一种混凝土界面监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及混凝土灌注桩施工技术领域，公开了一种混凝土界面监测装置及监测方法，包括：浮球和调控机构，浮球的密度小于混凝土密度且大于泥浆的密度，浮球通过连接绳与收放机构连接，以改变连接绳的收放长度，调控机构与收放机构连接，以使连接绳的拉力值在阈值范围内，阈值范围为当浮球处于混凝土和泥浆的交界面上时连接绳的拉力范围值。本发明专利技术提供一种混凝土界面监测装置，可以解决现有技术中通过人工测锤监测一级传感器监测导致的混凝土界面位置监测不准确的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土界面监测装置及监测方法
本专利技术涉及混凝土灌注桩施工
，特别涉及一种混凝土界面监测装置及监测方法。
技术介绍
钻孔灌注桩是一种就位成孔，指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，与沉入桩中的锤击法相比，钻孔灌注桩施工噪声和震动要小的多，能建造比预制桩的直径大的多的桩，在各种地基上均可使用。施工质量的好坏对桩的承载力影响很大，钻孔灌注桩混凝土灌注是水下混凝土灌注，混凝土灌注的密实是利用混凝土的大坍落度使其密实，要求水下灌注混凝土必须具备良好的和易性，坍落度大等特点，钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于公路、铁路桥梁等结构工程基础中。高等级公路大、中、小桥和互通式立交桥，基本采用钻孔灌注桩。目前，在施工过程中通常采用重锤法进行估测，会因为测量人员的工程经验的差异等因素，具有很大的主观性，导致测量结果不够科学，同时对于目前一些超大工程，水下灌注桩高度能达到上百米，此时情况复杂，依靠人工经验的准确性极差，因为操作者的经验不同，不能得出统一的结果，不仅不能准确判断出混凝土面，而且费时、费力，劳动强度大。此外，再加上混凝土与泥浆之间浮浆层的存在，使得测量结果误差很大。实际施工过程中，混凝土超灌现象普遍存在，已成为钻孔灌注桩过程控制的通病，特别是桩顶空头达3、4m时，成桩开挖后，桩顶露出基底标高就像树林一样，极其难看。基坑开挖后凿除的超灌混凝土要运至郊外填，又将占用土，破坏环境，既浪费了混凝土，这又加大了破桩的人工成本，增添了不必要的成本支出。国内外的研究中，对于如何准确监测水下混凝土界面的方法上基础建设方面的相关部门还没有一个套科学有效地方法及装置，市面上目前出现的监测装置，主要是依靠传感器定点布控，对于一些超深灌注桩，传感器的前期安置与回收工作量很大，而且布控的密度很难把握，无法监测到界面的实时准确位置，实现界面的实时的跟踪监测。因此，需要一种能够准确确定混凝土界面位置的监测装置。
技术实现思路
本专利技术提供一种混凝土界面监测装置及监测方法，可以解决现有技术中通过人工测锤监测一级传感器监测导致的混凝土界面位置监测不准确的问题。本专利技术提供了一种混凝土界面监测装置，包括：浮球，其密度小于混凝土密度且大于泥浆的密度，浮球通过连接绳连接有收放机构，以改变连接绳的收放长度；调控机构，与收放机构连接，以使连接绳的拉力值在阈值范围内，阈值范围为当浮球处于混凝土和泥浆的交界面上时连接绳的拉力范围值。可选的，收放机构包括：卷线器，连接绳缠绕于卷线器的外周。可选的，收放机构还包括：驱动件，与卷线器连接，以使卷线器绕其中心轴正转或反转。可选的，驱动件为步进电机，卷线器的轴心通过一连接轴与步进电机的输出轴固定连接。可选的，调控机构包括：传感器，与连接绳连接，用于监测连接绳的拉力值；处理器，与传感器及步进电机分别信号连接，用于通过拉力值控制步进电机的转向及转动圈数。可选的，传感器为扭矩传感器，扭矩传感器连接于步进电机的输出轴和连接轴之间，扭矩传感器通过监测连接轴的扭矩进而间接监测连接绳的拉力值。可选的，步进电机还分别与第一按钮开关和第二按钮开关连接，第一按钮开关用于控制步进电机的正转，第二按钮开关用于控制步进电机的反转。可选的，处理器还用于通过步进电机的转动圈数计算连接绳的长度变化值，处理器还与显示屏连接，以将连接绳的长度变化值实时显示在显示屏上。可选的，混凝土界面监测装置还包括：报警器，与处理器信号连接，用于当长度变化值达到预设值时发出报警。本专利技术还提供了一种混凝土界面的监测方法，应用于混凝土界面监测装置，混凝土界面监测装置包括浮球和调控机构，浮球小于混凝土密度且大于泥浆的密度，浮球通过连接绳与收放机构连接，以改变连接绳的收放长度，调控机构与收放机构连接，以使连接绳的拉力值在阈值范围内，阈值范围为当浮球处于混凝土和泥浆的交界面上时连接绳的拉力范围值，监测方法包括：S1：将连接有连接绳的浮球置于混凝土和泥浆的交界面上；S2：随着混凝土和泥浆的交界面的上升，调控机构控制收放机构的收放状态以使连接绳的拉力值在阈值范围内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供的一种混凝土界面监测装置，通过设置的调控机构来控制收放机构的收放状态从而实时调整连接绳的拉力值使其处于阈值范围内，从而保证了连接绳的受力处于拉力和张力的临界值，浮球的位置处于理想的混凝土-泥浆界面，随着混凝土灌注界面上升速度的变化，能够通过浮球上端所系连接绳的拉力和张力敏感的捕捉到浮球的位置变化，进而通过调控机构实时调整。通过连接绳反映浮球的位置，直接反映出混凝土界面的实时位置，整个过程处于动态监测的系统中，能够始终精确地定位混凝土界面，使得工程质量的掌控更加客观化，可视化，有效的监测和控制混凝土在水下的灌注位置，避免造成混凝土资源的浪费，降低了项目施工成本和项目建设成本，解决了因为超灌造成的多余混凝土弃块的环境污染问题。2、本专利技术提供的一种混凝土界面监测装置，体积较小，方便转场携带，在监测过程中不影响整体的施工过程；同时装置控制过程简单、方便，现场学习，快速上手，而且不需要施工人员过多操控，极大的提高了装置的应用范围。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种混凝土界面监测装置的主要结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种混凝土界面监测装置的部分结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种混凝土界面监测装置的整体结构示意图；图4为本专利技术实施例中混凝土界面的上升速度大于浮球的上升速度时的状态图；图5为本专利技术实施例中混凝土界面的上升速度小于浮球的上升速度时的状态图；图6为本专利技术实施例提供的一种混凝土界面监测装置的使用状态图。附图标记说明：10-浮球，11-连接绳，12-收放机构，120-卷线器，121-驱动件，122-连接轴，123-第一按钮开关，124-第二按钮开关，125-第一联轴器，126-第二联轴器，200-传感器，201-处理器，30-报警器，31-显示屏，32-保护壳，33-船形开关，34-圆形通孔，35-座板，36-电源线，40-混凝土，41-泥浆，42-钢筋笼，43-钢护筒，44-漏斗导管。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土界面监测装置，其特征在于，包括：/n浮球(10)，其密度小于混凝土密度且大于泥浆的密度，所述浮球(10)通过连接绳(11)连接有收放机构(12)，以改变所述连接绳(11)的收放长度；/n调控机构，与所述收放机构(12)连接，以使所述连接绳(11)的拉力值在阈值范围内，所述阈值范围为当所述浮球(10)处于所述混凝土(40)和泥浆(41)的交界面上时所述连接绳(11)的拉力范围值。/n

【技术特征摘要】
1.一种混凝土界面监测装置，其特征在于，包括：
浮球(10)，其密度小于混凝土密度且大于泥浆的密度，所述浮球(10)通过连接绳(11)连接有收放机构(12)，以改变所述连接绳(11)的收放长度；
调控机构，与所述收放机构(12)连接，以使所述连接绳(11)的拉力值在阈值范围内，所述阈值范围为当所述浮球(10)处于所述混凝土(40)和泥浆(41)的交界面上时所述连接绳(11)的拉力范围值。


2.如权利要求1所述的混凝土界面监测装置，其特征在于，所述收放机构(12)包括：
卷线器(120)，所述连接绳(11)缠绕于所述卷线器(120)的外周。


3.如权利要求2所述的混凝土界面监测装置，其特征在于，所述收放机构(12)还包括：
驱动件(121)，与所述卷线器(120)连接，以使所述卷线器(120)绕其中心轴正转或反转。


4.如权利要求3所述的混凝土界面监测装置，其特征在于，所述驱动件(121)为步进电机，所述卷线器(120)的轴心通过一连接轴(122)与所述步进电机的输出轴固定连接。


5.如权利要求4所述的混凝土界面监测装置，其特征在于，所述调控机构包括：
传感器(200)，与所述连接绳(11)连接，用于监测所述连接绳(11)的拉力值；
处理器(201)，与所述传感器(200)及步进电机分别信号连接，用于通过所述拉力值控制所述步进电机的转向及转动圈数。


6.如权利要求5所述的混凝土界面监测装置，其特征在于，所述传感器(200)为扭矩传感器，所述扭矩传感器连接于所述步进电机的输出轴和所述连接轴(122)之间，所述扭矩传感器通过监测所述连接轴(122)的扭矩进而间接监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹秋元，佟志峰，许开来，张德祥，樊学栋，陈斌，陈秀明，杜坚，周旭，范利峰，张宏，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15