱圈、桥面、主塔等进行监测，而对桥梁的基础却很少关注，常常只是在桩顶部位设立沉降观测点，进行简单的沉降监测。当桥梁钻孔灌注桩发生沉降时，桩体内部已经发生了严重破坏，桩体内部发生破坏初期是无法及时发现的。

因此，需研制一种安装简便、检测精准用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置是解决上述技术问题的关键所在。

发明内容

针对上述背景技术中存在的诸多缺陷与不足，本实用新型对此进行了改进和创新，目的在于提供一种能够实现安装简便、监测精准用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置达到及时发现工程质量状况，及时解决，保证工程的安全性。

为解决上述问题并达到上述的发明目的，本实用新型一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：

作为本实用新型一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置的改进，该装置包括设置于声测管(1)顶端口的声测管保护部件(2)和设置于声测管(1)内的监测部件(3)以及数据接收设备(4)，其中，监测部件(3)上的数据传输模块(31)与数据接收设备(4)相搭配进行数据传输。

作为本实用新型上述的改进，所述声测管保护部件(2)包括管盖(21)、套管(22)和锥形套(23)以及保护套(24)，其中，套管(22)顶部套设有管盖(21)，在管盖(21)顶部套设有保护套(24)，套管(22)底部套设有锥形套(23)，且锥形套(23)上部与保护套(24)底部相接触。

作为本实用新型上述的进一步改进，所述管盖(21)整体为上端开口小于下端开口、内部中空的圆柱体构件；所述套管(22)整体为两端开口内部中空的管状体构件；所述锥形套(23)整体为上大下小、内部中空的锥形体构件；所述保护套(24)整体为上端开口小于下端开口、内部中空的圆柱体构件。

作为本实用新型上述的更进一步改进，所述套管(22)为钢丝管；锥形套(23)为锥形橡胶套；保护套(24)为泡沫保护套(24)，其中，保护套(24)的内直径与管盖(21)的外直径相吻配，管盖(21)与保护套(24)上端开口的大小相同，且在同一轴线上；保护套(24)的高度高于管盖(21)的高度。

作为本实用新型上述的又进一步改进，所述监测部件(3)包括数据传输模块(31)，电缆线(32)，深度标识(33)，小型测斜传感器(34)，水压力测试传感器(35)，固定支架(36)，其中，电缆线(32)的一端与无线数据传输模块(31)连接，电缆线(32)的另一端与小型测斜传感器(34)连接，小型测斜传感器(34)的底部连接有水压力测试传感器(35)；电缆线(32)的外表面粘贴有深度标识(33)，小型测斜传感器(34)的外侧通过紧固件固定有固定支架(36)。

作为本实用新型上述的再进一步改进，所述数据传输模块(31)为无线数据传输模块(31)；所述固定支架(36)为带滑轮的固定支架，固定支架(36)外侧环形设有数个滑轮。

作为本实用新型上述的再更进一步改进，所述数据接收设备(4)为无线数据接收存储传感器。

作为本实用新型上述的又再更进一步改进，该装置的监测数据由数据传输模块(31)发出通过网络传输到数据接收设备(4)中存储。

本实用新型与现有技术相比所产生的有益效果是：

1、本实用新型为运营期桥梁桩基监测提供一种新的方法。现有桥梁桩基监测技术只是在桩顶部位设立沉降观测点，进行简单的沉降监测，本实用新型装置是利用混凝土灌注桩施工过程中留下的声测管(1)，再配合传感器从桩体内部进行监测，与现有技术及设备相比能为运营期桥梁桩基监测提供一种新的方法；

2、本实用新型能在桩体内部发生破损初期发出预警。本实用新型装置是在混凝土灌注桩施工过程中留下的声测管(1)内埋设小型测斜传感器和水压力传感器，当桩体发生破坏时管内传感器采集到的监测数据也会发生相对应的变化，根据监测数据变化情况发出预警信号，与现有技术及设备相比能在桩体内部发生破损初期发出预警；

3、本实用新型能通过采集的数据推算桩体破坏位置，及时解决，保证工程的安全性，当桩体发生破坏时声测管(1)也会在对应的位置发生破损，管内清水水位也会发生变化，部分清水会从破坏位置流出管外，管内水压力传感器采集到的监测数据也随水位的变化而变化，根据监测到的水压力数据再结合声测管(1)内直径和水的密度等参数，应用圆柱体积公式能计算桩体内部破损位置，与现有技术及设备相比能通过数据直接推算桩体内部破坏位置；

4、本实用新型安装简单方便。本实用新型装置是利用混凝土灌注桩施工过程中留下的声测管(1)，再配合传感器从桩体内部进行监测，传感器安装不需进行其他的准备工作，与现有技术及设备相比更易推广应用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的声测管保护部件(2)部件的示意图；

图3是本实用新型的监测部件(3)部件的示意图；

图4是图3所示A位置的局部放大图；

图5是本实用新型的使用状态图；

其中，图中标号：1—声测管；

2—声测管保护部件，21—管盖，22—套管，23—锥形套，24—保护套；

3—监测部件，31—数据传输模块，32—电缆线，33—深度标识，34—小型测斜传感器，35—水压力测试传感器，36—固定支架；

4—数据接收设备；

5—桥梁混凝土灌注桩；

6—桥梁墩柱。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型的技术方案作更进一步详细的说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如说明书附图所示的一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，该装置包括设置于声测管1顶端口的声测管保护部件2和设置于声测管1内的监测部件3以及数据接收设备4，其中，监测部件3上的数据传输模块31与数据接收设备4相搭配进行数据传输。

在本实用新型中，声测管1是公路桥梁混凝土灌注桩施工过程中必须安装的一种质量检测管道。

进一步的，声测管保护部件2包括管盖21、套管22和锥形套23以及保护套24，其中，套管22顶部套设有管盖21，在管盖21顶部套设有保护套24，套管22底部套设有锥形套23，且锥形套23上部与保护套24底部相接触。

具体的，管盖21整体为上端开口小于下端开口、内部中空的圆柱体构件；所述套管22整体为两端开口内部中空的管状体构件；所述锥形套23整体为上大下小、内部中空的锥形体构件；所述保护套24整体为上端开口小于下端开口、内部中空的圆柱体构件。

更具体的，套管22为钢丝管；锥形套23为锥形橡胶套；保护套24为泡沫保护套24，其中，保护套24的内直径与管盖21的外直径相吻配，管盖21与保护套24上端开口的大小相同，且在同一轴线上；保护套24的高度高于管盖21的高度。

在本实用新型中，保护套24的外直径小于锥形套23上端面的外直径。

进一步的，监测部件3包括数据传输模块31，电缆线32，深度标识33，小型测斜传感器34，水压力测试传感器35，固定支架36，其中，电缆线32的一端与无线数据传输模块31连接，电缆线32的另一端与小型测斜传感器34连接，小型测斜传感器34的底部连接有水压力测试传感器35；电缆线32的外表面粘贴有深度标识33，小型测斜传感器34的外侧通过紧固件固定有固定支架36。

具体的，数据传输模块31为无线数据传输模块31；所述固定支架36为带滑轮的固定支架，固定支架36外侧环形设有数个滑轮。

进一步的，数据接收设备4为无线数据接收存储传感器。

进一步的，该装置的监测数据由数据传输模块31发出通过网络传输到数据接收设备4中存储。

综上所述，本实用新型更为具体的实施方式是：

上述设计结构的一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置在进行使用之前，需要将其加以安装作为备用。

具体的安装步骤是：

1、声测管保护部件组装。操作人员首先在套管22顶部管口套入管盖21，然后将锥形套23的大直径端从套管22底部管口向上穿过，紧接着，将保护套24套在管盖21上，最后，使保护套24的底部与锥形套23的大直径端相接触。

2、监测部件组装。操作人员首先将电缆线32一端与数据传输模块31连接，电缆线32另一端与小型测斜传感器34顶部连接，深度标识33粘贴在电缆线32需要标识的外表面上，小型测斜传感器34底部与水压力测试传感器35顶部连接，带滑轮的固定支架36通过固定螺丝固定在小型测斜传感器34外侧。

3、数据连接调试。通过调试确保监测数据由数据传输模块31发出通过网络传输到数据接收设备4中存储，安装完成后即可进行使用。

具体的使用步骤是：

1、声测管保护部件现场安装。在基桩混凝土浇筑施工完成后，上部构造施工前，把套管22和锥形套23下部插入声测管1中，用锥形套23填满套管22外壁与声测管1内壁间的空隙，防止在上部构件混凝土施工时水泥浆漏入声测管1中堵塞声测管1，在上部构造物施工浇筑混凝土时保护套24安放位置必须紧贴模板或是外露在上部构造物混凝土外面。

2、监测部件现场安装。上部构造物施工完成后找到保护套24的位置，破坏泡沫保护套24取下套管22上部的管盖21就打开了声测管1的入口，操作人员手握套管22的上部将声测管保护部件整体取出，然后操作人员在声测管1内部注满清水，将粘贴有深度标识的电缆线32，小型测斜传感器34，水压力测试传感器35，带滑轮的固定支架36放入检测管道部件内部，保证小型测斜传感器34和水压力测试传感器35放置在声测管1的底部，数据传输模块31安装在声测管1管口位置。

3、营运安全监测。当公路工程桥梁混凝土灌注桩5在营运过程中出现破坏时，声测管1管壁也会在同一位置剪切力的作用下出现破损，管中的清水在大气压力的作用下会从破损的管壁流到基桩周围的土体中，这时管口的水位会随清水的流失而下降，水面下降会让水压力测试传感器35监测数据发生变化，同时监测系统发出桩基破损预警，根据监测到的水压力数据再结合声测管1内直径和水的密度等参数，应用圆柱体积公式能计算桩体内部破损位置；如果桩底发生位移小型测斜传感器34监测数据也会发生相应的变化，同时监测系统发出桩基破损预警，监测人员在看到预警信息后能快速确定受到破坏的混凝土灌注桩地点和破坏位置，再使用其他质量检测装置对异常桩基进行检测，在混凝土灌注桩发生沉降前确定桩基内部破坏情况，提出处理方案避免更大的损失。

最后需要说明的是，以上已结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接、连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

Claims (8)

1.一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，其特征在于：该装置包括设置于声测管（1）顶端口的声测管保护部件（2）和设置于声测管（1）内的监测部件（3）以及数据接收设备（4），其中，监测部件（3）上的数据传输模块（31）与数据接收设备（4）相搭配进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，其特征在于：所述声测管保护部件（2）包括管盖（21）、套管（22）和锥形套（23）以及保护套（24），其中，套管（22）顶部套设有管盖（21），在管盖（21）顶部套设有保护套（24），套管（22）底部套设有锥形套（23），且锥形套（23）上部与保护套（24）底部相接触。

3.根据权利要求2所述的一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，其特征在于：所述管盖（21）整体为上端开口小于下端开口、内部中空的圆柱体构件；所述套管（22）整体为两端开口内部中空的管状体构件；所述锥形套（23）整体为上大下小、内部中空的锥形体构件；所述保护套（24）整体为上端开口小于下端开口、内部中空的圆柱体构件。

4.根据权利要求2或3任意一项所述的一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，其特征在于：所述套管（22）为钢丝管；锥形套（23）为锥形橡胶套；保护套（24）为泡沫保护套（24），其中，保护套（24）的内直径与管盖（21）的外直径相吻配，管盖（21）与保护套（24）上端开口的大小相同，且在同一轴线上；保护套（24）的高度高于管盖（21）的高度。

5.根据权利要求1所述的一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，其特征在于：所述监测部件（3）包括数据传输模块（31），电缆线（32），深度标识（33），小型测斜传感器（34），水压力测试传感器（35），固定支架（36），其中，电缆线（32）的一端与无线数据传输模块（31）连接，电缆线（32）的另一端与小型测斜传感器（34）连接，小型测斜传感器（34）的底部连接有水压力测试传感器（35）；电缆线（32）的外表面粘贴有深度标识（33），小型测斜传感器（34）的外侧通过紧固件固定有固定支架（36）。

6.根据权利要求5所述的一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，其特征在于：所述数据传输模块（31）为无线数据传输模块（31）；所述固定支架（36）为带滑轮的固定支架，固定支架（36）外侧环形设有数个滑轮。

7.根据权利要求1所述的一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，其特征在于：所述数据接收设备（4）为无线数据接收存储传感器。

8.根据权利要求1所述的一种用于监测公路工程桥梁钻孔灌注桩运营安全的装置，其特征在于：该装置的监测数据由数据传输模块（31）发出通过网络传输到数据接收设备（4）中存储。

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