本實(shí)用新型涉及工程技術(shù)中鉆孔灌注樁成孔或地下連續(xù)墻成槽施工質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測裝置。

背景技術(shù)：

鉆孔灌注樁成孔的孔徑、孔斜(垂直度)、孔深和沉渣厚度是評價(jià)樁孔施工質(zhì)量的四個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2011》、天津地方規(guī)范《鉆孔灌注樁成孔、地下連續(xù)墻成槽檢測技術(shù)規(guī)程DB/T29-112-2010》和江蘇省地方規(guī)范《鉆孔灌注樁成孔、地下連續(xù)墻成槽質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)程DGJ32TJ 117-2011》等規(guī)范均對此作了明確規(guī)定。

其中，在現(xiàn)有技術(shù)中，孔徑和孔斜通常采用一種檢測設(shè)備進(jìn)行檢測，如超聲波成孔檢測設(shè)備，沉渣厚度采用另一種檢測設(shè)備進(jìn)行檢測，如電參量法或測針測餅法沉渣厚度檢測儀。在工程實(shí)際檢測中，成孔施工完成后，先用成孔檢測設(shè)備對孔徑孔斜進(jìn)行檢測，然后再換用沉渣厚度檢測設(shè)備檢測孔底沉渣厚度。這樣，要完成一次完整的成孔施工質(zhì)量檢測任務(wù)，需要準(zhǔn)備多套不同設(shè)備，在檢測過程中，不同設(shè)備之間的更換需耗費(fèi)更多的時(shí)間，影響施工進(jìn)度。

此外，現(xiàn)有的孔底沉渣厚度檢測方法包括帶傾角測量的測針測餅法，該方法采用傾角傳感器實(shí)時(shí)測定探頭的傾斜角度并上傳到檢測儀器，實(shí)時(shí)顯示傾角-探針伸出長度曲線，從傾角曲線上尋找角度突然變大的拐點(diǎn)，拐點(diǎn)對應(yīng)的探針伸出長度即為沉渣厚度，沒有拐點(diǎn)出現(xiàn)即判定為沉渣厚度超出了探針檢測范圍。但是該方法存在如下不足：當(dāng)沉渣表面很平整時(shí)，測針抵住硬巖并將探頭頂起，若探頭不明顯傾斜，傾角曲線無明顯變化拐點(diǎn)，此時(shí)會誤判為沉渣厚度超出了探針檢測范圍；當(dāng)沉渣表面很不平整時(shí)，探頭起始傾斜角度就很大，探頭在傾斜狀態(tài)下工作時(shí)，測針稍遇阻力即會使探頭傾斜角度更大，在傾角曲線上會誤判為已經(jīng)達(dá)到沉渣下表面。因而該方法測量結(jié)果既不可靠也不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要提供一種既能提高成孔檢測效率，又能提高孔徑、孔斜和沉渣厚度檢測準(zhǔn)確性和可靠性的成孔成槽多參數(shù)綜合檢測裝置。

一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測裝置，包括檢測探頭、通過電纜與檢測探頭連接的地面電纜絞車、通過信號線與地面電纜絞車連接的地面主機(jī)；

檢測探頭包括密封腔體組件、電機(jī)組件、探針組件、探頭電路板和超聲波換能器；

密封腔體組件包括從下到上依次同軸設(shè)置的腔底盤、腔體、腔體蓋；腔體蓋的頂部設(shè)有用于固定電纜一端的固定孔，腔體蓋與腔體的頂部密封連接；腔體的底部設(shè)有底部固定座，底部固定座的下側(cè)通過動密封螺母與腔底盤密封連接；

電機(jī)組件包括軸承座、電機(jī)、第一齒輪；軸承座的兩端通過連接件與腔體內(nèi)壁固定；電機(jī)固定于軸承座上，且電機(jī)的動力輸出端與設(shè)于軸承座上方的第一齒輪軸連接；

探針組件包括探針、牽引螺母、絲桿、第二齒輪、兩個(gè)導(dǎo)向軸；探針設(shè)置在牽引螺母底部，探針依次穿過并伸出底部固定座、動密封螺母和腔底盤；牽引螺母與絲桿同軸套合；絲桿的軸承部固定在軸承座上，絲桿的頂部通過設(shè)于軸承座上方的第二齒輪與第一齒輪嚙合；兩根導(dǎo)向軸與絲桿平行設(shè)置，且導(dǎo)向軸的一端固定在軸承座上，導(dǎo)向軸的另一端固定在動密封螺母的限位孔內(nèi)；牽引螺母兩側(cè)的限位凸起與兩根導(dǎo)向軸滑動配合；

探頭電路板的一端固定在腔體蓋內(nèi)側(cè)，且探頭電路板設(shè)于軸承座的另一側(cè)；探頭電路板包括控制單元、傾角傳感器、電流A/D轉(zhuǎn)換器、RS485接口、電源模塊；電源模塊分別與控制單元、電機(jī)電連接；電流A/D轉(zhuǎn)換器一端與電機(jī)電連接，電流A/D轉(zhuǎn)換器另一端與控制單元電連接；傾角傳感器與控制單元電連接；控制單元通過與RS485接口電連接的電纜接收地面主機(jī)的控制信號和向地面主機(jī)傳輸傾角信號和電機(jī)工作電流信號；控制單元的輸出端與電機(jī)的控制端電連接；其中，電機(jī)工作電流的相對變化等效于探針?biāo)軌毫Φ南鄬ψ兓?/p>

超聲波換能器設(shè)于腔體的側(cè)壁上，且超聲波換能器通過電纜的信號線與地面主機(jī)電連接。

采用本實(shí)用新型的成孔成槽多參數(shù)綜合檢測裝置，能在檢測探頭從孔口下放到孔底的過程中啟動孔徑孔斜檢測功能，通過超聲波換能器測定不同深度位置的孔徑和孔斜，能在檢測探頭下放到孔底后啟動沉渣厚度檢測功能，通過同步測定檢測探頭的傾角和探針壓力，兩者相互驗(yàn)證，提高了沉渣下分界面判定的可靠性和準(zhǔn)確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了下放一次檢測探頭即可完成成孔成槽多參數(shù)檢測功能，提高了檢測效率和準(zhǔn)確性。另外，通過探頭傾角參量來判斷探頭的初始狀態(tài)，并對探頭初始狀態(tài)做出調(diào)整，可保證探針垂直向下伸出，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性；將探針絲桿與電機(jī)平行設(shè)置，大大減小了探頭的長度，有利于增大沉渣厚度檢測的量程范圍；將電機(jī)工作電流等效于探針?biāo)軌毫?，簡化了探頭結(jié)構(gòu)，提高了探頭工作可靠性和準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型成孔成槽多參數(shù)綜合檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為檢測探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中I處放大圖；

圖4為檢測探頭的剖面圖；

圖5為探頭電路板的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6A為壓力-探針伸出長度曲線；

圖6B為傾角-探針伸出長度曲線。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型提供一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測裝置，如圖1所示，包括：檢測探頭100、地面主機(jī)200和地面電纜絞車300，檢測探頭100通過電纜400與地面電纜絞車300連接，地面電纜絞車300通過信號線與地面主機(jī)200連接。

如圖1至4所示，檢測探頭100包括密封腔體組件101、電機(jī)組件102、探針組件103、探頭電路板104和超聲波換能器105。具體的，密封腔體組件101包括從下到上依次同軸設(shè)置的腔底盤1011、腔體1012、腔體蓋1014。腔體蓋1014的頂部設(shè)有用于固定電纜400一端的固定孔1016。腔體蓋1014與腔體1012的頂部密封連接。腔體1012的底部設(shè)有底部固定座1017，底部固定座1017的下側(cè)通過動密封螺母1013與腔底盤1011密封連接。優(yōu)選的，腔體蓋1014的上方一側(cè)設(shè)有與電纜400的防水插頭連接的防水插座1015。

電機(jī)組件102包括軸承座1021、電機(jī)1022、第一齒輪1023。軸承座1021的兩端通過連接件與腔體1012內(nèi)壁固定。電機(jī)1022固定于軸承座1021上，且電機(jī)1022的動力輸出端與設(shè)于軸承座上方的第一齒輪1023軸連接。

探針組件103包括探針1031、牽引螺母1032、限位開關(guān)觸頭1033、絲桿1034、上限位開關(guān)1035、下限位開關(guān)1036、下限位開關(guān)固定座1037、第二齒輪1038、兩個(gè)導(dǎo)向軸1039。探針1031設(shè)置在牽引螺母1032底部，探針1031依次穿過并伸出底部固定座1017、動密封螺母1013和腔底盤1011。牽引螺母1032與絲桿1034同軸套合，且牽引螺母1032的上方設(shè)有限位開關(guān)觸頭1033。絲桿1034的軸承部固定在軸承座1021上，絲桿1034的頂部通過設(shè)于軸承座(1021)上方的第二齒輪1038與第一齒輪1023嚙合。兩根導(dǎo)向軸1039與絲桿1034同軸套合，且導(dǎo)向軸1039的一端固定在軸承座1021上，導(dǎo)向軸1039的另一端固定在動密封螺母1013的限位孔內(nèi)。牽引螺母1032兩側(cè)的限位凸起與兩根導(dǎo)向軸1039滑動配合。上限位開關(guān)1035的一端固定在軸承座1021底部。下限位開關(guān)固定座1037設(shè)于底部固定座1017同軸套合。下限位開關(guān)固定座1037上設(shè)有與上限位開關(guān)1035相對設(shè)置的下限位開關(guān)1036。

優(yōu)選的，動密封螺母1013內(nèi)設(shè)有壓入式密封圈和壓緊螺母，探針1031在密封圈內(nèi)來回運(yùn)動不漏水。具體的，探針1031與密封腔體組件101的動密封采用O型密封圈與唇形壓入式密封圈結(jié)合方式，通過調(diào)節(jié)唇形壓入式密封圈壓緊螺母的松緊程度來調(diào)節(jié)動密封的等級，提高密封腔體組件101的防水性能。唇形壓入式密封圈前端的O型密封圈作為第一層密封既可增強(qiáng)防水性能，又可阻擋泥漿細(xì)沙對唇形密封圈的損傷，提高動密封的防水效果和使用壽命。

探頭電路板104的一端固定在腔體蓋1014內(nèi)側(cè)，且探頭電路板104設(shè)于軸承座1021的另一側(cè)。如圖5所示，探頭電路板104包括控制單元1041、傾角傳感器1042、電流A/D轉(zhuǎn)換器1043、RS485接口1044、電源模塊1045。電源模塊1045分別與控制單元1041、電機(jī)1022電連接。電流A/D轉(zhuǎn)換器1043的一端與電機(jī)1022電連接，電流A/D轉(zhuǎn)換器1043另一端與控制單元1041電連接。傾角傳感器1042與控制單元1041電連接?？刂茊卧?041通過與RS485接口電連接的電纜400接收地面主機(jī)200的控制信號和向地面主機(jī)200傳輸實(shí)時(shí)測定的傾角信號和電機(jī)工作電流信號。其中，RS485接口通過RS485雙絞線與防水插座1015電連接?？刂茊卧?041與上限位開關(guān)1035、下限位開關(guān)1036電連接?？刂茊卧?041的輸出端與電機(jī)1022的控制端電連接。當(dāng)限位開關(guān)觸頭1033觸碰下限位開關(guān)1036或上限位開關(guān)1035時(shí)，控制單元1041控制電機(jī)1022停止工作。控制單元1041通過控制電機(jī)1022工作控制探針以恒定速度V伸出，同時(shí)控制單元1041記錄電機(jī)開始工作到探針觸碰下限位開關(guān)1036之間的時(shí)間，即探針伸出時(shí)間T。探針伸出長度即為恒定速度V乘以探針伸出時(shí)間T。由于探針受到阻力后，電機(jī)的輸出功率增大，與此對應(yīng)的，電機(jī)的輸入功率也增大，電機(jī)的工作電流也增大，因此，探針?biāo)軌毫νㄟ^測定探頭電機(jī)工作電流得到，也就是說，電機(jī)工作電流的相對變化等效于探針?biāo)軌毫Φ南鄬ψ兓?。地面主機(jī)200實(shí)時(shí)顯示壓力-探針伸出長度曲線和傾角-探針伸出長度曲線。根據(jù)圖6A、6B分別所示的壓力-探針伸出長度曲線、傾角-探針伸出長度曲線，當(dāng)探針伸出長度為94mm時(shí)，傾角和壓力突變，則判定沉渣厚度為94mm。

超聲波換能器105設(shè)置在腔體1012的側(cè)壁上。超聲波換能器通過電纜400的信號線與地面主機(jī)200電連接。如圖2所示，超聲波換能器105為多個(gè)，多個(gè)超聲波換能器105沿腔體1012側(cè)壁底部同一周向成對設(shè)置，或沿腔體1012側(cè)壁底部不同高度的周向成對設(shè)置。

其中，地面電纜絞車既可為電動絞車，也可為手動絞車。電纜絞車帶有電纜下放深度檢測功能和下限位功能。探頭下放到孔底沉渣表面后電纜松弛，觸動電纜絞車的下限位開關(guān)，電纜絞車停止電纜下放。

使用本實(shí)用新型的壓力-傾角式沉渣測厚儀進(jìn)行沉渣厚度測量的具體步驟如下：

步驟(1)：將檢測探頭的防水插座連接到與電纜絞車連接的電纜的防水插頭上，電纜絞車通過信號線與地面主機(jī)連接；并設(shè)置地面主機(jī)參數(shù)。

其中，地面主機(jī)參數(shù)包括但不限于：設(shè)計(jì)孔深、設(shè)計(jì)孔徑、超聲波發(fā)射功率、探針最大運(yùn)動行程。

步驟(2)：地面主機(jī)控制電纜絞車下放檢測探頭，并記錄檢測探頭下放深度。

步驟(3)：在探頭下放過程中，地面主機(jī)按照設(shè)定的深度間隔或時(shí)間間隔自動控制超聲波換能器沿水平方向發(fā)射超聲波，超聲波換能器同步接收同側(cè)孔壁反射回的超聲波信號，并轉(zhuǎn)換成電信號，通過電纜傳輸至地面主機(jī)。

其中，地面主機(jī)根據(jù)反射的超聲波信號實(shí)時(shí)調(diào)整超聲波換能器通道的信號增益，衰減噪聲，增強(qiáng)孔壁的反射信號。

步驟(4)：地面主機(jī)對電信號進(jìn)行顯示、存儲、分析和處理，確定孔壁反射信號返回時(shí)間，計(jì)算該側(cè)超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離。

具體的，地面主機(jī)對電信號進(jìn)行程控放大、數(shù)字濾波、對數(shù)放大等預(yù)處理過程，將經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行顯示、存儲、分析和處理。地面主機(jī)根據(jù)回波波形確定孔壁反射信號返回時(shí)間，計(jì)算該側(cè)超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離。

步驟(5)：探頭上的多個(gè)超聲波換能器在同一深度位置依次完成一次超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離測定后，計(jì)算所述深度位置的孔徑和孔斜，直至檢測探頭到達(dá)孔底。

具體的，當(dāng)探頭到達(dá)孔底，電纜絞車下限位開關(guān)動作，探頭停止下放，下行孔徑檢測結(jié)束。

步驟(6)：判斷是否檢測沉渣厚度；如果是，轉(zhuǎn)入步驟(7)；如果否，轉(zhuǎn)入步驟(10)。

步驟(7)：地面主機(jī)向檢測探頭的控制單元發(fā)送啟動測量信號，并開始記錄探針伸出時(shí)間；控制單元接收啟動信號后控制檢測探頭內(nèi)的電機(jī)工作，使探針以恒定速度伸出；控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)測檢測探頭的傾角和電機(jī)工作電流，并傳輸至地面主機(jī)。

步驟(8)：地面主機(jī)實(shí)時(shí)顯示探頭壓力-探針伸出長度曲線和傾角-探針伸出長度曲線；其中，電機(jī)工作電流的相對變化等效于探針?biāo)軌毫Φ南鄬ψ兓惶结樕斐鲩L度等于探針伸出時(shí)間乘以恒定速度。

步驟(9)：探針抵達(dá)沉渣底部的硬巖層時(shí)，探針伸出受阻并將檢測探頭慢慢頂起，電機(jī)負(fù)載驟然增大，電機(jī)工作電流也突然增大，檢測探頭的傾角也開始增大，地面主機(jī)的探頭壓力-探針伸出長度曲線和傾角-探針伸出長度曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)；同時(shí)出現(xiàn)的拐點(diǎn)處對應(yīng)的探針伸出長度即為沉渣厚度。

步驟(10)：參數(shù)檢測結(jié)束。

進(jìn)一步的，沉渣厚度檢測完成后，收回探針，收回探針的具體過程如下：

步驟(A)：探針繼續(xù)伸出，直至到達(dá)探針運(yùn)動最大行程，檢測探頭的限位開關(guān)觸頭觸碰下限位開關(guān)動作，控制單元控制電機(jī)停止工作，地面主機(jī)停止記錄探針伸出時(shí)間并向控制單元發(fā)送停止測量信號；

步驟(B)：控制單元接收停止測量信號，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，探針回收；限位開關(guān)觸碰上限位開關(guān)動作，控制單元控制電機(jī)停止工作。

優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟(7)之前進(jìn)行探頭傾角校正步驟；探頭傾角校正步驟過程如下：

步驟(a)：檢測探頭通過電纜絞車下放到孔底沉渣表面，檢測探頭的傾角傳感器實(shí)時(shí)檢測檢測探頭的傾角并傳輸至檢測探頭的控制單元，控制單元將傾角傳輸至地面主機(jī)；

步驟(b)：地面主機(jī)判斷傾角是否大于預(yù)設(shè)的探頭傾角閾值，如果是，慢慢上提檢測探頭，直至檢測探頭的傾角小于探頭傾角閾值，電纜絞車停止提升；如果否，轉(zhuǎn)入步驟(7)。

優(yōu)選的，當(dāng)步驟(6)判斷為不檢測沉渣厚度時(shí)，執(zhí)行如下步驟：

步驟(6.1)：判斷提升檢測探頭時(shí)是否同步進(jìn)行孔徑和孔斜測量；如果是，轉(zhuǎn)入步驟(6.2)；如果否，提升檢測探頭至孔口，轉(zhuǎn)入步驟(10)；

步驟(6.2)：在探頭提升過程中，地面主機(jī)按照設(shè)定的深度間隔或時(shí)間間隔自動控制超聲波換能器沿水平方向發(fā)射超聲波，超聲波換能器同步接收同側(cè)孔壁反射回的超聲波信號，并轉(zhuǎn)換成電信號，通過電纜傳輸至地面主機(jī)；

步驟(6.3)：地面主機(jī)對電信號進(jìn)行顯示、存儲、分析和處理，確定孔壁反射信號返回時(shí)間，計(jì)算該側(cè)超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離；

步驟(6.4)：探頭上的多個(gè)超聲波換能器在同一深度位置依次完成一次超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離測定后，計(jì)算所述深度位置的孔徑和孔斜，直至檢測探頭到達(dá)孔口。

應(yīng)當(dāng)理解的，采用本實(shí)用新型的成孔成槽多參數(shù)綜合檢測裝置既可測沉渣厚度，也可測孔徑孔斜。

采用本實(shí)用新型的成孔成槽多參數(shù)綜合檢測裝置，能在檢測探頭從孔口下放到孔底的過程中啟動孔徑孔斜檢測功能，通過超聲波換能器測定不同深度位置的孔徑和孔斜，能在檢測探頭下放到孔底后啟動沉渣厚度檢測功能，通過同步測定檢測探頭的傾角和探針壓力，兩者相互驗(yàn)證，提高了沉渣下分界面判定的可靠性和準(zhǔn)確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了下放一次檢測探頭即可完成成孔成槽多參數(shù)檢測功能，提高了檢測效率和準(zhǔn)確性。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。