[发明专利]高精度灌注桩孔径检测技术

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基础工程中灌注桩孔径的检测技术，主要用于实现高层建筑、桥梁、港口码头、以及核电站等大型基础工程中的灌注桩孔的孔径高精度检测。

背景技术

随着我国工程建设事业的蓬勃发展，灌注桩基础在高层建筑、桥梁、重型厂房、港口码头、以及核电站等大型工程中广泛采用，已成为工程建设中最重要的一种基础工程形式。桩基础工程的质量直接关系到整个工程建设的安危。桩基础通常在地下或水下，施工程序复杂、技术要求高、施工难度大，容易出现质量问题，因此桩基础工程的质量检测非常重要。这种桩基础最初的形式是施工灌注桩孔。灌注桩孔最重要的质量要求之一是孔径是否达到设计要求。

现在桩孔孔径的检测的主要手段是采用机械臂伸展的方式来测量孔径，由机械臂的伸展带动滑动电位器的变化，测量滑动电位器电阻变化形式输出电压值即可计算孔径。具体方案为：灌注桩孔径仪前端有四条机械臂、机械臂可在内部弹簧和外力的作用下自动张开和合拢，犹如一把自动伞，即机械臂采用伞形结构。孔径仪放入桩孔中后，机械臂自然张开并以一定的压力与桩孔壁接触，孔径变大则机械臂张开角也变大，孔径缩小则孔壁压迫机械臂收拢，则机械臂的张开角变小，四条机械臂组成分别测量两个正交方向的孔径值，取平均作为测点的孔径。当将桩孔孔径仪从孔底提升至孔口，随着孔径的变化，机械臂犹如一把尺子可测量出桩孔不同深度的孔径。

从现有桩孔孔径的检测方法可以看出，影响检测精度的关键是滑动电位器。而目前采用的滑动电位器是铜线绕电阻，由触点与铜线位置的接触点移动引起测量电位值的变化。这种方式的测量分辨率和精度由铜线的直径决定，铜线直径大，则分辨率低，测量精度低；铜线直径小，分辨率提高，但极易损坏；其测量精度受到铜线直径的限制，测量误差只能达到±15mm。

发明内容

为了克服现有桩孔孔径的检测方法的检测精度受到滑动铜线绕电位器限制的问题，本发明提出一种采用直线滑动电位传感器的桩孔孔径检测技术，该检测技术具有高分辨率、高精度的特点，使得灌注桩孔径检测测量误差能达到±5mm。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1是本发明的结构原理图。

图1中：

①接口——与显示、控制设备连接；

②密封筒——仪器电子线路腔体，内置滑直线滑动电位传感器和测量电路；

③测量腿活动关节；

④压力补偿器；

⑤测量腿；

⑥井径标定器。

附图2是本发明的技术实现图。

图2中：

⑦、⑧、⑨、⑩为直线滑动电位传感器，触点的滑动会线性地引起测量电位的变化，可进行电压测量，其值为ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4。

为高精度恒流供电电源。

具体实施方式

(1)快速接头①用来连接下井电缆，整个仪器重量全部由下井电缆承受，并提供电源、传输数据和测量命令。

(2)密封筒②内装有测量机构、井斜测量模块及电子线路，其下端的压力补偿器④采用耐油橡胶制成，且与密封筒②贯通，其中注满变压器油，仪器在井下时，虽测量腿会扩张和收缩但因内外压力始终保持平衡，泥浆不会侵入密封筒内，保证传感器正常工作。

(3)仪器有四条测量井径大小的测量腿⑤，平时被束缚盒收紧，仪器下井时将束缚盒沉到开腿盒底部，测量腿被开腿盒约束，到达孔底时可被打开。

(4)⑦、⑧、⑨、⑩四个直线滑动电位传感器能检测出井径测量腿在两个正交方向变化，经放大器放大后计算出孔径值的实际变化量。

(5)特殊的制造工艺保证了井径D与测量信号ΔV成线性函数关系。

(6)孔径计算公式：D＝D₀+ΔV K₀

式中，D₀-起始孔径(常数)；

K₀-仪器常数，由标定得出；

ΔV＝ΔV₁+ΔV₂+ΔV₃+ΔV₄。