本實用新型屬于混凝土灌注施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種水下混凝土灌注界面自動探測裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會的高速發(fā)展，國內(nèi)土木建筑技術(shù)不斷變革，近幾年土木建筑技術(shù)也逐步向國際社會輸出，月來越多的新技術(shù)應(yīng)用到土木建筑的各個環(huán)節(jié)，但水下混凝土灌注時，混凝土與泥漿界面的探測仍然是原始的。常用的探測方法是：使用測繩末端系線墜進(jìn)行人工探測的方法，這種方法無法實現(xiàn)連續(xù)探測，且探測的精度受探測人的經(jīng)驗限制，一旦探測不及時或探測不夠精準(zhǔn)，將會導(dǎo)致灌注樁體質(zhì)量問題或造成樁頭混凝土過高，施工成本增加。如圖1所示，采用傳統(tǒng)測繩加線墜進(jìn)行人工探測的方法對水下混凝土灌注界面進(jìn)行探測時，需利用測繩1-1，并在測繩1-1的末端系上一個線墜1-2，在水下混凝土灌注過程中，人工將線墜1-2緩慢放入孔1-3(或槽)內(nèi)，待線墜1-2到達(dá)混凝土與泥漿界面時，用手反復(fù)提放線墜1-2，根據(jù)手感來判斷混凝土與泥漿界面的位置，從而計算導(dǎo)管埋置深度及混凝土灌注高度，進(jìn)而決定拔導(dǎo)管的時機(jī)(施工規(guī)范規(guī)定導(dǎo)管底口埋入混凝土中的深度為2m～6m)及終止混凝土灌注的時機(jī)。

上述傳統(tǒng)測繩加線墜進(jìn)行人工探測的方法，存在以下缺陷和不足：

第一、憑探測人的手感來決定混凝土與泥漿的界面，誤差難以滿足施工要求。

第二、人工探測難以實現(xiàn)連續(xù)探測，在混凝土灌注過程中，一旦出現(xiàn)塌孔不能及時發(fā)現(xiàn)。

第三、關(guān)鍵數(shù)據(jù)不能及時傳出，監(jiān)管人員無法遠(yuǎn)程監(jiān)控。

第四、水下混凝土灌注屬于隱蔽工程施工，缺少有效的質(zhì)量監(jiān)控手段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種水下混凝土灌注界面自動探測裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且加工制作及使用操作簡便、使用效果好，能簡便、快速完成水下混凝土灌注界面自動探測過程，并且探測結(jié)果準(zhǔn)確。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種水下混凝土灌注界面自動探測裝置，其特征在于：包括對混凝土灌注腔內(nèi)的泥漿與混凝土界面進(jìn)行探測的探頭、對探頭進(jìn)行上下提升的提升機(jī)構(gòu)、與探頭連接的控制裝置和對探頭的提升高度進(jìn)行檢測的提升高度檢測裝置，所述提升高度檢測裝置與所述控制裝置連接，所述混凝土灌注腔為已施工成型的孔或槽；所述探頭包括吊架和安裝于吊架正下方的配重件，所述配重件的容重與所述混凝土灌注腔內(nèi)所灌注混凝土的容重相同；所述配重件上部裝有呈豎直向布設(shè)的連桿，所述吊架下方裝有同軸套裝于連桿上的導(dǎo)向套，所述吊架底部開有供連桿穿出的通孔；所述吊架內(nèi)裝有觸發(fā)開關(guān)，所述連桿為對觸發(fā)開關(guān)進(jìn)行控制的控制桿，所述觸發(fā)開關(guān)包括固定觸頭和與所述固定觸頭配合使用的移動觸頭，所述移動觸頭固定在連桿上端；所述移動觸頭通過數(shù)據(jù)傳輸線與所述控制裝置連接，探頭通過數(shù)據(jù)傳輸線吊裝于所述提升機(jī)構(gòu)下方。

上述一種水下混凝土灌注界面自動探測裝置，其特征是：所述配重件為空心球。

上述一種水下混凝土灌注界面自動探測裝置，其特征是：還包括支架，所述提升機(jī)構(gòu)和所述控制裝置均安裝在支架上。

上述一種水下混凝土灌注界面自動探測裝置，其特征是：還包括安裝于支架上的控制柜，所述控制裝置安裝于控制柜內(nèi)；所述控制裝置包括控制器以及分別與控制器連接的數(shù)據(jù)存儲器、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸單元、計時電路和參數(shù)輸入單元，所述移動觸頭通過數(shù)據(jù)傳輸線與控制器連接。

上述一種水下混凝土灌注界面自動探測裝置，其特征是：所述提升機(jī)構(gòu)為電動提升機(jī)構(gòu)，所述電動提升機(jī)構(gòu)由所述控制裝置進(jìn)行控制且其與所述控制裝置連接。

上述一種水下混凝土灌注界面自動探測裝置，其特征是：所述電動提升機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)、供數(shù)據(jù)傳輸線纏繞的線盤和帶動線盤進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸，所述轉(zhuǎn)動軸由電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動且二者之間通過傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動連接，所述電動機(jī)由所述控制裝置進(jìn)行控制且其與所述控制裝置連接。

上述一種水下混凝土灌注界面自動探測裝置，其特征是：所述提升高度檢測裝置包括對轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動圈數(shù)與轉(zhuǎn)動角度進(jìn)行檢測的碼表，所述碼表與所述控制裝置連接。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、所采用的自動探測裝置結(jié)構(gòu)簡單、加工制作簡便且投入成本較低。

2、所采用的自動探測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，包括對混凝土灌注腔內(nèi)的泥漿與混凝土界面進(jìn)行探測的探頭、對探頭進(jìn)行上下提升的提升機(jī)構(gòu)、與探頭連接的控制裝置和對探頭的提升高度進(jìn)行檢測的提升高度檢測裝置，探頭包括吊架和安裝于吊架正下方的配重件，配重件的容重與混凝土灌注腔內(nèi)所灌注混凝土的容重相同；配重件上裝有連桿，連桿由配重件帶動進(jìn)行上下移動，吊架下方裝有同軸套裝于連桿上的導(dǎo)向套，吊架內(nèi)裝有觸發(fā)開關(guān)，連桿為對觸發(fā)開關(guān)進(jìn)行控制的控制桿，各組件安裝簡便、結(jié)構(gòu)緊湊且體積小，占用空間小，不會對混凝土灌注過程造成任何影響。

3、所采用的自動探測裝置使用操作簡便，由于混凝土的密度約2.42噸/立方米，泥漿密度1.1噸/立方米，利用混凝土與孔內(nèi)泥漿的密度差異，設(shè)計探頭中配重件的外形尺寸，使配重件進(jìn)入混凝土中10cm時，其所受到的混凝土浮力與重力剛好相同，能通過探頭連桿帶動觸發(fā)開關(guān)閉合，從而使電動機(jī)反向轉(zhuǎn)動并牽引探頭上升；當(dāng)探頭上升后，配重件受混凝土的浮力減小，并觸發(fā)開關(guān)斷開，使電動機(jī)正轉(zhuǎn)整個探頭在重力作用下繼續(xù)下行，直至配重件再次進(jìn)入混凝土中10cm，再次利用浮力與重力差通過連桿帶觸發(fā)開關(guān)閉合。依此往復(fù)，使探頭保持配重件始終在混凝土中0～10厘米，只要混凝土面上升或下降，探頭將隨動上升或下降。

4、所采用的自動探測方法簡單、設(shè)計合理且投入成本較低。

5、使用效果好且實用價值高，實現(xiàn)了自動連續(xù)探測、探測精度更高，根據(jù)水下混凝土灌注的現(xiàn)狀條件，設(shè)計好可靠的混凝土界面探頭(12)，并將探測信號通過數(shù)據(jù)傳輸線傳輸?shù)娇刂蒲b置，控制裝置控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自動探測功能。同時，數(shù)據(jù)可儲存并實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，支架的結(jié)構(gòu)簡潔、實用、穩(wěn)定且安全，設(shè)計好，設(shè)計選配好相關(guān)元器件，并根據(jù)需要進(jìn)行改造，使各元器件建立好可靠的接口，并組裝成體系，進(jìn)行現(xiàn)場測試，然后根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)一步完善。由上述內(nèi)容可知，本實用新型方法簡單、設(shè)計合理且投入成本較低、使用效果好，實現(xiàn)了水下混凝土灌注界面的自動連續(xù)探測、探測精度更高，解決了水下混凝土灌注施工連續(xù)探測的問題，探測結(jié)果不受人的經(jīng)驗影響，降低了技術(shù)人員的勞動強(qiáng)度，打破了人工探測的傳統(tǒng)做法。

實際使用時，根據(jù)水下混凝土灌注腔的截面尺寸及混凝土供應(yīng)能力，計算混凝土界面上升速度，通過對探頭進(jìn)行合理設(shè)計，當(dāng)探頭下部配重觸及到混凝土界面時，通過連桿傳力使觸發(fā)開關(guān)閉合，并通過數(shù)據(jù)傳輸線將信號傳輸?shù)娇刂蒲b置，再通過控制裝置控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動并帶動傳動機(jī)構(gòu)工作，傳動機(jī)構(gòu)帶動線盤轉(zhuǎn)動實現(xiàn)正反方向的繞線，繞線時帶動碼表工作并計數(shù)，同時將探頭上升的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲并能同步傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)管人員，實現(xiàn)水下混凝土灌注時水下混凝土界面自動探測結(jié)果的遠(yuǎn)程傳輸目的。

6、適用范圍廣，適用于地鐵車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及公路、鐵路橋梁樁基工程中針對水下混凝土灌注的施工。

綜上所述，本實用新型設(shè)計合理、使用操作簡便且使用效果好，能簡便、快速完成水下混凝土灌注界面自動探測過程，并且探測結(jié)果準(zhǔn)確。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有水下混凝土灌注探測方法的探測狀態(tài)示意圖。

圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為采用本實用新型進(jìn)行水下混凝土灌注界面探測時的方法流程框圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—數(shù)據(jù)傳輸線； 1-1—測繩； 1-2—線墜；

1-3—孔； 1-4—泥漿層； 1-5—已灌注混凝土；

2—吊架； 3—連桿；

4—配重件； 5—觸發(fā)開關(guān)； 6—密封件；

7—控制柜； 8—電動機(jī)； 9—傳動機(jī)構(gòu)；

10—支架； 11—線盤； 12—探頭；

13—導(dǎo)向套； 14—轉(zhuǎn)動軸； 15-1—控制器；

15-2—數(shù)據(jù)存儲器； 15-3—遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸單元；

15-4—參數(shù)輸入單元； 15-5—計時電路； 16—碼表。

具體實施方式

如圖2、圖3所示，本實用新型包括對混凝土灌注腔內(nèi)的泥漿與混凝土界面進(jìn)行探測的探頭12、對探頭12進(jìn)行上下提升的提升機(jī)構(gòu)、與探頭12連接的控制裝置和對探頭12的提升高度進(jìn)行檢測的提升高度檢測裝置，所述提升高度檢測裝置與所述控制裝置連接，所述混凝土灌注腔為已施工成型的孔1-3或槽；所述探頭12包括吊架2和安裝于吊架2正下方的配重件4，所述配重件4的容重與所述混凝土灌注腔內(nèi)所灌注混凝土的容重相同；所述配重件4上部裝有呈豎直向布設(shè)的連桿3，所述吊架2下方裝有同軸套裝于連桿3上的導(dǎo)向套13，所述吊架2底部開有供連桿3穿出的通孔；所述吊架2內(nèi)裝有觸發(fā)開關(guān)5，所述連桿3為對觸發(fā)開關(guān)5進(jìn)行控制的控制桿，所述觸發(fā)開關(guān)5包括固定觸頭和與所述固定觸頭配合使用的移動觸頭，所述移動觸頭固定在連桿3上端；所述移動觸頭通過數(shù)據(jù)傳輸線1與所述控制裝置連接，探頭12通過數(shù)據(jù)傳輸線1吊裝于所述提升機(jī)構(gòu)下方。

本實施例中，所述配重件4為空心球。

并且，所述配重件4為一個密閉結(jié)構(gòu)，且具有耐水壓能力，具體能耐10個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力。

本實施例中，所述吊架2的重量為觸發(fā)所述觸發(fā)開關(guān)5動作所需觸發(fā)力的5倍以上。

本實施例中，所述連桿3與導(dǎo)向套13之間設(shè)置有密封件6，通過密封件6使在10個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力下，所述連桿3與導(dǎo)向套13之間不會滲漏水。

同時，本實用新型還包括支架10，所述提升機(jī)構(gòu)和所述控制裝置均安裝在支架10上。

本實施例中，如圖5所示，本實用新型還包括安裝于支架10上的控制柜7，所述控制裝置安裝于控制柜7內(nèi)；所述控制裝置包括控制器15-1以及分別與控制器15-1連接的數(shù)據(jù)存儲器15-2、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸單元15-3、計時電路15-5和參數(shù)輸入單元15-4，所述移動觸頭通過數(shù)據(jù)傳輸線1與控制器15-1連接。

為操控簡便，所述提升機(jī)構(gòu)為電動提升機(jī)構(gòu)，所述電動提升機(jī)構(gòu)由所述控制裝置進(jìn)行控制且其與所述控制裝置連接。

本實施例中，所述電動提升機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)8、供數(shù)據(jù)傳輸線1纏繞的線盤11和帶動線盤11進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸14，所述轉(zhuǎn)動軸14由電動機(jī)8進(jìn)行驅(qū)動且二者之間通過傳動機(jī)構(gòu)9進(jìn)行傳動連接，所述電動機(jī)8由所述控制裝置進(jìn)行控制且其與所述控制裝置連接。

本實施例中，所述電動機(jī)8為直流電機(jī)。

實際使用過程中，通過所述控制裝置控制電動機(jī)8進(jìn)行正反轉(zhuǎn)。

本實施例中，所述提升高度檢測裝置包括對轉(zhuǎn)動軸14的轉(zhuǎn)動圈數(shù)與轉(zhuǎn)動角度進(jìn)行檢測的碼表16，所述碼表16與所述控制裝置連接。實際使用時，根據(jù)碼表16所檢測的轉(zhuǎn)動圈數(shù)和轉(zhuǎn)動角度，并結(jié)合線盤11上一圈所述數(shù)據(jù)傳輸線1的長度，對探頭12的提升高度進(jìn)行確定。

實際使用過程中，所述提升高度檢測裝置也可以采用其它類型的檢測裝置，如對數(shù)據(jù)傳輸線1中位于線盤11與所述混凝土灌注腔內(nèi)之間的一個測點的豎向位移進(jìn)行實時檢測的位移檢測單元。

如圖5所示，采用本實用新型進(jìn)行水下混凝土灌注界面自動探測方法，由下至上向所述混凝土灌注腔內(nèi)灌注混凝土過程中，采用所述自動探測裝置對所述混凝土灌注腔內(nèi)的泥漿與混凝土界面進(jìn)行連續(xù)探測，過程如下：

步驟一、混凝土灌注界面初次探測，包括以下步驟：

步驟101、探頭下放及提升高度確定：所述控制裝置控制所述提升機(jī)構(gòu)將探頭12由上至下下放至所述混凝土灌注腔內(nèi)，并采用所述提升高度檢測裝置對此時探頭12的提升高度進(jìn)行檢測，且將所檢測的高度信息同步傳送至所述控制裝置；

步驟102、混凝土灌注界面探測：待所述混凝土灌注腔內(nèi)泥漿與混凝土界面上升至與探頭12中的配重件4接觸時，連桿3向上移動并控制觸發(fā)開關(guān)5閉合，所述控制裝置根據(jù)觸發(fā)開關(guān)5的閉合信號判斷得出此時的混凝土灌注界面位于步驟101中探頭12的提升高度處；

所述混凝土灌注界面為所述混凝土灌注腔內(nèi)的泥漿與混凝土界面；

步驟二、混凝土灌注界面后續(xù)探測，過程如下：

步驟201、探頭提升：當(dāng)觸發(fā)開關(guān)5處于閉合狀態(tài)時，所述控制裝置控制所述提升機(jī)構(gòu)將探頭12在所述混凝土灌注腔內(nèi)豎直向上提升，使連桿3向下移動并使觸發(fā)開關(guān)5斷開；

步驟202、探頭下放、提升高度確定及混凝土灌注界面探測：當(dāng)觸發(fā)開關(guān)5處于斷開狀態(tài)時，所述控制裝置控制所述提升機(jī)構(gòu)將探頭12在所述混凝土灌注腔內(nèi)豎直下放，直至配重件4與所述混凝土灌注腔內(nèi)泥漿與混凝土界面上接觸，使連桿3向上移動并使觸發(fā)開關(guān)5閉合；此時，采用所述提升高度檢測裝置對此時探頭12的提升高度進(jìn)行檢測，且將所檢測的高度信息同步傳送至所述控制裝置，所述控制裝置根據(jù)觸發(fā)開關(guān)5的閉合信號判斷得出此時的混凝土灌注界面位于此時探頭12的提升高度處；之后，返回步驟201。

其中，泥漿與混凝土界面指的是所述混凝土灌注腔內(nèi)泥漿層1-4與已灌注混凝土1-5之間的界面，所述泥漿層1-4位于已灌注混凝土1-5上方。

本實施例中，待配重件4進(jìn)入混凝土中10cm時，配重件4所受到的混凝土浮力與重力剛好相同，能通過連桿3帶動觸發(fā)開關(guān)5閉合，從而使電動機(jī)10反向轉(zhuǎn)動并牽引探頭12上升；當(dāng)探頭12上升后，配重件4受混凝土的浮力減小，使觸發(fā)開關(guān)5斷開，此時電動機(jī)10正轉(zhuǎn)并使探頭12在重力作用下繼續(xù)下行，直至配重件4再次進(jìn)入混凝土中10cm，再次利用浮力與重力差通過連桿3控制觸發(fā)開關(guān)5閉合。依此往復(fù)，使探頭12保持配重件4始終在混凝土中0～10厘米，只要混凝土面上升或下降，探頭12將隨動上升或下降。

本實施例中，所述電動機(jī)8安裝在支架10上，所述線盤11安裝在支架10上，

并且，所述電動機(jī)8與控制器15-1連接。所述碼表16與控制器15-1連接。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。