【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及建筑施工機械，具體涉及一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統。
技術介紹
1、鉆孔灌注樁的施工工藝主要包括：首先進行場地準備和定位放線，然后使用鉆機鉆孔至設計深度，同時通過泥漿護壁穩定孔壁；鉆孔完成后，清孔以確保孔底清潔；接著安裝鋼筋籠，并使用導管法將混凝土從孔底向上均勻澆筑，確保導管始終埋入混凝土中以防止分層和夾泥，完成灌注后進行養護和質量檢測以確保樁的結構穩定性和符合設計規范。
2、上述工藝步驟中，主要存在兩個問題比較難以控制，其中之一是如何確保導管始終埋入混凝土中以防止樁體分層和夾泥，這就要求施工人員能夠實時掌控混凝土灌注樁樁體形成過程中樁身的標高，從而依據此高度掌控導管下放的深度，避免導管脫離混凝土；另一個問題是，如何準確確定最終澆筑的樁頂的標高，如果控制不好，容易出現兩種情況：1)混凝土超灌，會造成混凝土的浪費以及后續鑿除樁頭的多余工作量。2)混凝土欠灌，會造成成樁質量問題，嚴重時會造成廢樁，產生重大的質量事故造成重大經濟損失。
3、目前，水下混凝土樁頭標高的測量主要有如下幾種：
4、(1)鉛墜測量法：此方法為目前的主要方法，施工人員通過不斷的往下投擲鉛墜的方式，通過鉛墜觸底的觸感，感知混凝土澆筑的頂面標高，通過墜繩的長度得知澆筑深度，此方法可靠，但是需要人員一直在現場進行不間斷的投擲鉛墜，浪費人力，如果現場人員不負責任，會因為人為原因造成管理缺失。
5、(2)導管埋深控制：在澆筑過程中，通過控制導管的埋深和提升速度，定期測量導管頂部到導管底部的距離，以估算
6、(3)混凝土體積計算：根據樁的直徑和深度，精確計算理論上所需的混凝土體積。在澆筑過程中跟蹤運進場的混凝土量，并與理論體積對比。該方法以理論樁徑計算，主要問題也是不精確。
7、(4)立桿等設備標記：在鋼筋籠或導管上設定標記或者設立豎桿，以此為參照實時監控混凝土澆筑的高度。該方法較為笨拙，實施不方便。
8、(5)聲波測深儀：使用聲波測深設備在澆筑后檢測混凝土樁頂的位置。聲波技術利用混凝土和泥漿之間的密度差來定位混凝土樁頭。該方法為事后監測方法，準確率低，無法實施過程監測，且實施的價格高。
9、(6)超灌法結合鉆機提升記載：結合超灌法，在超出設計標高處預估多澆筑一定高度，然后根據鉆機的提升高度記錄監測。該方法的缺陷是不精確。
技術實現思路
1、基于現有技術中存在的問題，本專利技術提供了一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，可在混凝土灌注樁澆筑過程中，對樁身的高度進行準確跟蹤測量，保證導管的出料口始終位于混凝土內，并保證最終樁頂的標高符合設計要求，避免超灌和欠灌的問題。
2、為解決上述問題，本專利技術技術方案為：
3、一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，包括測位儀和標高測位方法，測位儀包括水壓傳感器、控制器、顯示器、報警器及電源模塊，所述的水壓傳感器用以監測混凝土樁鉆孔內泥漿的壓力，并通過導線與鉆孔外的控制器信號連接，所述的控制器與電源模塊電連接，并分別通過導線與顯示器、報警器電連接。
4、優選的，所述的水壓傳感器的探頭端部密封套設有橡膠球，橡膠球內充滿水，通過橡膠球的阻隔避免泥沙堵塞探頭影響探測結果。
5、優選的，還包括配重機構、導流管、安裝架，所述的配重機構中軸處貫穿有導流管，導流管底端設有喇叭口形狀的集漿罩，所述的水壓傳感器的探頭沿導流管軸向設置于導流管內的上部，探頭的上端通過連接管與安裝架頂部連接，所述的安裝架的底部與配重機構頂端連接，在安裝架頂端設有吊環，所述的吊環連接有與鉆孔井口的卷揚機連接的吊繩。
6、優選的，所述的配重機構為紡錘形結構，所述的配重機構底部繞軸線均勻分布有4個沿縱向設置的電動缸，所述的電動缸的固定端嵌設于配重機構內，伸縮端固定連接有壓板，壓板底端固定連接有壓力傳感器，所述的電動缸、壓力傳感器分別通過導線與控制器電連接。
7、優選的，所述的吊繩為空心繩，空心繩內部用以穿過導線。
8、優選的，所述的鉆孔井口邊緣固定設有支架，支架頂部設有延伸至井口上方的橫梁，橫梁下端安裝有卷揚機，所述的卷揚機通過伺服電機驅動，所述的伺服電機通過導線與控制器電連接。
9、優選的，所述的安裝架包括與配重機構同軸設置的環形板，環形板的外緣通過連桿與配重機構的頂部或導流管外壁連接，環形板內同軸設有圓板，所述的圓板與環形板之間通過均勻分布的連接桿連接，所述的吊環設于圓板頂部，所述的連接管貫穿圓板。
10、優選的，所述的控制器通過導線與用以向導管內泵送混凝土的流量泵電連接。
11、優選的，標高測位方法包括如下步驟：
12、s1：控制器啟動，將配重機構下放入鉆孔內設定的深度，記錄該深度處的水壓傳感器的數據a；
13、s2：通過流量泵經由導管向鉆孔內泵送混凝土；
14、s3：當混凝土樁身的頂部接近配重機構時，由于混凝土對其頂部泥漿的沖擊作用，該部位的泥漿開始涌動，涌動的泥漿經由集漿罩進入導流管，使導流管內泥漿的流速加快，基于伯努利原理，導流管內的水壓降低，同時，由于配重機構為紡錘形，在泥漿涌動時，泥漿沿紡錘形結構的外表面向上流動，帶動導流管上端口壓力降低，進一步加快導流管內泥漿的流速，以進一步使水壓降低，當水壓傳感器檢測到水壓降低至設定范圍時，判斷樁身頂部接近配重機構；通過報警器報警，并減少流量泵的混凝土流量；
15、s4：當混凝土樁身頂部的混凝土埋沒集漿罩時，導流管內的泥漿流被阻斷，水壓增大，控制器判斷樁身高度達到設定高度，然后，啟動4個電動缸伸長，當壓板擠壓到樁身頂端時，壓力傳感器檢測到壓強信號，控制器確定樁身頂端達到設定高度；
16、s5：通過起吊機構根據此時樁身頂端的高度向上拉起導管設定高度，并使導管的出料口依然位于樁身內；同時，通過卷揚機將配重機構向上拉起設定高度，記錄此高度處的水壓數據；
17、s6：重復步驟s2-s5，直到完成又一段樁身的澆筑，依次類推，直到完成整個樁體的澆筑，當檢測到整個樁體頂部達到預設標高位置時，停止澆筑，并通過卷揚機將配重機構吊出鉆孔。
18、本專利技術一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統具有如下有益效果：
19、本專利技術不但可以準確控制樁身的標高，避免超灌和欠灌的問題發生，同時，還可全程控制樁身澆筑的過程，導管始終被控制在混凝土內，避免了樁體分層和夾泥，保證了灌注樁的結構強度。
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1.一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：包括測位儀和標高測位方法，測位儀包括水壓傳感器、控制器、顯示器、報警器及電源模塊，所述的水壓傳感器用以監測混凝土樁鉆孔內泥漿的壓力，并通過導線與鉆孔外的控制器信號連接，所述的控制器與電源模塊電連接，并分別通過導線與顯示器、報警器電連接，標高測位方法是采用測位儀進行水下混凝土樁頭標高的自動化測位。
2.如權利要求1所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：所述的水壓傳感器的探頭端部密封套設有橡膠球，橡膠球內充滿水，通過橡膠球的阻隔避免泥沙堵塞探頭影響探測結果。
3.如權利要求2所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：還包括配重機構、導流管、安裝架，所述的配重機構中軸處貫穿有導流管，導流管底端設有喇叭口形狀的集漿罩，所述的水壓傳感器的探頭沿導流管軸向設置于導流管內的上部，探頭的上端通過連接管與安裝架頂部連接，所述的安裝架的底部與配重機構頂端連接，在安裝架頂端設有吊環，所述的吊環連接有與鉆孔井口的卷揚機連接的吊繩。
4.如權利要求3所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化
5.如權利要求4所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：所述的吊繩為空心繩，空心繩內部用以穿過導線。
6.如權利要求5所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：所述的鉆孔井口邊緣固定設有支架，支架頂部設有延伸至井口上方的橫梁，橫梁下端安裝有卷揚機，所述的卷揚機通過伺服電機驅動，所述的伺服電機通過導線與控制器電連接。
7.如權利要求6所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：所述的安裝架包括與配重機構同軸設置的環形板，環形板的外緣通過連桿與配重機構的頂部或導流管外壁連接，環形板內同軸設有圓板，所述的圓板與環形板之間通過均勻分布的連接桿連接，所述的吊環設于圓板頂部，所述的連接管貫穿圓板。
8.如權利要求7所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：所述的控制器通過導線與用以向導管內泵送混凝土的流量泵電連接。
9.如權利要求8所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：標高測位方法包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：包括測位儀和標高測位方法，測位儀包括水壓傳感器、控制器、顯示器、報警器及電源模塊，所述的水壓傳感器用以監測混凝土樁鉆孔內泥漿的壓力，并通過導線與鉆孔外的控制器信號連接，所述的控制器與電源模塊電連接，并分別通過導線與顯示器、報警器電連接，標高測位方法是采用測位儀進行水下混凝土樁頭標高的自動化測位。
2.如權利要求1所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：所述的水壓傳感器的探頭端部密封套設有橡膠球，橡膠球內充滿水，通過橡膠球的阻隔避免泥沙堵塞探頭影響探測結果。
3.如權利要求2所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：還包括配重機構、導流管、安裝架，所述的配重機構中軸處貫穿有導流管，導流管底端設有喇叭口形狀的集漿罩，所述的水壓傳感器的探頭沿導流管軸向設置于導流管內的上部，探頭的上端通過連接管與安裝架頂部連接，所述的安裝架的底部與配重機構頂端連接，在安裝架頂端設有吊環，所述的吊環連接有與鉆孔井口的卷揚機連接的吊繩。
4.如權利要求3所述的一種水下混凝土樁頭標高的自動化測位系統，其特征為：所述的配重機構為紡錘形結構，所述的配重機構底部繞軸線均勻分布有4個沿縱向...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊龍龍，王軼，王明磊，廉強，田健，祁鎮江，羅斌，張萬明，張寶祥，李明明，王立超，張韓，朱子貽，
申請(專利權)人：中交第一航務工程局有限公司，
類型：發明
國別省市：
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