沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置及其使用方法.pdf

本发明公开了一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置及其使用方法，包括收线盒、刻度尺、重锤和定滑轮，刻度尺穿过定滑轮，一端与重锤连接，另一端与收线盒连接。定滑轮固定于机架顶部；使用时，安装定滑轮与刻度尺，刻度尺自由端连接重锤于定滑轮处记录初始读数l0，放锤至地面标高记录读数l1，机架高度为l1- l0；沉管至设计标高，放锤至管底记录读数l2，沉管深度为l2- l1；重锤复位，灌注混凝土，放锤至自由下落结束记录读数l3，混凝土灌注高度为l2-l3。本发明可测试沉管深度、标定沉管垂直度、实时测量灌注高度，操作方便、技术简单可行、实用性强。

1.  一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置，其特征在于：包括收线盒（1）、刻度尺（2）、重锤（3）和定滑轮（4），刻度尺（2）一端穿过定滑轮（4）与重锤（3）连接，另一端与收线盒（1）连接，定滑轮（4）固定于桩机机架（5）顶部；重锤（3）位于沉管灌注桩桩模正上方，使得重锤（3）下落后落入沉管灌注桩的桩模内。

2.  根据权利要求1所述的沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置，其特征在于：所述收线盒（1）用于收放刻度尺（2）。

3.  根据权利要求1所述的沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置，其特征在于：所述刻度尺（2）柔软、可卷曲，且在重锤（3）的作用下自身不变形。

4.  根据权利要求1所述的沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置，其特征在于：所述重锤（3）材料为混凝土，在水中自由下沉，混凝土中漂浮。

5.  根据权利要求4所述的沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置，其特征在于：所述重锤（3）采用灌注批号的混凝土。

6.  一种基于权利要求1所述的沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置的使用方法，其特征在于，方法步骤如下：
步骤1、桩机就位后安装定滑轮（4），定滑轮（4）固定于桩机机架顶部，测量过程中高度始终不变化，转入步骤2；
步骤2、拉出收线盒（1）中刻度尺（2）的自由端，将刻度尺（2）自由端穿过定滑轮（4），刻度尺（2）的自由端与重锤（3）连接，调整收线盒（1），使得重锤（3）位于沉管灌注桩桩模正上方，保证重锤（3）下落后落入沉管灌注桩的桩模内，此为重锤（3）的初始位置a₀，不改变重锤（3）位置的前提下调整收线盒（1），记录此时收线盒（1）内刻度尺的初始读数l₀，后续测量过程中不移动收线盒（1），转入步骤3；
步骤3、放线让重锤（3）自由下落至地面，记录刻度尺读数为l₁，则打桩机机架高度为l₁- l₀，与打桩机实际高度进行校核，根据校核结果调整打桩机姿势，转入步骤4；
步骤4、收线盒（1）收线，使重锤（3）复位，沉入桩模，沉管至设计标高时停止沉管，放落重锤（3）至自由下落结束，记录收线盒（1）内刻度尺读数l₂，此时桩底标高为l₂-l₁，与沉管深度进一步对比校核，根据校核结果判断沉管的垂直度，转入步骤5；
步骤5、将重锤（3）复位，而后灌注混凝土，停止灌注后放线至重锤（3）自由下落结束，记录收线盒内刻度尺读数l₃，此时混凝土灌注高度为l₂-l₃，转入步骤6；
步骤6、重复步骤5，得到任一灌注时刻混凝土的灌注高度，转入步骤7；
步骤7、待该桩灌注完成后，移桩位，重复步骤4，测量下一根桩的混凝土灌入情况。

沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置及其使用方法
技术领域
本发明属于土木工程沉管灌注桩施工领域，具体涉及一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置及其使用方法。
背景技术
沉管灌注桩是软基处理的一个重要方法，通过静压、锤击或振动沉管装置，将带有活瓣桩靴或混凝土预制桩尖的桩模沉入设计深度，然后放入钢筋骨架，浇筑混凝土，振动拔管，养护成型，便形成设计所需的不同桩身和截面形状的混凝土灌注桩。混凝土灌注过程中，灌注高度是评估混凝土灌注质量的重要参数之一。通常借助测绳和重锤测量钻孔灌注桩混凝土灌注高度（任建国2011），然而，对于沉管灌注桩而言，灌注过程中桩模位于地面以上数十米，传统的测绳和重锤的方法很难实现，判别沉管灌注桩桩模内混凝土灌注高度主要通过锤击敲管，根据声音判断，该方法只适用于混凝土灌入标高已经达到或超过地面的情况，且判别极不准确，时常出现以下问题：当灌入混凝土表面低于地表面时，若一次拔管高度过多，桩尖拔出混凝土表面，导致断桩或颈缩；当混凝土标高接近地表时，欠灌则桩长达不到设计标准，超灌则浪费材料，拔管后超灌的混凝土洒落地表，形成硬壳层，清理桩头十分困难。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置及其使用方法，克服沉管灌注桩混凝土灌入高度难以测量的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置包括收线盒、刻度尺、重锤和定滑轮，刻度尺一端穿过定滑轮与重锤连接，另一端与收线盒连接，定滑轮固定于桩机机架顶部；重锤位于沉管灌注桩桩模正上方，使得重锤下落后落入沉管灌注桩的桩模内。
所述收线盒用于收放刻度尺。
所述刻度尺柔软、可卷曲，且在重锤的作用下自身不变形。
所述重锤材料为混凝土，在水中自由下沉，混凝土中漂浮。
所述重锤采用灌注批号的混凝土。
一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置的使用方法，方法步骤如下：
步骤1、桩机就位后安装定滑轮，定滑轮固定于桩机机架顶部，测量过程中高度始终不变化，转入步骤2；
步骤2、拉出收线盒中刻度尺的自由端，将刻度尺自由端穿过定滑轮，刻度尺的自由端与重锤连接，调整收线盒，使得重锤位于沉管灌注桩桩模正上方，保证重锤下落后落入沉管灌注桩的桩模内，此为重锤的初始位置a₀，不改变重锤位置的前提下调整收线盒，记录此时收线盒内刻度尺的初始读数l₀，后续测量过程中不移动收线盒，转入步骤3；
步骤3、放线让重锤自由下落至地面，记录刻度尺读数为l₁，则打桩机机架高度为l₁- l₀，与打桩机实际高度进行校核，根据校核结果调整打桩机姿势，转入步骤4；
步骤4、收线盒收线，使重锤复位，沉入桩模，沉管至设计标高时停止沉管，放落重锤至自由下落结束，记录收线盒内刻度尺读数l₂，此时桩底标高为l₂-l₁，与沉管深度进一步对比校核，根据校核结果判断沉管的垂直度，转入步骤5；
步骤5、将重锤复位，而后灌注混凝土，停止灌注后放线至重锤自由下落结束，记录收线盒内刻度尺读数l₃，此时混凝土灌注高度为l₂-l₃，转入步骤6；
步骤6、重复步骤5，得到任一灌注时刻混凝土的灌注高度，转入步骤7；
步骤7、待该桩灌注完成后，移桩位，重复步骤4，测量下一根桩的混凝土灌入情况。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）可通过定滑轮改变测量方向，实现混凝土灌注高度的实时测量。
（2）测量时刻度尺两端受力、紧绷，精度高。
（3）重锤采用灌注批号混凝土制作，测量精度高。
（4）装置操作方便、技术简单可行、实用性强。
（5）不仅可实时测量沉管灌注桩混凝土灌注深度，还可测试沉管深度、标定沉管垂直度。
附图说明
图1 为本发明的沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置结构示意图。
图2 为本发明的沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置的工作原理图，其中（a）为初始位置，（b）为标定桩基高度，（c）为标定沉管深度，（d）为测量混凝土灌注高度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
结合图1~图2，一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置，包括收线盒1、刻度尺2、重锤3和定滑轮4，刻度尺2一端穿过定滑轮4与重锤3连接，另一端与收线盒1连接，定滑轮4固定于桩机机架5顶部；收线盒1用于收放刻度尺2，重锤3位于沉管灌注桩桩模正上方，保证重锤3下落后落入沉管灌注桩的桩模内。
刻度尺2柔软、可卷曲，且在重锤3的作用下自身不变形，通常可采用皮尺。
重锤3材料为混凝土，在水中自由下沉，混凝土中漂浮。
重锤3可采用灌注批号的混凝土制作，测量结果更加精确。
刻度尺2可穿过定滑轮4以改变方向，测量时两端受力，紧绷，精度高。刻度尺2与重锤3连接端刻度为0，收线盒1处刻度尺的刻度为放线长度。本发明不仅可随时测量沉管灌注桩的混凝土灌注深度，还可测试沉管深度，标定垂直度，解决了桩机工程隐蔽不可见，混凝土灌注状态无法得知的问题。
结合图1和图2，一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置的使用方法，方法步骤如下：
步骤1、桩机就位后安装定滑轮4，可采用定滑轮4以改变测量方向，定滑轮4固定于桩机机架顶部，测量过程中高度始终不变化，转入步骤2。
步骤2、拉出收线盒1中刻度尺2的自由端，将刻度尺2自由端穿过定滑轮4。刻度尺2自由端与重锤3连接，调整收线盒1，使得重锤3位于沉管灌注桩桩模正上方，保证重锤3下落后落入沉管灌注桩的桩模内，此为重锤3的初始位置a₀（如图1所示），不改变重锤3位置的前提下调整收线盒1，记录此时收线盒1内刻度尺的初始读数l₀（如图2a所示），后续测量过程中不移动收线盒1，转入步骤3。
步骤3、放线让重锤3自由下落至地面，记录刻度尺读数为l₁（如图2b所示），则打桩机机架高度为l₁- l₀，与打桩机实际高度进行校核，根据校核结果调整打桩机姿势，转入步骤4。
步骤4、收线盒1收线，使重锤3复位，沉入桩模，沉管至设计标高时停止沉管，放落重锤3至自由下落结束（至管底），记录收线盒1内刻度尺读数l₂（如图2c所示），此时桩底标高为l₂- l₁，与沉管深度进一步对比校核，根据校核结果判断沉管的垂直度，转入步骤5。
步骤5、将重锤3复位，而后灌注混凝土，停止灌注后放线至重锤3自由下落结束，记录收线盒内刻度尺读数l₃（如图2d所示），此时混凝土灌注高度为l₂-l₃，转入步骤6。
步骤6、重复步骤5，得到任一灌注时刻混凝土的灌注高度，转入步骤7。
步骤7、待该桩灌注完成后，移桩位，重复步骤4，测量下一根桩的混凝土灌入情况。
实施例1
一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置，包括收线盒1、刻度尺2、重锤3和3个定滑轮4，2个定滑轮4，一个定滑轮4固定于桩机机架5顶部，另一个固定与桩机架身上，以改变刻度尺2的方向，刻度尺2一端依次穿过两个定滑轮4与重锤3连接，另一端与收线盒1连接；收线盒1用于收放刻度尺2，重锤3位于沉管灌注桩桩模正上方，保证重锤3下落后落入沉管灌注桩的桩模内。
刻度尺2采用皮尺。
重锤3材料为灌注批号的混凝土，在水中自由下沉，混凝土中漂浮，使得测量结果更加精确。
测量时刻度尺2两端受力，紧绷，精度高。刻度尺2与重锤3连接端刻度为0，收线盒1处刻度尺的刻度为放线长度。
结合图1和图2，一种沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量装置的使用方法，方法步骤如下：
步骤1、桩机就位后分别安装2个定滑轮4，一个定滑轮4固定于桩机机架5顶部，另一个固定与桩机架身上，测量过程中高度始终不变化，转入步骤2。
步骤2、拉出收线盒1中刻度尺2的自由端，将刻度尺2自由端穿过定滑轮4。刻度尺2自由端与重锤3连接，调整收线盒1，使得重锤3位于沉管灌注桩桩模正上方，保证重锤3下落后落入沉管灌注桩的桩模内，重锤3的初始位置为自然地面以上30 m（如图1所示），不改变重锤3位置的前提下调整收线盒1，记录此时收线盒1内刻度尺的初始读数35 m（如图2a所示），后续测量过程中不移动收线盒1，转入步骤3。
步骤3、放线让重锤3自由下落至地面，记录刻度尺读数为65 m（如图2b所示），则打桩机机架高度为30 m，小于打桩机实际高度31 m，说明桩基有倾斜，需调整桩基姿势，而后重新校核。校核桩基姿势后，转入步骤4。
步骤4、收线盒1收线，使重锤3复位，沉入桩模，沉管至设计标高时停止沉管，放落重锤3至自由下落结束（至管底），记录收线盒1内刻度尺读数90 m（如图2c所示），此时桩底标高为25 m，与沉管深度25 m吻合，说明沉管垂直度满足要求，转入步骤5。
步骤5、将重锤3复位，而后灌注混凝土，停止灌注后放线至重锤3自由下落结束，记录收线盒内刻度尺读数80 m（如图2d所示），此时混凝土灌注高度为10 m，转入步骤6。
步骤6、重复步骤5，得到任一灌注时刻混凝土的灌注高度，转入步骤7。
步骤7、待该桩灌注完成后，移桩位，重复步骤4，测量下一根桩的混凝土灌入情况。
本发明通过定滑轮改变测量方向，实现沉管灌注桩混凝土灌注高度的实时测量；测量时刻度尺两端受力、紧绷，精度高；重锤采用灌注批号混凝土制作，测量精度高；装置操作方便、技术简单可行、实用性强；不仅可实时测量沉管灌注桩混凝土灌注深度，还可测试沉管深度、标定沉管垂直度，解决桩机工程隐蔽不可见，混凝土灌注状态无法得知的问题。