CN220953578U - 砼灌注电子标高仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种砼灌注电子标高仪，包括通过防水信号接头连接的传感放大单元和数据采集分析单元。所述传感放大单元当中，高频响应感振模块与抗压测温模块分别与精密高频放大器通过信号线缆相连并安装在防水抗压金属套管的一端，精密高频放大器和信号线缆安装在防水抗压金属套管内，经过放大的感振信号、测温信号通过信号线缆传输给防水抗压金属套管另一端的防水信号接头上；数据采集分析单元为依次相连的信号调理模块、模数转换模块、数据处理模块和声光提示模块。施工时通过声光提醒砼灌注是否到位，可以达到大幅度降低建筑基础桩造成的资源浪费、降低施工和处理成本、大幅度降低建筑粉尘对大气的污染、建筑弃块对地区的污染等目的。

Description

砼灌注电子标高仪

技术领域

本实用新型涉及传感技术领域，特别是涉及一种砼灌注电子标高仪。

背景技术

钻孔灌注桩基础是工程建设中常见的一种基础形式，由于地下空间开发的需要，桩顶标高往往埋深在地面以下，据已有资料，国内工程建设中钻孔灌注桩桩顶埋深已达三十多米，桩顶标高的控制定位已成为施工过程中的难题。

随着我国基础设施建设和房地产业的快速发展，砼灌注量日趋增大。据有关资料统计，在砼使用领域中，有10～30％用于±0.00以下工程。如高层建筑物基础、地下洞室、地下隧道、桥梁、港口、码头基础等，特别是软土地区的桥梁、港口、码头和高层建筑的基础设计往往采用钻孔灌注桩进行水下砼灌注，由于地下空间的开发，桩顶的设计标高往往在地面以下。

砼灌注过程中因泥浆混合物的存在，混凝土面的真实标高较难正确定位控制，往往采用估测的方法，在设计的标高上超灌一定的高度，这种方法存在以下缺点：

1.导致砼灌注量的不必要增加。在高层建筑基础钻孔灌注桩的施工过程中尤其明显，每根桩往往需要超灌2～4m，造成砼资源的严重浪费；

2.提高了基础开挖难度，增加了项目的施工成本和项目建设成本；

3.多余混凝土敲击粉碎处理时产生了大量建筑粉尘，增加了建筑工地空气的PM2.5的含量；

4.增加了多余混凝土弃块的污染；

5.当设计标高在地面以下超过6m时，标高定位将更加困难，有时甚至会出现砼灌注标高欠灌不到位，对工程质量产生严重影响；

6.一个建筑工程少则需要灌桩几百个，大型建筑需要灌桩几千个或几万个，每一个建筑基础桩造成的资源浪费、施工和处理成本增加、建筑粉尘对大气的污染、建筑弃块对地区的污染的总量非常明显。

为了解决上述问题，砼灌注如何控制好砼在水下的灌注标高，达到设计灌注标高的要求，至今在国内还没有成熟的、可以在现场实用的检测控制检测仪器和设备，在国际上也没有专门的监测仪器或设备引进入国内，该课题研究尚属空白。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种可以在现场使用的砼灌注电子标高仪，能大幅度降低资源浪费、降低施工和处理成本、大幅度降低建筑粉尘和建筑弃块造成的污染。

为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种砼灌注电子标高仪，包括电连接的数据采集分析单元和传感放大单元，传感放大单元包括防水抗压金属套管、防水信号接头和设置在防水抗压金属套管内的高频响应感振模块、抗压测温模块和精密高频放大器，其中：

高频响应感振模块和抗压测温模块密封封装在防水抗压金属套管的底部，分别用于采集砼灌注过程中的振动信号和温度信号，振动信号为超声振动波振动幅度。防水抗压金属套管的底部可以为平面或者锥面。

精密高频放大器通过信号线缆与高频响应感振模块和抗压测温模块分别连接，用于接收振动信号和温度信号并进行放大；

防水信号接头设置在防水抗压金属套管的顶部外侧，数据采集分析单元通过防水信号接头与精密高频放大器连接，将放大后的数据传输给数据采集分析单元；

数据采集分析单元包括电连接的信号调理模块、模数转换模块、数据处理分析模块和声光提示模块；其中：

信号调理模块用于接收精密高频放大器放大后的信号，对其进行调理，并将调理后的信号发送给模数转换模块；

模数转换模块用于将接收到的信号转化为数字信号，并发送至数据处理分析模块；

数据处理分析模块用于处理、分析数字信号并在砼即将灌注到传感端面时通过声光提示模块发出灌注到位提醒。具体原理是，数据处理分析模块接收到的振动信号超过阈值或温度信号发生变化时，发出声光提示信号。

测量砼灌注位置时，防水抗压金属套管伸入灌注桩孔内的钢筋笼内，防水抗压金属套管的底部位于砼灌注的标高控制位置处。

与现有技术相比，本实用新型的砼灌注电子标高仪具有以下有益效果：

1.易于操作，便于实施，判断标准明确，对灌注桩的超灌控制具有重要意义。

2.本发明的灌注桩水下砼浇筑标高控制仪不仅大大节约了造价，还可提高工程质量，减少混凝土资源浪费，减少大量超灌混凝土的处理工作，提升整个工程的施工效率，大大减少了超灌砼，节约了超灌砼凿除的费用，最大程度地降低了工程成本。

附图说明

图1为本实用新型砼灌注电子标高仪的整体结构示意图；

图2为砼灌注电子标高仪传感放大单元一个实施例的示意图；

图3为砼灌注电子标高仪传感放大单元另一个实施例的示意图；

图4为砼灌注电子标高仪数据采集分析单元的结构示意图；

图5为砼灌注电子标高仪一个实施例的工作场景示意图；

图6为砼灌注电子标高仪另一个实施例工作场景示意图；

图7为砼灌注电子标高仪数据采集振幅变化示意图。

图中：

1.防水信号接头，2.防水抗压金属套管，3.信号线缆，4.高频响应感振模块，

5.精密高频放大器，6.抗压测温模块，7.标高控制位置，8.标高仪地下部分，

9.标高仪地面部分，10.砼灌注，11.泥浆，12.钢筋笼。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

实施例1

参见图1-图4，本实用新型的砼灌注电子标高仪包括：传感放大单元和数据采集分析单元。所述传感放大单元包括防水抗压金属套管2及安装在防水抗压金属套管2内的精密高频放大器5、高频响应感振模块4和抗压测温模块6。所述数据采集分析单元包括信号调理模块、模数转换模块、数据处理模块和声光提示模块。

具体地说，高频响应感振模块4与抗压测温模块6分别通过信号线缆3与精密高频放大器5相连；高频响应感振模块4和抗压测温模块6密封封装在防水抗压金属套管2的底部。精密高频放大器5通过信号线缆3连接防水抗压金属套管2的另一端端面的防水信号接头1上。

所述信号调理模块、模数转换模块、数据处理模块依次相连；另外，数据处理分析模块和声光提示模块也相连。

所述信号调理模块与所述防水信号接头1连接。

如图2所示的本实用新型的一种实施例中，所述防水抗压金属套管2包括管身部分和尖端部分，所述尖端部分位于所述防水抗压金属套管2底部，所述尖端部分为垂直于地面向下的锥面，所述高频响应感振模块4和抗压测温模块6密封封装在所述尖端部分内。

如图3所示的本实用新型的另一种实施例中，所述防水抗压金属套管2的底面与其底部密封连接。所述底面为平面。

本实用新型是这样工作的：在本实用新型具体工作过程中，把所述高频响应感振模块4和抗压测温模块6所在的防水抗压金属套管2的底部作为传感端面。

在砼灌注10开始前，将砼灌注电子标高仪的传感放大单元插入灌注桩孔内的钢筋笼12内，将所述传感端面与标高控制位置7取齐。由于灌注桩孔内充满泥浆，砼灌注电子标高仪伸入泥浆11的部分为标高仪地下部分8，泥浆11之外的为标高仪地面部分9。

如图5所示，所述述尖端部分用于使砼灌注电子标高仪更容易插入灌注桩孔内的泥浆。所述尖端部分的锥面顶点所在的水平面设置为传感端面。

如图6所示，所述防水抗压金属套管2的底面设置为传感端面。

在仝灌注前，先启动砼灌注电子标高仪，采集所述灌注桩孔内的振动和温度值，作为实时分析标高数学模型的原始基础值记录。在仝灌注时，快速连续采集超声振动波和温度值，形成振动和温度谱线，当砼灌注将要到达传感端面时，温度谱线会明显变化，振动的幅度会达到最大并超过阈值，数据处理分析模块负责实时分析标高数学模型的计算，并通过声光提示模块发出声光提示信号。工作人员得到声光提示信号之后，停止砼灌注，输送管内的余量混凝土因为重力作用下落，最终得到按照提前设定的标高控制位置7得到精准的水下的砼灌注的结果。

实施例2

如图7所示，一个实施例中的砼灌注电子标高仪数据采集振动变化示意图，标高控制位置设定为深度51.6m，高频响应感振模块可以接收1兆赫兹超声波。在砼灌注开始时，混凝土会发出超声振动波，在其振幅变为最大时，表征为即将要达到标高值，由数据处理分析模块识别后，通过声光提示模块发出声光提示信号，工作人员立即停止灌注，输送管内的余量混凝土因为重力的原因仍然落入灌注桩孔内，恰好满足标高要求，即为灌注前设定的51.6m。

所述高频响应感振模块和精密高频放大器的高频频率为1兆赫兹。

Claims (7)

1.一种砼灌注电子标高仪，其特征在于：包括电连接的数据采集分析单元和传感放大单元，所述传感放大单元包括防水抗压金属套管(2)、防水信号接头(1)和设置在所述防水抗压金属套管(2)内的高频响应感振模块(4)、抗压测温模块(6)和精密高频放大器(5)，其中：

所述高频响应感振模块(4)和抗压测温模块(6)设置在所述防水抗压金属套管的底部，分别用于采集砼灌注过程中的振动信号和温度信号；

所述精密高频放大器(5)通过信号线缆(3)与所述高频响应感振模块和抗压测温模块分别连接，用于接收所述振动信号和温度信号并进行放大；

所述防水信号接头(1)设置在所述防水抗压金属套管(2)的顶部外侧，所述数据采集分析单元通过所述防水信号接头(1)与精密高频放大器连接，将放大后的数据传输给所述数据采集分析单元；

所述数据采集分析单元包括电连接的信号调理模块、模数转换模块、数据处理分析模块和声光提示模块；其中：

所述信号调理模块用于接收所述精密高频放大器放大后的信号，对其进行调理，并将调理后的信号发送给所述模数转换模块；

所述模数转换模块用于将接收到的信号转化为数字信号，并发送至所述数据处理分析模块；

所述数据处理分析模块用于处理、分析所述数字信号并在砼即将灌注到传感端面时通过声光提示模块发出灌注到位提醒。

2.根据权利要求1所述的砼灌注电子标高仪，其特征在于：测量砼灌注位置时，所述防水抗压金属套管(2)伸入灌注桩孔内的钢筋笼内，防水抗压金属套管(2)的底部位于砼灌注的标高控制位置(7)处。

3.根据权利要求1所述的砼灌注电子标高仪，其特征在于：所述振动信号为超声振动波振动幅度。

4.根据权利要求1所述的砼灌注电子标高仪，其特征在于：所述数据处理分析模块接收到的所述振动信号超过阈值或温度信号发生变化时，所述声光提示模块发出声光提示信号。

5.根据权利要求1所述的砼灌注电子标高仪，其特征在于：高频响应感振模块和抗压测温模块密封封装在所述防水抗压金属套管的底部。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的砼灌注电子标高仪，其特征在于：所述防水抗压金属套管(2)的底部为平面。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的砼灌注电子标高仪，其特征在于：所述防水抗压金属套管(2)的底部形成锥面。