【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于橋梁施工，具體涉及一種用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法。
技術(shù)介紹
1、在橋梁施工過(guò)程中，鉆孔灌注樁工藝屬于一種常用的施工工藝，常用的方式為沖擊成孔法，具有工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備可靠、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是對(duì)于超長(zhǎng)樁，隨著鉆孔深度增加，因?yàn)榈貙幼兓蛘呤┕すに嚨脑颍@孔可能產(chǎn)生傾斜，影響樁基的垂直度，因此需要對(duì)鉆孔的傾斜度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，公開(kāi)號(hào)為cn111878065a的專利公開(kāi)了一種沖擊鉆鉆孔灌注樁施工中監(jiān)測(cè)樁基中心偏位裝置及方法，采用四個(gè)護(hù)樁和一個(gè)定位圓環(huán)在施工中監(jiān)測(cè)樁基中心偏位，具體方案如下：四個(gè)護(hù)樁分布在灌注樁的前后左右四個(gè)方向上，四個(gè)護(hù)樁與灌注樁中心的距離相同；定位圓環(huán)位于灌注樁的中心，一個(gè)定位圓環(huán)的前后左右四個(gè)方向上通過(guò)拉繩與對(duì)應(yīng)方向上的護(hù)樁連接，拉繩張緊將定位圓環(huán)懸空固定，然后將沖擊鉆的鋼絲繩穿過(guò)上述定位圓環(huán)中施工，當(dāng)鋼絲繩在施工中觸碰到定位圓環(huán)，則表明樁基發(fā)生了傾斜，需要調(diào)整工藝。該現(xiàn)有技術(shù)中，定位圓環(huán)需要盡量靠近鉆孔部署，在施工過(guò)程中，需要經(jīng)常將鉆頭提出鉆孔外，拉繩與定位圓環(huán)的存在會(huì)影響鉆頭的提升，需要重復(fù)的對(duì)拉繩以及定位圓環(huán)進(jìn)行拆裝，操作繁瑣，并且沖擊鉆的鋼絲繩與定位圓環(huán)是否發(fā)生碰撞需要由人工進(jìn)行目測(cè)，準(zhǔn)確性較低，再者，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要人工無(wú)間斷的值守。
3、因此，實(shí)有必要提供一種用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法以解決上述問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾
2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的：
3、一種用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，沖擊鉆機(jī)通過(guò)吊繩將鉆頭懸置在待成孔區(qū)域的上方，所述用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置包括：
4、光電式監(jiān)測(cè)器，所述光電式監(jiān)測(cè)器的數(shù)量設(shè)置為多組，每組所述光電式監(jiān)測(cè)器包括配合形成光通路的光發(fā)射元件和光接收元件，多組所述光電式監(jiān)測(cè)器的光通路向水平面的正投影配合圍成正多邊形區(qū)域，所述正多邊形區(qū)域位于待成孔區(qū)域的上方，沖擊鉆孔前，所述吊繩的頂端與所述沖擊鉆機(jī)的懸臂連接，底端穿過(guò)所述正多邊形區(qū)域的內(nèi)心與所述鉆頭連接，沖擊鉆孔時(shí)，所述光電式監(jiān)測(cè)器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述吊繩是否落在所述正多邊形區(qū)域的邊界上；
5、加速度傳感器，安裝在所述沖擊鉆機(jī)上，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述沖擊鉆機(jī)的鉆頭是否觸底并產(chǎn)生加速度信號(hào)。
6、作為一種優(yōu)選的改進(jìn)，所述正多邊形區(qū)域的內(nèi)心到邊界的距離d通過(guò)下式計(jì)算得到：
7、
8、式中，h表示所述正多邊形區(qū)域到鉆孔底端的距離；δ表示所述吊繩傾斜度的設(shè)計(jì)閾值，數(shù)值等于所述鉆孔傾斜度的設(shè)計(jì)閾值δ0。
9、作為一種優(yōu)選的改進(jìn)，所述光電式監(jiān)測(cè)器為光遮斷式感應(yīng)器，所述光發(fā)射元件和光接收元件之間的光通路被遮斷時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。
10、作為一種優(yōu)選的改進(jìn)，所述光發(fā)射元件和所述光接收元件均位于所述正多邊形區(qū)域以外。
11、作為一種優(yōu)選的改進(jìn)，每組所述光電式監(jiān)測(cè)器的光通路均位于水平面內(nèi)。
12、作為一種優(yōu)選的改進(jìn)，所述正多邊形區(qū)域?yàn)檎叫螀^(qū)域，由四組所述光電式監(jiān)測(cè)器的光通路配合圍成，其中兩組所述光電式監(jiān)測(cè)器沿x方向設(shè)置，兩組所述光電式監(jiān)測(cè)器沿y方向設(shè)置，x方向與y方向垂直。
13、作為一種優(yōu)選的改進(jìn)，還包括plc控制器以及警報(bào)器，所述光電式監(jiān)測(cè)器、加速度傳感器以及警報(bào)器均與所述plc控制器連接，所述光電式監(jiān)測(cè)器及加速度傳感器向所述plc控制器發(fā)送檢測(cè)數(shù)據(jù)，所述plc控制器對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)處理后輸出判定結(jié)果，若判定結(jié)果為所述鉆孔的傾斜度達(dá)到設(shè)計(jì)閾值δ0，則控制所述警報(bào)器發(fā)出警報(bào)。
14、一種基于上述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟：
15、步驟s1，組裝沖擊鉆機(jī)、吊繩以及沖擊鉆頭，下放所述沖擊鉆頭直至觸接地面，在所述吊繩四周部署多組所述光電式監(jiān)測(cè)器，每組所述光電式監(jiān)測(cè)器包括配合形成光通路的光發(fā)射元件和光接收元件，多組所述光電式監(jiān)測(cè)器的光通路向水平面的正投影配合圍成正多邊形區(qū)域，所述正多邊形區(qū)域位于待成孔區(qū)域的上方，沖擊鉆孔前，所述吊繩的頂端與所述沖擊鉆機(jī)的懸臂連接，底端穿過(guò)所述正多邊形區(qū)域的內(nèi)心與所述鉆頭連接；
16、步驟s2，設(shè)定所述鉆孔傾斜度的設(shè)計(jì)閾值δ0，所述吊繩傾斜度的設(shè)計(jì)閾值δ＝δ0，基于所述吊繩的位置以及傾斜度的設(shè)計(jì)閾值δ計(jì)算所述正多邊形區(qū)域的內(nèi)心到邊界的距離，并以此為基礎(chǔ)確定所述光發(fā)射元件和所述光接收元件的安裝位置，完成所述光發(fā)射元件和所述光接收元件的安裝；
17、步驟s3，在所述沖擊鉆機(jī)上安裝加速度傳感器；
18、步驟s4，沖擊鉆孔時(shí)，啟動(dòng)所述光電式監(jiān)測(cè)器和加速度傳感器，若所述光電式監(jiān)測(cè)器未檢測(cè)到所述吊繩接觸所述正多邊形區(qū)域的邊界，則判定為所述鉆孔的傾斜度未達(dá)到設(shè)計(jì)閾值δ0，不發(fā)出警報(bào)；若所述光電式監(jiān)測(cè)器檢測(cè)到所述吊繩接觸所述正多邊形區(qū)域的邊界，則產(chǎn)生預(yù)警信號(hào)，并繼續(xù)進(jìn)行如下判定：
19、若在△t延時(shí)內(nèi)，所述加速度傳感器檢測(cè)到加速度信號(hào)，則判定為預(yù)警信號(hào)是鉆頭觸底，吊繩松弛過(guò)放所致的誤報(bào)，不發(fā)出警報(bào)；
20、若在△t延時(shí)內(nèi)，所述加速度傳感器未檢測(cè)到加速度信號(hào)，則判定為所述鉆孔的傾斜度達(dá)到設(shè)計(jì)閾值δ0，發(fā)出警報(bào)。
21、作為一種優(yōu)選的改進(jìn)，△t的計(jì)算公式如下：
22、
23、式中，k表示系數(shù)；g表示重力加速度；l表示鉆頭自由下落深度；△l表示鉆孔內(nèi)沉渣厚度，取值范圍為0.1～0.3m；
24、其中：
25、
26、式中，m表示鉆頭的質(zhì)量；ρ表示鉆孔內(nèi)泥漿的密度；cd表示鉆頭阻力系數(shù)；a表示鉆頭的垂直投影面積。
27、本專利技術(shù)的有益效果在于：
28、(1)將鉆孔的傾斜度判定轉(zhuǎn)換為了吊繩的傾斜度判定，通過(guò)多組所述光電式監(jiān)測(cè)器的光通路向水平面的正投影配合圍成正多邊形區(qū)域，以正多邊形區(qū)域的邊界作為對(duì)吊繩傾斜度是否達(dá)到設(shè)計(jì)閾值的判定依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鉆孔傾斜度的監(jiān)測(cè)；
29、(2)所述光發(fā)射元件和所述光接收元件之間的光通路為無(wú)實(shí)體的虛擬結(jié)構(gòu)，不會(huì)對(duì)所述吊繩及所述鉆頭的運(yùn)動(dòng)形成干擾，可以滿足所述鉆頭反復(fù)提升的使用場(chǎng)景；
30、(3)通過(guò)plc控制器對(duì)多組所述光電式監(jiān)測(cè)器進(jìn)行智能化控制，使得監(jiān)測(cè)裝置可以在無(wú)人值守的情況下長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)；
31、(4)在沖擊鉆機(jī)上部署加速度傳感器，通過(guò)檢測(cè)沖擊鉆機(jī)的鉆頭觸底加速度信號(hào)來(lái)判斷光電式監(jiān)測(cè)器的判定結(jié)果是否存本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，沖擊鉆機(jī)通過(guò)吊繩將鉆頭懸置在待成孔區(qū)域的上方，所述用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述正多邊形區(qū)域的內(nèi)心到邊界的距離d通過(guò)下式計(jì)算得到：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述光電式監(jiān)測(cè)器為光遮斷式感應(yīng)器，所述光發(fā)射元件和光接收元件之間的光通路被遮斷時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述光發(fā)射元件和所述光接收元件均位于所述正多邊形區(qū)域以外。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，每組所述光電式監(jiān)測(cè)器的光通路均位于水平面內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述正多邊形區(qū)域?yàn)檎叫螀^(qū)域，由四組所述光電式監(jiān)測(cè)器的光通路配合圍成，其中兩組所述光電式監(jiān)測(cè)器沿X方向設(shè)置，兩組所述光電式監(jiān)測(cè)器沿Y方向設(shè)置，X方向與Y方
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，還包括PLC控制器以及警報(bào)器，所述光電式監(jiān)測(cè)器、加速度傳感器以及警報(bào)器均與所述PLC控制器連接，所述光電式監(jiān)測(cè)器及加速度傳感器向所述PLC控制器發(fā)送檢測(cè)數(shù)據(jù)，所述PLC控制器對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)處理后輸出判定結(jié)果，若判定結(jié)果為所述鉆孔的傾斜度達(dá)到設(shè)計(jì)閾值Δ0，則控制所述警報(bào)器發(fā)出警報(bào)。
8.一種基于權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，△t的計(jì)算公式如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，沖擊鉆機(jī)通過(guò)吊繩將鉆頭懸置在待成孔區(qū)域的上方，所述用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述正多邊形區(qū)域的內(nèi)心到邊界的距離d通過(guò)下式計(jì)算得到：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述光電式監(jiān)測(cè)器為光遮斷式感應(yīng)器，所述光發(fā)射元件和光接收元件之間的光通路被遮斷時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述光發(fā)射元件和所述光接收元件均位于所述正多邊形區(qū)域以外。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超長(zhǎng)樁沖擊施工的鉆孔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，每組所述光電式監(jiān)測(cè)器的光通路均位于水平面內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彭澍，劉曉明，高飛鵬，賈繼濤，鄧志華，李文峰，曾佑明，鄒道增，楊執(zhí)印，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中鐵十八局集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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