一種灌注樁孔壁溶洞探測器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種灌注樁孔壁溶洞探測器，它包括探測支架，觸探手臂、手臂張緊控制裝置和手臂信號采送裝置，探測支架的同一截面上均勻設有若干支觸探手臂，觸探手臂通過手臂張緊控制裝置調節(jié)張緊程度，通過手臂信號采送裝置采集數(shù)據(jù)信號并向外傳輸數(shù)據(jù)信號。壓力傳感器與孔壁接觸并產(chǎn)生壓力，連續(xù)觀察和記錄壓力傳感器顯示的壓力值。本實用新型能有效探測孔壁溶洞位置及大小，為樁孔中溶洞的處理提供資料，有利于提高成樁質量；且本實用新型結構簡單，操作方便，重量輕，適合人工操作，探測速度快，成本低；特別適用于溶洞口位于泥漿以下的情況。
【專利說明】
一種灌注樁孔壁溶洞探測器
技術領域
[0001]本實用新型屬于建筑施工技術領域，涉及一種揭露到溶洞的灌注粧施工設備，特別涉及一種灌注粧孔壁溶洞探測器。
【背景技術】
[0002]鋼筋混凝土灌注粧的施工方法是:確定孔位、成孔、下鋼筋籠、灌注混凝土。對于在巖溶地區(qū)，灌注粧孔壁出現(xiàn)溶洞時，需要確定溶洞在孔壁的具體位置和大小，并要對溶洞進行預先處理，只有這樣才能保證灌注粧施工質量。確定溶洞在孔壁的位置及大小是有效處理溶洞的前提。目前，在施工過程中確定灌注粧孔壁溶洞位置及大小的方法主要有三種:
[0003]第一種方法是，在灌注粧成孔過程中都要采用泥漿護壁和清渣，可根據(jù)泥漿漏失情況判斷溶洞的位置。如果成孔過程中發(fā)現(xiàn)泥漿突然大量漏失或無法正常返漿，表明此深度位置揭露到溶洞，至于溶洞大小則難以判定。
[0004]第二種方法是，對于鉆孔灌注粧，可根據(jù)鉆桿掉落情況可初步判定溶洞位置及大小。如果在鉆進成孔過程中出現(xiàn)鉆桿掉落現(xiàn)象，表明此深度孔底揭露到溶洞，根據(jù)鉆桿掉落長度可大致估算溶洞的大小。該方法不適用于沖擊成孔的灌注粧孔。
[0005]第三種方法是，灌注粧粧孔成孔后，用電視測井方法確定粧孔洞位置和大小，即直接通過井下電視成像的方法觀測孔壁溶洞，如果采用可見光電視測井，只適用于干孔或清水孔，對孔內有泥漿時無法達到預期效果，如果用超聲電視測井方法，由于孔內泥漿含有大量較大碎肩顆粒以及粧孔孔徑也較大，很難得到清晰圖像，所以難以準確判斷溶洞位置及大小。
[0006]施工過程中，精確確定灌注粧孔壁溶洞位置及大小非常重要；因此有必要研究一種更精確的探測設備。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型目的就在于通過采用多手臂觸探器，利用觸探手臂前端壓力傳感器與孔壁接觸所產(chǎn)生壓力的變化來確定孔壁是否存在溶洞，如果觸探手臂前端固定的壓力傳感器顯示壓力突然減少為零，可判定該觸探手臂觸碰位置有溶洞等洞穴存在，從而提供了一種灌注粧孔壁溶洞探測器。
[0008]本實用新型技術方案如下所示:
[0009]—種灌注粧孔壁溶洞探測器，它包括探測支架，觸探手臂、手臂張緊控制裝置和手臂信號采送裝置，探測支架的同一截面上均勻設有若干支觸探手臂，觸探手臂通過手臂張緊控制裝置調節(jié)張緊程度，通過手臂信號采送裝置采集數(shù)據(jù)信號并向外傳輸數(shù)據(jù)信號。
[0010]進一步，探測支架包括中心筒，手臂張緊控制裝置包括手臂控制索和拉力彈簧，手臂信號采送裝置包括設置在觸探手臂前端的壓力傳感器和設置在觸探手臂內的壓力數(shù)據(jù)線。
[0011]進一步，中心筒處于灌注粧孔壁溶洞探測器的中央位置，觸探手臂的后端通過固定鉸支座與中心筒的筒壁連接，觸探手臂臂身向上與手臂控制索連接，臂身向下與拉力彈簧連接。
[0012]進一步，探測支架還包括外支架，外支架位于中心筒的外圍并通過上下兩端與中心筒固定連接，外支架上設有若干個導槽，導槽與觸探手臂的位置一一對應，觸探手臂穿過導槽。
[0013]進一步，中心筒為上下兩端開口的空心長筒狀，中心筒的上端與提放繩連接；中心筒筒壁向下依次設有若干上槽形通孔和若干固定鉸支座，若干上槽形通孔和若干固定鉸支座分別處于同一截面上并均勻設置，上槽形通孔與固定鉸支座在豎直方向上一一對應。
[0014]進一步，導槽上下槽邊對觸探手臂進行限位，限制觸探手臂的收攏狀態(tài)和水平張開狀態(tài)。
[0015]進一步，所述手臂控制索由線芯和線套組成，線芯的一端與觸探手臂臂身連接，線芯穿過上槽形通孔，由中心筒上端出去并與地面控制手柄連接;線套的一端固定在中心筒內壁，另一端固定在地面控制手柄基座上。
[0016]進一步，上槽形通孔上端孔口設有定滑輪，線芯繞過定滑輪，線套位于定滑輪后側;優(yōu)選:壓力傳感器2與連接兩個滾輪的輪軸連接。
[0017]進一步，所述觸探手臂為空心桿狀，觸探手臂的底端通過設置在固定鉸支座周邊的下槽形通孔穿過中心筒壁并延伸到中心筒的內腔，壓力傳感器的壓力數(shù)據(jù)線置于觸探手臂空腔內并從觸探手臂底端出來進入中心筒內腔，由中心筒上端出去并與地面壓力顯示屏連接。
[0018]進一步，所述中心筒的下端連接有配重砣，中心筒的橫截面為圓形或多邊形，提放繩上有刻度標記，觸探手臂臂身向下通過拉力彈簧與固定鉸支座下方的中心筒筒壁連接。
[0019]本實用新型的有益效果是:
[0020](I)可靠性高，在灌注混凝土前，多手臂觸探器上的觸探手臂與孔壁之間壓力的變化可直觀準確的探測出粧孔孔壁上溶洞口的位置及大小，為在灌注混凝土前進行預先處理提供可靠資料，有利于保證成粧質量；
[0021](2)操作方便，成本低，用時少；本實用新型采用的多手臂觸探器結構簡單，重量輕，易于人工操作，方便快捷，可反復探測和使用；
[0022](3)不受泥漿限制，適用于溶洞口位于泥漿面以下的情況。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型實施例1的灌注粧孔壁溶洞探測結構縱剖面示意圖。
[0024]圖2是本實用新型實施例1的灌注粧孔壁溶洞探測結構橫剖面示意圖。
[0025]圖3是本實用新型灌注粧孔壁溶洞探測器結構側面示意圖。
[0026]圖4是本實用新型灌注粧孔壁溶洞探測器結構俯視示意圖。
[0027]附圖標記:觸探手臂I，臂1-1，臂1-2，臂1-3，臂1_4，臂1_5，臂1_6，壓力傳感器2，固定鉸支座3，拉力彈簧4，手臂控制索5，定滑輪6，導槽7，中心筒8，壓力數(shù)據(jù)線9，提放繩10。
【具體實施方式】
[0028]本實用新型通過下面的實施例可以對本實用新型作進一步的描述，然而，本實用新型的范圍并不限于下述實施例。
[0029]實施例1:
[0030]如圖3、4所示，該實施例中所用的灌注粧孔壁溶洞探測器為多手臂觸探器。多手臂觸探器主要由六只觸探手臂1、壓力傳感器2、固定鉸支座3、拉力彈簧4、手臂控制索5、中心筒8、外支架、提放繩1組成。
[0031 ]中心筒8是上下開口的金屬圓形筒體，其直徑為100mm，長度為700mm，上端與提放繩1連接，繩上有深度標記，最小分度值為10cm。
[0032]距離下端200mm處中心筒8沿圓周方向均勻設有六個下槽形通孔(每只觸探手臂I對應一個下槽形通孔)，固定鉸支座3固定在下槽形通孔外側，下槽形通孔大小比觸探手臂I橫截面積稍大，觸探手臂I的后端與固定鉸支座3鉸接，觸探手臂I可繞固定鉸支座3在豎直面內轉動。觸探手臂I為空心桿狀，觸探手臂I的底端通過下槽形通孔穿過中心筒壁并延伸到中心筒8的內腔，壓力傳感器2的壓力數(shù)據(jù)線9置于觸探手臂I空腔內并從觸探手臂I底端出來進入中心筒8內腔，由中心筒8上端出去并與地面壓力顯示屏連接。
[0033]觸探手臂I的前端與壓力傳感器2固定連接，對于直徑800mm的粧孔，觸探手臂I長度為500mm(大于粧孔半徑400mm減去中心筒8半徑50mm)，在無溶洞的完整孔壁，觸探手臂I在觸探孔壁時與水平線呈約45°的夾角，一般要求此夾角為30°?45°，以便孔壁粗糙或粧孔直徑局部有所變化時(工程實踐中一般會變大一些)，觸探手臂I前端與孔壁也能保持正常觸碰并產(chǎn)生壓力。
[0034]外支架的長度方向與中心筒8平行并相距100mm，上下端固定在中心筒8上，外支架上設有六個導槽7。導槽7長300mm，觸探手臂I能在導槽7的底端邊緣與固定鉸支座3之間處于水平位置。導槽7與觸探手臂I的位置一一對應，觸探手臂I穿過導槽7并與固定鉸支座3鉸接。
[0035]每個觸探手臂I下面均有一個拉力彈簧4，拉力彈簧4一端與中心筒8連接，連接點位于固定鉸支座3下方10mm處，另一端與觸探手臂I連接，連接點位于導槽7與中心筒壁之間靠近導槽7—側，在拉力彈簧4拉力作用和導槽7的限制下，觸探手臂I始終趨于繞固定鉸支座3在豎直平面內上下轉動，轉動的最低位置為水平狀，此時多手臂觸探器直徑最大。
[0036]手臂控制索5為由線芯和線套組成的自行車剎車線，線芯一端連接在觸探手臂I中間部位，中心筒8上距離固定鉸支座3向上300mm處均勻分布六個上槽形通孔(每只觸探手臂I對應一個上槽形通孔)，上槽形通孔內壁上邊緣處固定有定滑輪6，上槽形通孔的布置與固定鉸支座3相同，手臂控制線5的線芯與觸探手臂I連接后穿過導槽7和中心筒8的上槽形通孔并繞過定滑輪由中心筒8上端出去與地面拉線控制手柄連接，而線套的一端固定在中心筒8內壁定滑輪附近，另一端固定在地面拉線控制手柄基座上。通過地面拉線控制手柄可拉緊或放松手臂控制線5，從而達到收攏所有觸探手臂I使多手臂觸探器呈收攏狀態(tài)或張開所有觸探手臂I使多手臂觸探器呈張開測試狀態(tài)。
[0037]壓力傳感器2固定在觸探手臂I前端，壓力數(shù)據(jù)線9由觸探手臂I內經(jīng)中心筒8內腔傳至地面顯示屏。為了使壓力傳感器2能在粗糙孔壁上滑動并有效測試到孔壁施加的壓力，壓力傳感器2通過兩個滾輪與孔壁接觸，壓力傳感器2直接與連接兩個滾輪的輪軸連接。
[0038]本實施例的灌注粧孔壁溶洞探測方法如下:
[0039]如圖1一2所示，在按設計要求確定灌注粧孔位并進行成孔作業(yè)，粧孔為等直徑圓柱體，孔徑800mm，孔深20m，成孔后即可進行孔壁溶洞探測作業(yè)。
[0040]多手臂式灌注粧孔壁溶洞探測器為六臂觸探器，六只觸探手臂I分別編號為臂1-1、臂1-2、臂1-3、臂1-4、臂1-5、和臂1-6。中心筒8直徑為100mm，外支架距離中心筒8為100mm，觸探手臂I長500mm，外支架上的導槽7長250mm，中心筒壁上槽形通孔中固定的定滑輪距離下方固定鉸支座3為290mm。
[0041]當觸探手臂I在與孔壁接觸的探測時處于張開狀態(tài)，觸探手臂I與水平線成約45°的夾角，如此，在粧孔孔徑小于IlOOmm的情況下觸探手臂I均可觸探到孔壁。因為在工程實踐中，粧孔孔徑總會有所差異(往往會大一些)，這樣是為了增加觸探器的適用能力。在觸探手臂I呈收攏狀態(tài)時，觸探手臂I與中心筒8(即豎直方向)成約20?30°的夾角，此時多手臂觸探器最大直徑約450?500mm，便于上提多手臂觸探器。
[0042]在下放多手臂觸探器前先拉緊手臂控制索5使六只觸探手臂I呈收攏狀，其最大直徑450mm，小于粧孔直徑800mm，先提著提放繩10從孔中心位置將多手臂觸探器放入粧孔內約一米深的位置(孔口一米深度范圍內沒有溶洞)，松開各手臂控制索5，六只觸探手臂I在其下方拉力彈簧4的拉力作用下呈張開狀態(tài)，觸探手臂I前端固定的壓力傳感器2與孔壁接觸，孔壁給壓力傳感器2施加壓力，壓力大小通過壓力數(shù)據(jù)線9傳輸?shù)降孛骘@示屏，借助多手臂觸探器自身重量不斷下放多手臂觸探器，連續(xù)觀察記錄顯示屏上各觸探手臂I壓力值。并比較各觸探手臂之間和同一觸探手臂的壓力值變化情況。如果各觸探手臂壓力值相差不大，同一觸探手臂的壓力值變化也不大，表明孔壁沒有溶洞存在，傳感器壓力值有所波動是局部孔徑差異或孔壁粗糙的原因，不表示溶洞的存在。相反，如果某些觸探手臂壓力值如臂1-2和臂1-3的壓力值突然減少為零，記下此時提放繩10上標記的深度如Sm，表明從Sm深度開始在臂1-2和臂1-3經(jīng)過方位的孔壁有溶洞存在，該深度是溶洞口上邊緣位置。繼續(xù)下放多手臂觸探器，如果臂1-2、臂1-3對應的壓力值增大到?jīng)]有溶洞時的大小并和其他觸探手臂壓力值相當時，此時提放繩10標記深度為溶洞口下邊緣位置。
[0043]如果要更精確確定溶洞位置，可拉緊手臂控制索5收攏各觸探手臂I，使多手臂觸探器呈收攏狀態(tài)，上提多手臂觸探器到Sm以上位置并將觸探器轉動30° (因為兩觸探手臂之間夾角為60°，轉動此角度的一半)，放松手臂控制索5，使觸探手臂I呈張開的觸探狀態(tài)，重新下放多手臂觸探器，讓觸探手臂I觸探第一次下放時兩觸探手臂中間位置，同樣根據(jù)上述壓力值變化情況判斷孔壁溶洞上下邊緣位置，由于加密孔壁觸探密度，從而提高探測溶洞的精度。
[0044]如果多手臂觸探器下放到粧孔孔底完成探測任務并需要上提多手臂觸探器時，拉緊手臂控制索5，收緊各觸探手臂1，使多手臂觸探器呈收攏狀態(tài)，上提提放繩10即可提出多手臂觸探器，完成溶洞探測作業(yè)。
【主權項】
1.一種灌注粧孔壁溶洞探測器，它包括探測支架，觸探手臂(I )、手臂張緊控制裝置和手臂信號采送裝置，其特征在于，探測支架的同一截面上均勻設有若干支觸探手臂(I)，觸探手臂(I)通過手臂張緊控制裝置調節(jié)張緊程度，通過手臂信號采送裝置采集數(shù)據(jù)信號并向外傳輸數(shù)據(jù)信號。2.根據(jù)權利要求1所述的一種灌注粧孔壁溶洞探測器，其特征在于，探測支架包括中心筒(8)，手臂張緊控制裝置包括手臂控制索(5)和拉力彈簧(4)，手臂信號采送裝置包括設置在觸探手臂(I)前端的壓力傳感器(2)和設置在觸探手臂(I)內的壓力數(shù)據(jù)線(9)。3.根據(jù)權利要求2所述的一種灌注粧孔壁溶洞探測器，其特征在于，中心筒(8)處于灌注粧孔壁溶洞探測器的中央位置，觸探手臂(I)的后端通過固定鉸支座(3)與中心筒(8)的筒壁連接，觸探手臂(I)臂身向上與手臂控制索(5)連接，臂身向下與拉力彈簧(4)連接。4.根據(jù)權利要求2或3所述的一種灌注粧孔壁溶洞探測器，其特征在于，探測支架還包括外支架，夕卜支架位于中心筒(8)的外圍并通過上下兩端與中心筒(8)固定連接，夕卜支架上設有若干個導槽(7)，導槽(7)與觸探手臂(I)的位置一一對應，觸探手臂(I)穿過導槽(7)。5.根據(jù)權利要求4所述的一種灌注粧孔壁溶洞探測器，其特征在于，中心筒(8)為上下兩端開口的空心長筒狀，中心筒(8 )的上端與提放繩(1 )連接；中心筒(8 )筒壁向下依次設有若干上槽形通孔和若干固定鉸支座(3)，若干上槽形通孔和若干固定鉸支座(3)分別處于同一截面上并均勻設置，上槽形通孔與固定鉸支座(3)在豎直方向上一一對應。6.根據(jù)權利要求4所述的一種灌注粧孔壁溶洞探測器，其特征在于，導槽(7)上下槽邊對觸探手臂(I)進行限位，限制觸探手臂(I)的收攏狀態(tài)和水平張開狀態(tài)。7.根據(jù)權利要求4所述的一種灌注粧孔壁溶洞探測器，其特征在于，所述手臂控制索(5)由線芯和線套組成，線芯的一端與觸探手臂(I)臂身連接，線芯穿過上槽形通孔，由中心筒(8)上端出去并與地面控制手柄連接;線套的一端固定在中心筒內壁，另一端固定在地面控制手柄基座上。8.根據(jù)權利要求4所述的一種灌注粧孔壁溶洞探測器，其特征在于，上槽形通孔上端孔口設有定滑輪(6)，線芯繞過定滑輪(6)，線套位于定滑輪(6)后側;壓力傳感器(2)與連接兩個滾輪的輪軸連接。9.根據(jù)權利要求4所述的一種灌注粧孔壁溶洞探測器，其特征在于，所述觸探手臂(I)為空心桿狀，觸探手臂(I)的底端通過設置在固定鉸支座(3)周邊的下槽形通孔穿過中心筒壁并延伸到中心筒(8)的內腔，壓力傳感器(2)的壓力數(shù)據(jù)線(9)置于觸探手臂(I)空腔內并從觸探手臂(I)底端出來進入中心筒(8)內腔，由中心筒(8)上端出去并與地面壓力顯示屏連接。10.根據(jù)權利要求4所述的一種灌注粧孔壁溶洞探測器，其特征在于，所述中心筒(8)的下端連接有配重砣，中心筒(8)的橫截面為圓形或多邊形，提放繩(10)上有刻度標記，觸探手臂(I)臂身向下通過拉力彈簧(4)與固定鉸支座(3)下方的中心筒筒壁連接。
【文檔編號】E02D33/00GK205421364SQ201620225994
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】侯龍清, 徐紅梅
【申請人】東華理工大學