[发明专利]用于强夯作业过程监测的传感型定滑轮测试系统及其方法

说明书

本发明公开了用于强夯作业过程监测的传感型定滑轮测试系统及其方法，系统包括环码定滑轮和逻辑控制器，环码定滑轮的侧壁有一圈环形的条码，扫码器扫描条码，读取到环码定滑轮转过的圈数和任意两个条码位置之间的角度，精确到0.5°；环码定滑轮的轴为配套的轴销式测力传感器，通过螺栓固定在支撑臂上,实时测量环码定滑轮轮轴所受压力；逻辑控制器接收并处理来自轴销式测力传感器、和扫码器的实时数据，进而计算并输出给显示器落距、锤重、夯击能，不满足要求时报警器报警，以实时监测强夯施工质量。

技术领域

本发明涉及一种用于强夯作业过程监测的传感型定滑轮测试系统及其方法，尤其是适用于强夯作业过程中夯锤自重、落距以及夯击次数的监测。

背景技术

强夯法是通过将直径为1-3米的重锤(8-40吨)起吊至一定高度(6-30米)后，使其自由下落，利用重锤下落的冲击能对土体进行动力夯实，以提高其压实度和强度、降低其压缩性的一种土体加固方法。强夯法因其使用设备简单、施工操作方便、适用土质范围广、施工速度快、施工费用低等优点被广泛应用于路基、地基的加固处理中。

土体强夯作用的加固效果主要由夯击能和夯击次数决定，止夯标准是最后两击的夯沉量平均值不超过5cm。夯击能是夯锤自重和其落距的乘积，一般情况下，夯锤越重、落距越大，土体的夯沉量也就越大，加固效果越好。但是在大范围的现场施工过程中，因其夯锤落距、夯点位置全凭施工人员肉眼控制，监管不严的情况下有可能出现因夯锤锤重过轻和落距不足导致夯击能达不到设计标准，甚至因夯击次数不够等施工质量问题，最终导致强夯施工质量达不到设计标准，从而产生工程质量缺陷。经调研，夯锤落距的测试多由红外/激光测距仪或记录滑轮转动圈数得到。徐军库等(申请号：201510593581.9)所述的一种激光测距仪安装于强夯机吊臂顶部，通过测试距离夯锤的距离获得落距，但现场实际测试时，激光测距仪会因强夯机械的振动而产生晃动，导致实测的落距不稳定并出现偏差。魏群等(申请号：201320628514.2)所述的将编码器固定在卷扬装置的转动部件上，根据所接收到的编码器脉冲次数计算转动圈数和落距；唐科等(申请号201620123554.5)所述的在滑轮边缘均布8个磁铁，通过传感器接收磁铁信号来计算滑轮圈数和落距。但是在实际实施时，由于强夯机械转动滑轮与外侧防护壳的间隙很小，很难将上述的编码器或磁铁安装在滑轮外侧；更重要的是，考虑到强夯的止夯标准仅为5cm，如果只依据记录滑轮转动圈数，会导致因滑轮转动不足一圈时不计入圈数而产生测试误差，例如以直径为10cm的小滑轮计算，转动一圈的落距为3.14×10cm＝31.4cm，但未转动不足一圈时引起的测量误差有可能达到30cm，引起止夯误判。因此，除了记录滑轮的转动圈数外，还需要准确获知不足一圈时滑轮转动的角度。对于夯锤自重的测试，魏群等人(申请号：201320628514.2)通过压力传感器测试马达上升腔体的压力，该方法仅是为了获得夯锤被起吊和落下的准确时间，并非是测试夯锤的真实重量。唐科等人(申请号201620123554.5)提出采用旁压传感器测试夯锤自重，但实际操作时安装较为困难。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种用于强夯作业过程监测的传感型定滑轮测试系统及其方法，能够实时监控并记录每次夯击的落距、实时监控并记录锤重、计算夯击能和实时监控并记录每一击的夯沉量及总夯沉量，解决强夯现场施工质量不易控制的问题，保证工程质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于强夯作业过程监测的传感型定滑轮测试系统，包括环码定滑轮和逻辑控制器，所述环码定滑轮的侧壁有一圈环形的条码，所述环码定滑轮的中心轴为配套的轴销式测力传感器，通过螺栓固定在支撑臂上,实时测量环码定滑轮轮轴所受压力；

所述逻辑控制器接收来自轴销式测力传感器和扫码器的实时数据。

进一步的，所述环码定滑轮侧壁有一圈环形的条码，通过扫码器扫描读取到定滑轮转过的圈数和任意两个条码位置之间的角度。