[发明专利]水下砼浇筑标高智能监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于水下砼浇筑施工中砼标高的智能监测装置及方法，适用于各类复杂条件下的水下砼浇筑标高的准确监测。

技术背景

水下砼浇筑施工在高层建筑物基础、地下工程、港口、桥梁、码头等各类基础建设工程中十分常见。通常采用的钻孔灌注桩，由于桩顶标高一般低于地面，桩内被水和泥浆填充，在浇筑砼时难以及时准确测量砼浇筑标高，特别是水下深桩孔浇筑混凝土时为防止混凝土浇筑量的不足，保证施工质量，往往要多浇筑混凝土，不仅造成混凝土资源浪费，同时增加了建设成本，多浇筑的混凝土还要进行清除带来环境污染问题及施工量的增加。

国内目前的水下砼浇筑标高的测量有的采用机械式构造，自动化程度低，准确性差；也有采用基于压力传感器的自动测量仪器，是利用混凝土材料密度不同于于水和泥浆的特点，根据压力变化通过压力传感器进行砼标高的测量，该方法需要根据不同的砼设计标高进行参数设定，操作便利性差，且测量用的传感器过重过大，使用携带都不方便，且压力传感器容易受混凝土凝结影响测量的精度，不易维护；国外也没有这类专门的监测仪器和设备。

发明内容

本发明的水下砼浇筑标高智能监测装置由防水测量探头、带刻度标识的电缆和智能监测终端组成。

测量探头由可传导振动的金属外壳及固定在壳体内部的振动信号发生器和振动传感器组成，探头结构满足IP68防护标准，可长时间水中工作；振动信号发生器产生恒定幅值的振动信号，通过振动传感器输出信号幅值的变化监测砼浇筑标高。

带刻度标识的电缆外护层有用于标高参考的刻度标识，方便掌握测量探头的装设深度。

便携式智能监测终端包括内置可充电电池、微处理器系统、显示器、声光报警器及通讯接口；微处理器系统经过对振动传感器的输出信号进行放大、滤波、A/D转换及信号处理后将监测结果在显示器输出；当桩孔内混凝土达到设置标高时，微处理器系统自动发出声光报警；智能监测终端通讯接口与上位机相连时，可将实时测量数据上传到上位机进行远程监视与数据保存，上位机可对智能监测终端进行远程参数设置。

由于砼介质与水和泥浆等环境介质对振动信号具有不同的阻尼作用，当测量探头处于不同的介质材料中时，振动传感器检测到的振动信号幅值发生变化，利用智能监测终端对振动信号进行转换处理，实现对砼浇筑标高的自动监测。

使用水下砼浇筑标高智能监测装置时，首先将防水测量探头放置于水下砼浇筑桩孔内，并根据实际砼浇筑的标高要求，通过调节连接电缆的长度使探头处于该标高位置；打开便携式智能监测终端的电源进行砼浇筑标高的实时监测，智能监测终端的微处理器系统对振动传感器的输出信号进行数字化处理，并输出显示；当砼浇筑达到设定标高位置时，微处理器自动发出控制信号，发出声光报警，对工作人员进行提示。

相比于现有水下砼浇筑标高测量方法和测量装置，本发明是利用不同介质对振动信号的阻尼作用的差异实现不同介质面的识别，与采用压力传感器方式具有本质的不同，优点是使用时无需设定参数，测量探头体积小、重量轻、易于携带、维护量小，智能监测终端采用高性能微处理器，自动化程度高，操作简单，性能可靠，探测精度高。装置采用内置可充电电池供电，具有良好便携性，同时可满足现场长时间的监测要求。

附图说明

附图是本发明的结构原理图。

图中：

1——防水测量探头；

2——带刻度标识的电缆；

3——便携式智能监测终端；

4——振动信号发生器；

5——振动传感器；

6——可传导振动的外壳；

7——内置可充电电池；

8——微处理器系统及显示装置；

9——浇筑砼；

10——桩孔；

11——浇筑砼入料口。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行说明：图示为本发明水下砼浇筑标高智能监测装置的实施方式示意图，由防水测量探头1、带刻度标识的电缆2和智能监测终端3组成。

使用水下砼浇筑标高智能监测装置时，首先将防水测量探头1放置于水下砼浇筑桩孔10内，并根据砼浇筑的设计标高要求，通过调节带刻度标识的电缆2的长度使测量探头1处于该标高位置，此时测量探头周围为水或泥浆等介质。

打开便携式智能监测终端3的电源，振动信号发生器4产生恒定幅值的振动信号，振动传感器5输出信号并由智能监测终端的微处理器系统8进行数字化处理及显示。

当砼浇筑达到设定标高位置时，测量探头周围介质发生变化，对振动信号的阻尼作用出现差异，微处理器系统自动发出声光报警。

智能监测装置与上位机相连时，可在上位机进行远程监视与数据保存，上位机可对智能监测装置进行远程参数设置。