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CN112255314B - 一种混凝土输料导管位置测量装置 - Google Patents

一种混凝土输料导管位置测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土输料导管位置测量装置，包括由下至上依次固定在导管外侧的多个传感器；所述传感器包括依次连接的压敏电阻、控制电路、电磁铁继电器、电磁铁、弹簧恢复装置和活塞机械；固定在不同位置的传感器的活塞机械可按不同频率撞击导管产生不同频率的声波；还包括固定在导管的声波传感器，以及连接到声波传感器的分析装置。进一步地，所述分析装置包括硬件滤波装置、输入接口、核心控制器和显示屏；硬件滤波装置的输入端连接到声波传感器，输出端连接到输入接口；输入接口通过核心控制器连接到显示屏。本发明的有益效果在于，可在水下混凝土灌注桩的作业过程中，判断导管深度与具体位置。

Description

一种混凝土输料导管位置测量装置
技术领域
本发明涉及混凝土灌注的施工技术领域，特别是一种混凝土输料导管位置测量装置。
背景技术
水下灌注混凝土桩一般采用混凝土输料导管法进行浇筑。其原理为，在一定的落差压力作用下,混凝土拌和物通过密封连接的导管进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆逐步上升，继而形成连续密实的混凝土桩身。受桩底沉渣、护壁泥浆、孔壁形状、钢筋笼和桩长的影响，在上升的混凝土顶层会覆盖一定厚度的浆体(泥浆、砂浆、泥土和混凝土混合浆体)。在施工过程中，一定要保证混凝土输料导管出口不能脱离混凝土层，否则泥土混入混凝土，会造成断桩施工事故。所以在目前的施工中，必须每隔半小时测量一次混凝土面的深度，计算混凝土输料导管的节数总长度，得出混凝土输料导管出口位置，保证其埋在混凝土下2—6米。浅管口容易脱离混凝土造成断桩。埋得太深，压力太大，新鲜混凝土下不去，老混凝土时间过长也容易初凝，也会造成断桩。
浇注工程十分紧张，每个环节必须到位。目前无自动化的测量混凝土输料导管深度的方法，依靠检测人员利用重锤等工具全程高度负责测量，劳动强度大，无法保证绝对的可靠施工，一旦造成断桩事故，一般需要挖除、垂钻、垂作，人力物力浪费十分巨大。
发明内容
本发明的目的是提供一种混凝土输料导管位置测量装置。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种混凝土输料导管位置测量装置，包括由下至上依次固定在导管外侧的多个传感器；所述传感器包括依次连接的压敏电阻、控制电路、电磁铁继电器、电磁铁、弹簧恢复装置和活塞机械；当压敏电阻检测到混凝土层时，控制电路发出信号到电磁铁继电器驱动电磁铁，通过电磁铁带动活塞机械，同弹簧恢复装置实现活塞运动撞击导管；固定在不同位置的传感器的活塞机械按不同频率撞击导管产生不同频率的声波；还包括固定在导管的声波传感器，以及连接到声波传感器的分析装置；所述分析装置用于判断混凝土层顶面与导管出口的距离。
进一步地，所述分析装置包括硬件滤波装置、输入接口、核心控制器和显示屏；硬件滤波装置的输入端连接到声波传感器，输出端连接到输入接口；输入接口通过核心控制器连接到显示屏。
本发明的有益效果在于，可在水下混凝土灌注桩的作业过程中，判断导管深度与具体位置，有效指导现场操作人员完成混凝土输料导管的下放和提升作业，起到保障质量，避免施工事故的作用。
附图说明
图1是传感器的结构示意图。
图2是混凝土输料导管位置测量装置整体结构示意图。
图3是传感器的触发情况示意图。
图中标记为：传感器一100，传感器二101，传感器三102，传感器四103，传感器五104，传感器六105，声波传感器106，硬件滤波装置107，核心控制器200，输入接口201，显示屏202，分析显示装置电源203，压敏电阻300，控制电路301，电磁铁继电器302，电磁铁303，弹簧恢复装置304，活塞机械305，导管1，传感器外壳3，浮浆层4，混凝土层5。
具体实施方式
本发明是一种用振动声波测量的水下混凝土输料导管位置测量装置，用于解决在水下混凝土浇筑过程中，只能通过人为经验判断混凝土浇筑情况，容易出现断桩等事故的问题。
一种用振动声波测量的水下混凝土输料导管位置测量装置，由传感器部分和分析显示仪器部分两部分构成。传感器部分工作原理为，传感器固定于导管上，压力传感贴片感应外部压力，通过控制器设定范围判断区分水土混合物与混凝土，从而触发主电路继电器部分。在传感器的本身的弹簧复位系统辅助下，与继电器部分连接的电磁铁受控制器控制下，以固定的频率吸合和关断，通过机械传动系统的运动敲击导管，形成固定频率的声波。例如，为导管安装六个传感器，可以发出六种不同的声波频率。根据导管的固体传声原理，不同的声波频率可以传到导管外部。
在导管的外部连接声波传感器、滤波与分析显示部分，以用来分析处理声波信息。具体的原理为，传感器单元通过敲击导管形成了不同频率的声波，为了降低施工现场噪声干扰，首先通过声音采集装置后进入滤波器电路实现第一次的硬件滤波，在声波采集与初级滤波后，进入算法的滤波和频率识别，然后通过不同的声波频率判断导管的深度发出相对应的信号。
如图1所示，传感器的构成为：压敏电阻300、控制电路301、电磁铁继电器302、电磁铁303、弹簧恢复装置304、活塞机械305和传感器外壳3。传感器外壳3固定于导管1上，压敏电阻检测外部压力的变化。其原理为，混凝土层5和浮浆层4的压力不同，在混凝土上升至压敏电阻时，压敏电阻会检测到这种变化，继而通过控制电路301判断是否为混凝土来临。确定为混凝土时，发出信号到电磁铁继电器302驱动电磁铁303以固定的频率运动，即以固定的频率进行吸合与关断。通过电磁铁303带动机械活塞305，同弹簧恢复装置304实现活塞运动，进而敲击导管1发出不同声波频率。
将传感器安装于导管1的不同位置，如图2所示。均匀安装传感器于导管位置分别为传感器一100，传感器二101，传感器三102，传感器四103，传感器五104，传感器六105。还设置有声波传感器106和分析装置。分析装置包括硬件滤波装置107，核心控制器200，输入接口201，显示屏202，分析显示装置电源203。不同位置传感器发出不同频率的声波，通过声波传感器106采集声波。由于外部噪声等原因，先进行外部的硬件滤波。通过硬件滤波装置107，声波信号转换为电信号，进而通过输入接口201送入核心控制器200中。控制器中算法包括了算法滤波，判断与分析，分析结果通过显示屏202显示。分析显示电源203为所有用电设备供电。
图3模拟在实际使用情况下一些特征点。分别在导管1的均匀分布位置焊接传感器一100，传感器二101，传感器三102，传感器四103，传感器五104，传感器六105。在混凝土上升时，依次从下往上触发传感器，在不同位置的传感器的设置了不同的电阻触发值与不同的继电器开关频率，进而带动机械活塞敲击管道产生不同的声波频率。按混凝土的流量与混凝土坑的直径分布可以分析判断混凝土的上升情况，传感器在触发后的停止时间也不同。通过导管的固体传声原理，检测分析装置会判断其深度与导管的具体位置。
以图3为例，将传感单元分别置于混凝土环境中的不同位置处，用来触发表面压力传感器，触发后敲击频率如下表，从而得出数据。
Figure GDA0003476498790000051
通过第一个传感器到第二个传感器之间的数据采集，通过算法计算出混凝土的上升速度，在显示屏上可以更加精确的显示。
本发明可以在水下混凝土灌注桩的作业过程中，有效指导现场操作人员完成混凝土输料导管的下放和提升作业，起到保障质量，避免施工事故的作用。

Claims (2)

1.一种混凝土输料导管位置测量装置，其特征在于，包括由下至上依次固定在导管（1）外侧的多个传感器；所述传感器包括依次连接的压敏电阻（300）、控制电路（301）、电磁铁继电器（302）、电磁铁（303）、弹簧恢复装置（304）和活塞机械（305）；当压敏电阻（300）检测到混凝土层时，控制电路（301）发出信号到电磁铁继电器（302）驱动电磁铁（303），通过电磁铁（303）带动活塞机械（305），同弹簧恢复装置（304）实现活塞运动撞击导管（1）；固定在不同位置的传感器的活塞机械（305）按不同频率撞击导管（1）产生不同频率的声波；还包括固定在导管（1）的声波传感器（106），以及连接到声波传感器（106）的分析装置；所述分析装置用于判断混凝土层顶面与导管出口的距离。
2.如权利要求1所述的一种混凝土输料导管位置测量装置，其特征在于，所述分析装置包括硬件滤波装置（107）、输入接口（201）、核心控制器（200）和显示屏（202）；硬件滤波装置（107）的输入端连接到声波传感器（106），输出端连接到输入接口（201）；输入接口（201）通过核心控制器（200）连接到显示屏（202）。
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