沉管灌注樁質量監測儀的製作方法

2023-12-04 21:40:46

專利名稱：沉管灌注樁質量監測儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種質量監測儀，特別是用於沉管灌注類型樁施工中的質量監測儀。
沉管灌注樁在國內外已普遍應用，由於灌注的隱蔽性，目前尚無相應的質量監測手段，在沉管灌注工藝中沉管速度、灌注高度、管內砼狀態、撥管速度等只靠施工人員的經驗掌握和控制，稍有不慎就會出現斷樁、縮徑、樁長不足等質量事故，使承載力達不到設計要求。
本發明的目的旨在克服現有技術之不足，而提供一種結構設計合理、簡單，能跟蹤檢測沉管深度、灌注高度、貫入度、撥管速度、管內砼狀況等參數的質量監測儀。
本發明由傳感器、裝置在殼體內的電子線路等諸部分組成，各路電信號由傳感器輸入各檢測電路，經檢測電路進入顯示、報警、記錄等電路管內砼狀況檢測電路。在沉管(1)端部設置砼傳感器(2)和砼遙測採樣器(3)，砼信號通過無線(或有線)傳輸方式送至砼遙測接收器(4)，該接收器分別與報警顯示器(5)、磁帶記錄器(6)的信號輸入端相連接。砼傳感器為電容-電壓式。
沉管深度監測電路。在沉管卷揚機傳動輪(7)上安裝有光電盤(8)，相應設置了紅外光電傳感器(9)，其輸出端與數字深度儀的輸入端相接。數字深度儀由係數乘法器(10)、可逆計數器(11)、數字顯示器(12)串聯、可逆計數器(11)的另一輸出端與深度脈衝調製器(13)和磁記錄器(6)連接組成。當沉管由上至下運動時，光電傳感器輸出正脈衝計數器(11)作零計數，沉管由下至上運動輸出負脈衝計數器(11)作負計數。光電傳感器輸出的正負脈衝均由雙係數乘法器(10)分頻做精度調整。
貫入度檢測電路。在振動主電機電流表次級線圈上設置電流(貫入力)傳感器(14)，通過導線與光電耦合器(15)的輸入端相接後，與定時器(16)、計數器(17)、訊響顯示器(18)串接，同時，沉管深度監測電路的光電傳感器(9)的輸出信號接入計數器(17)，計數器(17)的另一輸出信號亦反饋入定時器(16)。該電路在沉管加壓主電機電流增至90-120A時，定時器(16)工作，輸出2分鐘定時脈衝，若2分鐘沉降深度小於2cm，訊響顯示器(18)訊響，指示貫入度已達到，若2分鐘內沉降大於2cm，計數器(17)輸出進位脈衝，使定時器復零重新計時檢測，直至2分鐘內沉降小於2cm為止。該電路可準確的控制貫入度是否達標，不受人為影響。
撥管速度監測電路。它由秒脈衝定時器(19)、負脈衝計數器(20)、報警顯示器(21)串聯組成，秒脈衝定時器(19)的輸入端與貫入度檢測電路的訊響顯示器(18)相接;負脈衝計數器(20)的另一輸入端與沉管深度監測電路的係數乘法器(10)的輸出信號相連。當貫入度達到後，訊響器工作，使定時器(19)產生秒脈衝控制計數器(20)工作狀態，當1秒內計數器(20)通過脈衝數大於10(等於1.66cm)，報警顯示器(21)工作，發出信號警告操作人員撥管過快，撥管速度快慢報警的控制取決於計數器開啟通過脈衝數目的多少，電路設計為可調式，可根據需要設定。
磁帶自控記錄電路。它將上述檢測電路檢測出的管內砼狀況、沉管深度(樁孔長)、灌注高度(柱長)、撥管速度等數據做磁信息自動走帶存儲。該電路由磁記錄器(6)、砼脈衝調製器(22)、深度脈衝調製器(13)、時間脈衝調製器(23)走帶電機脈寬調製器(26)、走帶同步控制器(25)組成。磁記錄器(6)為四磁軌，1、2道與砼調製器(22)輸出端連接，3、4道分別與深度脈衝調製器(13)輸出端連接，走帶控制器(25)輸入端與貫入度訊響器(24)連接、輸出端與走帶脈寬調製器(26)連接，用於控制電機(27)的運行及速度。該電路可完成貫入度達到後對撥管灌注各項指標進行自動同步記錄;另外，在走帶控制器設置備忘磁記錄開關K，它不受貫入度的約束，按下後即可走帶，用於備忘記錄樁號。
信息分析電路。該電路由四通道脈衝解調器(28)、放大器(29)、頻譜分析儀(30)、印表機(31)串聯組成，解調器(28)的輸入端與磁帶機(6)的輸出端連接。解調器的作用是將磁帶機記錄的各種調頻脈衝信號解調成超低頻信號，再通過頻譜分析儀採樣分析，最終列印出各柱灌注樁形及數據。
本發明具有結構設計合理、簡單，自動跟蹤檢測沉管深度、灌注速度、貫入度、撥管速度、管內砼狀況等參數，適時報警的特點，還可以自動記錄和列印各灌注樁形及檢測的數據。


圖1為本發明管內砼狀況檢測電路框圖;
圖2為本發明沉管深度及貫入度檢測電路框圖;
圖3為本發明撥管速度監測電路框圖;
圖4為本發明磁帶自控記錄電路框圖;
圖5為本發明分析電路框圖;
圖6為本發明灌注時各參量的電壓坐標圖;
圖7為本發明採樣電路原理框圖;
圖8為本發明電原理框圖;
圖9為本發明電原理圖。
下面結合附圖對本發明做進一步描述如圖7、8所示，沉管處於非振動狀態時，採樣器自給電源系統的電子延時器為放電終止，採樣器無電源電路不工作。當沉管處于振動狀態時，振動-電壓變換器有交流電壓輸出，經升壓器升壓後送入橋式整流器，穩壓器成為直流電，電流一部分送入蓄電器，一部分供給採樣器各電路使採樣器工作，壓控振蕩器產生振蕩，此時若沉管內有砼，壓控振蕩器輸出中心頻率為3KHZ的調頻脈衝，經高頻調製後由沉管作天線發出。若沉管停止振動，由於電子開關延時器已被觸發仍然導通，蓄電器電流繼續向採樣器提供電源，採樣器繼續工作直至延時時間結束(約10分鐘)為止。從而保證了在停振後仍可檢測一段時間。
接收器由天線(沉管)收到信號後經放大、鑑頻、限幅得到3KHZ砼調頻脈衝，此信號一路送磁帶機作為砼信號跟蹤磁記錄，另一路經低通濾波，直流放大送入門電路及報警器，當輸入低通濾波器的信號為中心頻率(3KHZ)時，解調電壓為零，報警器不工作。當沉管內無砼時由於C值減小，使採樣器壓控振蕩器頻率增高，接收機鑑頻器輸出端得到的調頻脈衝高於3KHZ，經解調放大達門限電壓，使報警電路導通報警。
振動沉管開始後，沉管由地面向下運動，此時卷揚傳動輪正轉紅外光電傳感器A端首先被擋，整形器輸出正脈衝，經係數乘法器分頻由可逆數器做加計數，顯示器數值由小增大顯示相應進尺深度，當沉管由下向上運動(撥管)時，傳感器B端先被擋，整形器輸出負脈衝可逆計數器做減計數，數字顯示器數值減小顯示相應撥管深度。
沉管達預定深度電機加壓，力傳感器電流增至90-120A時，電子開關導通將+6V電源送至計時器和計數器，此時計時器輸出2分鐘脈寬至計數器，計數器接收由整形器送來的負脈衝進行計數，若脈衝數目大於10(脈衝數目根據時間設定)，計數器輸出復位脈衝使分頻器復零進行下一個2分鐘計時，直至2分鐘內無復位脈衝輸出。當計數器輸出端脈衝數在1-10範圍時與門A端為高電平，大於10為低電平，與門B端在計時器從0-2分鐘期間時為低電平，滿2分鐘為高電平，因此保證了只有在滿2分鐘計時且沉降小於10個脈衝，與門方可導通使訊響器工作，指示貫入度已達到標準，否則計數器將循環輸出復位脈衝，使計數器重新計時。
當貫入度達到後，由門電路輸出的高電平使開關電路導通+6V電源送至撥管計數器、走帶脈寬調製器。當沉管撥管，由整形器來的負脈衝進入計數器CP端，計數器控制端由秒脈衝器控制，當1秒內CP端收到撥管負脈衝小於8計數器輸出低電平，當大於8(1.66cm)輸出高電平，顯示報警器報警，指示撥管過快。
由整形器來的負脈衝同時控制走帶延時開關電路，此電路每收到1個負脈衝開關導通1秒走帶電機運轉1秒，當撥管連續進行時，負脈衝源源送來，電機連續運轉，若撥管停止或反方面運動電機停轉。從而保證了只有在貫入度達到後撥管灌注時進行磁記錄。
由於砼、深度、撥管高度、時間信號均屬變化緩慢的超低頻信號，直接用普通磁帶機記錄頻帶不夠，因此設計磁帶記錄信號調製系統，系統的工作情況是由鑑頻限幅器輸出的砼調頻脈衝(經採樣器調製)進入磁帶記錄器1、2磁軌，可逆計數器送來的M脈衝經深度調製器轉換為1KHZ調頻脈衝送第3磁軌，由計時器分頻器輸出的t信號由分脈衝調製器轉換為1KHZ調頻脈衝送第4磁軌。當貫入度達到後進行撥管時，上述各種調頻脈衝均可記錄到磁帶上。
受振拔機工作時的振動特定條件所約束，分析列印系統不設在機械上而是在試驗室內進行。
將磁帶記錄的有關樁灌注過程的全部調頻信號，輸入到調頻脈衝解調器，見圖5通過解調器使調頻脈衝還原為原始信號，再經過頻譜分析儀採樣分析列印出樁灌注圖形。見圖6，圖為樁灌注時各參量的電壓坐標圖，其中Vo3是深度L每格等於1m，Vo4是時間t每格等於1分鐘，V01，V02是管內左右砼的狀況，當左右砼傳感器均有砼通過時，正負電壓偏離零點，當無砼時正負電壓接近零點。此圖全面示出樁灌注時沉管孔深、灌注樁深、撥管速度、砼灌注情況等重要數據，不受人為因素影響，是一種理想的沉管灌注樁施工質量監測措施。
權利要求
1.一種沉管灌注樁質量監測儀，由傳感器、裝置在殼體內的電子線路等諸部分組成，其特徵在於a、管內砼狀況檢測電路在沉管(1)端部設置砼傳感器(2)和砼遙測採樣器(3)，砼信號通過無線傳輸方式送至砼遙測接收器(4)，該接收器分別與報警顯示器(5)，磁帶記錄器(6)的信號輸入端相連b、沉管深度監測電路在沉管卷揚機傳動輪(7)上安裝有光電盤(8)，相應設置了紅外光電傳感器(9)，其輸出端與數字深度儀的輸入端相接c、貫入度檢測電路在振動主電機電流表次級線圈上設置電流貫入力傳感器(14)，通過導線與光電耦合器(15)的輸入端相接後，與定時器(16)、計數器(17)、訊響顯示器(18)串接，同時，沉管深度監測電路的光電傳感器(9)的輸出信號接入計數器(17)，計數器(17)的另一輸出信號亦反饋入定時器(16)。
2.根據權利要求1所述的監測儀，其特徵在於撥管速度監測電路是由秒脈衝定時器(19)、負脈衝計數器(20)、報警顯示器(21)串連組成，秒脈衝定時器(19)的輸入端與貫入度檢測電路的訊響顯示器(18)相接，負脈衝計數器(20)的另一輸入端與沉管深度監測電路的係數乘法器(10)的輸出信號相接。
3.根據權利要求1或2所述的監測儀，其特徵在於磁帶自控記錄電路是由磁記錄器(6)、砼調頻脈衝調製器(22)、深度脈衝調製器(13)、時間脈衝調製器(23)、走帶電機脈寬調製器(26)、走帶同步控制器(25)組成，該電路將管內砼狀況、沉管深度、灌注高度、撥管速度等做磁信息自動走帶存儲。
4.根據權利要求3所述的監測儀，其特徵在於信息分析電路是由四通道脈衝解調器(28)、放大器(29)、頻譜分析儀(30)、印表機(31)串連組成，解調器(28)的輸入端與磁機(6)的輸出端連接。
全文摘要
本發明涉及一種質量監測儀，特別是用於沉管灌注類型樁施工中的質量監測儀，該監測儀由傳感器、裝置在殼體內的電子線路等諸部分組成。它能跟蹤檢測沉管深度、灌注高度、貫入度、拔管速度、管內砼狀況等參數，還有顯示、報警、記錄等功能。本發明具有結構設計合理、簡單、自動跟蹤檢測、適時報警等特點。可自動記錄和列印各樁灌注樁形及檢測的數據。
文檔編號G01N27/00GK1110406SQ93117489
公開日1995年10月18日 申請日期1993年9月23日 優先權日1993年9月23日
發明者孟德仁 申請人:黑龍江省寒地建築科學研究院