灌注桩超灌监测装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种灌注管控装置，尤其涉及一种在混凝土灌注过程中使用的灌注桩超灌监测装置及其使用方法，属于建筑工程领域。

背景技术：

灌注桩是直接在所设计的桩位上开设截面为圆形孔，成孔后在孔内加放钢筋笼，灌注混凝土而成，根据成孔工艺的不同，灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等，由于灌注桩具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点，灌注桩在施工中得到较为广泛的应用。

虽然混凝土灌注桩在建筑工程上的应用越来越多，但是混凝土灌注桩的顶标高控制一直以来是混凝土灌注桩工程施工的难点之一，这是因为，在灌注桩加工过程中由于多种原因，例如外加剂掺量过高或用水量超标，导致混凝土坍落度过大甚至离析，出现浮浆，浮浆经振捣后会聚集在混凝土的上部形成浮浆层，而浮浆层凝固后的强度无法达到灌注桩标准的要求，因此为了避免浮浆层的影响，在对灌注桩的顶标高控制时，往往要在设定的灌注桩高度上超灌指定高度，一般灌注桩需超高度为500mm以上，并在混凝土凝固后将浮浆部分凿除，所以如果顶标高设置的过低就无法避开浮浆层最终形成的桩体也就不合格，如果顶标高设置的过高，则造成混凝土的浪费以及后续施工（凿除浮浆层和超出灌注桩设计高度部分的混凝土）的困难。

目前，在超灌高度的控制过程中，较难解决的问题是如何准确的识别混凝土和浮浆的分界面，从而确定混凝土的实际高度，传统的施工方法是人工通过测绳将重物放置于灌注桩的设计标高位置或者竹竿触探，依靠工作人员的手感或经验来判断重物是否对人手有拉力或者是否有混凝土对竹竿施加推力来识别混凝土和浮浆的分界面，然而这些方法对作业人员的要求较高，并且也无法保证重物或竹竿底部准确位于灌注桩的设计标高位置，因此分界面的识别误差较大，同时，由于工地现场环境复杂，这些方法受工地现场作业环境影响较大，使得识别精度进一步降低。

中国专利CN201310141689.5揭示了一种水下灌注桩砼超灌检测器及其使用方法，但是该专利中的装置仅适用于水下灌注桩，并不完全适用于普通的灌注桩。而且，该装置是在灌注桩已经超灌的前提下，再通过检测器来确定已超灌的高度是否满足设计标高，因此该装置只能用于超灌后的确认核实，无法实现对超灌的高度进行有效地控制，并且这种装置的使用方法较为复杂，在一定程度上会影响到操作效率。

所以截至目前，并没有一套设备能够完善地解决上述问题，大部分施工企业只能以加大顶标高的方式来保证成桩质量，但这样一来，不仅增加了灌注成本，而且也造成了资源的浪费。

除此之外，按照使用规范要求，灌注桩混凝土浇筑时为了保证混凝土的浇筑质量，要求浇筑时的导料管埋入混凝土内3～6m。在灌注桩灌注过程中，导料管中的混凝土高度会高于桩内混凝土液面，高于桩内混凝土液面的这部分混凝土我们定义为导料管余料，这部分余料会进一步增加灌注桩高度，造成材料浪费。并且在灌注过程中，大部分施工企业都不会对桩顶超灌混凝土的强度做任何处理，这样一来，无疑进一步增加了灌注完成后灌注桩桩顶凿除的难度。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种在混凝土灌注过程中使用的灌注桩超灌监测装置及其使用方法。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种灌注桩超灌监测装置，包括设备支架，还包括用于实现对混凝土灌注高度进行实时监测的监测传感器，以及固定设置于所述设备支架上、与所述监测传感器电性连接、用于反馈所述监测传感器监测结果的报警组件，所述监测传感器借助设置于所述设备支架上的连接组件与所述设备支架连接；还包括固定设置于所述设备支架上、与所述监测传感器及所述报警组件信号连接、用于实现二者间信号中转的中控主机。

优选地，所述中控主机与所述监测传感器借助铠装电缆实现二者信号连接，所述中控主机与所述报警组件借助信号传输电缆、网络或蓝牙实现二者信号连接。

优选地，所述监测传感器为水分监控传感器，所述报警组件包括三色警示灯及蜂鸣器。

优选地，所述连接组件包括可转动地设置于所述设备支架上的绕线卷筒，以及贯穿设置于所述绕线卷筒的中心位置、用于带动所述绕线卷筒转动、并完成数据信号传输的信号转换轴，所述信号转换轴与所述绕线卷筒固定连接，所述信号转换轴的一端伸出于所述设备支架外、并与折叠式手摇柄固定连接。

优选地，所述连接组件还包括所述铠装电缆，所述铠装电缆均匀盘绕于所述绕线卷筒的周向外侧，其一端与所述信号转换轴电性连接、另一端与所述监测传感器电性连接。

优选地，所述铠装电缆包括用于完成数据信号传输的信号传输电缆，以及包覆于所述信号传输电缆周向外侧、起保护作用的硬质抗拉保护层，所述硬质抗拉保护层为钢丝绳、钢片护甲或链条。

优选地，所述监测传感器为柱体，其直径小于49mm，长度小于325mm。

优选地，还包括用于在灌注过程中将所述监测传感器固定于钢筋笼尾端设计标高处的固定夹具，所述固定夹具与所述钢筋笼可活动地连接。

优选地，所述设备支架的侧面固定设置有用于在装置的非工作状态下完成所述监测传感器收纳的传感器支撑架。

一种上述灌注桩超灌监测装置的使用方法，包括如下步骤：

S1、将灌注桩超灌监测装置移动至合适工位，将固定夹具固定设置于钢筋笼尾端的设计标高处，随后将监测传感器安装于所述固定夹具中，并启动中控主机，随后，报警组件中的黄灯亮起并蜂鸣确认，装置随即进入工作状态；

S2、使用吊机将所述钢筋笼下放置设计标高，使所述固定夹具与所述监测传感器浸没于泥浆中；

S3、进行混凝土灌注，

当所述监测传感器进入混凝土与泥浆的混合层内时，所述中控主机接收到所述监测传感器的信号，所述中控主机随即发出信号启动所述报警组件，所述报警组件中的绿灯亮起并伴随间歇性蜂鸣，装置开始预警，此时操作者应减慢灌注速度，

当所述监测传感器进入混凝土层内时，所述中控主机接收到所述监测传感器的信号，所述中控主机随即发出信号启动所述报警组件，所述报警组件中的红灯亮起并伴随持续性蜂鸣，装置开始报警，此时操作者应结束灌注；

S4、结束混凝土灌注，取出导料管，并利用连接组件完成所述监测传感器的回收，最终完成灌注桩灌注。

本发明的突出效果为：本发明能够通过传感器检测不同液体中的水分含量，进而判断混凝土是否已达到设定标高、并在达到设定标高后及时报警，以提醒作业人员停止灌注混凝土。这样一来，既保证了灌注桩的有效灌注高度，又在最大程度上降低了超灌量，有利于减小灌注材料的浪费，降低了后续的凿除难度。并且整个作业过程完全采用自动化的方式进行，受人为因素的影响较小，从而保证了控制精度和灌注效率。

同时，本发明中的操作方法出于对作业人员的操作延时及导料管余料的考虑，对传感器在待加工灌注桩中的位置进行了修正，并结合连接组件实现了位置调整，进一步保证了灌注桩混凝土液面最终高度的精确性，减少了材料浪费。

综上所述，本发明设计精巧，结构简单，操作准确性高，具体很高的使用及推广价值。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的正面结构示意图；

其中：1、设备支架；2、监测传感器；3、报警组件；4、中控主机；5、铠装电缆；6、绕线卷筒；7、折叠式手摇柄；8、传感器支撑架。

具体实施方式

本发明揭示了一种在混凝土灌注过程中使用的灌注桩超灌监测装置及其使用方法。

如图1~图2所示，一种灌注桩超灌监测装置，包括设备支架1，还包括用于实现对混凝土灌注高度进行实时监测的监测传感器2，以及固定设置于所述设备支架1上、与所述监测传感器2电性连接、用于反馈所述监测传感器2监测结果的报警组件3，所述监测传感器2借助设置于所述设备支架1上的连接组件与所述设备支架1连接；还包括固定设置于所述设备支架1上、与所述监测传感器2及所述报警组件3信号连接、用于实现二者间信号中转的中控主机4。

所述中控主机4与所述监测传感器借助铠装电缆5实现二者信号连接，所述中控主机4与所述报警组件3借助信号传输电缆、网络或蓝牙实现二者信号连接。此处所述网络也可以细分为有线网络或无线网络，因为上述连接方式均属于现有技术，在此不做进一步赘述。在本实施例中，所述中控主机4与所述报警组件3借助信号传输电缆完成信号连接。

所述监测传感器2为水分监控传感器，所述报警组件3包括三色警示灯及蜂鸣器。

所述连接组件包括可转动地设置于所述设备支架1上的绕线卷筒6，以及贯穿设置于所述绕线卷筒6的中心位置、用于带动所述绕线卷筒6转动、并完成数据信号传输的信号转换轴（图中未示出），所述信号转换轴与所述绕线卷筒6固定连接，所述信号转换轴的一端伸出于所述设备支架1外、并与折叠式手摇柄7固定连接。

所述连接组件还包括所述铠装电缆5，所述铠装电缆5均匀盘绕于所述绕线卷筒6的周向外侧，其一端与所述信号转换轴电性连接、另一端与所述监测传感器2电性连接。

在实际的使用过程中，操作者可以通过摇动所述折叠式手摇柄7来带动所述绕线卷筒6转动，从而完成所述铠装电缆5的伸展与回收。

所述铠装电缆5包括用于完成数据信号传输的信号传输电缆，以及包覆于所述信号传输电缆周向外侧、起保护作用的硬质抗拉保护层，所述硬质抗拉保护层为钢丝绳、钢片护甲或链条。

所述监测传感器2为尺寸小于导料管和钢筋笼之间间隙的不规则柱体，其直径小于49mm，长度小于325mm，这样的具体规格是为了进一步保证所述监测传感器2的使用，具体而言，所述导料管和钢筋笼之间的最小间隙为80mm，且为了保证监测的准确性，所述监测传感器2在使用时，与金属间的距离应保证在15mm以上。

所述灌注桩超灌监测装置还包括用于在灌注过程中将所述监测传感器2固定于钢筋笼尾端设计标高处的固定夹具（图中未示出），所述固定夹具与所述钢筋笼可活动地连接。具体而言，所述固定夹具与所述钢筋笼可采用绑带连接或卡扣连接，但需要保证所述固定夹具在所述钢筋笼上能够被顺利取下，从而使所述固定夹具能够多次回收、重复利用。此处还需要注意的是，所述固定夹具与所述钢筋笼之间的连接需要具备一定的刚性，这样设置的目的在于避免在混凝土灌注过程中，所述监测传感器2因不断上升的泥浆而发生垂直方向位移，从而影响监测效果。

所述设备支架1的侧面固定设置有用于在装置的非工作状态下完成所述监测传感器2收纳的传感器支撑架8。

一种上述灌注桩超灌监测装置的使用方法，包括如下步骤：

S1、将灌注桩超灌监测装置移动至合适工位，将固定夹具固定设置于钢筋笼尾端的设计标高处，随后将监测传感器2安装于所述固定夹具中，并启动中控主机4，随后，报警组件3中的黄灯亮起并蜂鸣确认，装置随即进入工作状态；

S2、使用吊机将所述钢筋笼下放置设计标高，使所述固定夹具与所述监测传感器2浸没于泥浆中；

S3、进行混凝土灌注，由于泥浆内各材料的密度不同，因此泥浆整体会出现分层现象，

当所述监测传感器2进入混凝土与泥浆的混合层内时，所述中控主机4接收到所述监测传感器2的信号，所述中控主机4随即发出信号启动所述报警组件3，所述报警组件3中的绿灯亮起并伴随间歇性蜂鸣，装置开始预警，此时操作者应减慢灌注速度，

当所述监测传感器2进入混凝土层内时，所述中控主机4接收到所述监测传感器2的信号，所述中控主机4随即发出信号启动所述报警组件3，所述报警组件3中的红灯亮起并伴随持续性蜂鸣，装置开始报警，此时操作者应结束灌注；

S4、结束混凝土灌注，取出导料管，并利用连接组件完成所述监测传感器2的回收，最终完成灌注桩灌注。

本发明能够通过传感器检测不同液体中的水分含量，进而判断混凝土是否已达到设定标高、并在达到设定标高后及时报警，以提醒作业人员停止灌注混凝土。这样一来，既保证了灌注桩的有效灌注高度，又在最大程度上降低了超灌量，有利于减小灌注材料的浪费，降低了后续的凿除难度。并且整个作业过程完全采用自动化的方式进行，受人为因素的影响较小，从而保证了控制精度和灌注效率。

同时，本发明中的操作方法出于对作业人员的操作延时及导料管余料的考虑，对传感器在待加工灌注桩中的位置进行了修正，并结合连接组件实现了位置调整，进一步保证了灌注桩混凝土液面最终高度的精确性，减少了材料浪费。

综上所述，本发明设计精巧，结构简单，操作准确性高，具体很高的使用及推广价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。