本实用新型涉及海洋岩土工程以及桩基工程技术领域，尤其涉及一种可拆卸的现场土塞高度动态测量装置。
背景技术：
随着海洋强国战略的推行，我国海洋工程得到迅速发展，高桩码头、海洋平台、风电机组、输电塔等建构筑物不断涌现，各类大直径管桩因其承载力强，贯入性好，设计灵活和施工方便等特点在上述工程中得到了广泛的应用。
开口桩在打入过程中，桩端一部分土体排出桩外挤向四周，一部分进入桩内，形成土塞。打桩过程中，因桩径、土性、成桩方式、贯入深度等因素的不同，土塞的状态也会有所不同，包括完全闭塞、部分闭塞及完全不闭塞三种状态。
国内外大量的试验和现场实测资料表明，土塞的存在对桩的可打入性，桩的竖向承载力和桩的沉降量都有极大影响；此外，不同土塞状态在打桩过程中的转换会影响成桩方式以及基桩设计的选择。因此，对打桩过程中土塞的状态进行研究很有必要。
工程上常用的对土塞状态进行描述的指标包括土塞长度比(PLR:plug length ratio)和土塞增量比(IFR:incremental filling ratio)；大量工程经验指出，相比于土塞长度比，土塞增量比能更好地描述土塞的发展状态；然而现场试验时常常难以准确地确定土塞增量比。目前，已有相关土塞增量比测试方法的提出，但这些方法多是基于模型试验，需要对管桩进行改造，且未考虑不同桩径、不同成桩方式、存在接桩及其他打桩事故的可能，难以广泛地应用于实际工程中。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种应用广泛、使用简单的可拆卸的现场土塞高度动态测量装置。
本实用新型的实施例提供一种可拆卸的现场土塞高度动态测量装置，包括直筒和固定于所述直筒下端的平板，所述直筒包括侧壁和被所述侧壁环绕的空腔，所述平板上开设有连通外界与所述空腔的预留孔，所述侧壁上开设有连通外界与所述空腔的通孔，所述空腔内设有绕同一轴线转动的第一线轮和第二线轮，一第一线轮轴的一端连接所述第一线轮，另一端与第一转动驱动器连接，一第二线轮轴的一端连接所述第二线轮，另一端与第二转动驱动器连接，所述第一线轮上缠绕有码尺，所述码尺的一端穿过所述通孔与一第一重块连接，所述第二线轮上缠绕有绳索，所述绳索的一端与一第二重块连接且所述第二重块可从所述预留孔穿过，或者所述绳索的一端穿过所述预留孔与所述第二重块连接，所述第二重块的重量大于所述第一重块的重块，所述第一线轮与所述第二线轮之间可互相对接而同步转动，所述第一线轮轴和所述第二线轮轴位于同一直线上。
进一步地，所述第一线轮向所述第二线轮所在的方向凸设有对接部，所述对接部上设有花键，所述第二线轮沿其轴线方向向内凹设有凹槽，所述凹槽边缘处设有键槽，所述凹槽用于与所述对接部对接，所述键槽用于与所述花键啮合。
进一步地，所述第一转动驱动器和所述第二转动驱动器对称的位于所述侧壁的外侧，所述侧壁上设有两限位孔，所述第一线轮轴和所述第二线轮轴分别可转动的穿过所述两限位孔与所述第一转动驱动器和所述第二转动驱动器连接。
进一步地，所述第一线轮轴和所述第二线轮轴分别通过轴向锁紧装置可转动的限位于对应的所述限位孔，松开所述轴向锁紧装置后，通过所述第一线轮轴和/或所述第二线轮轴的轴向运动可使所述第一线轮与所述第二线轮对接或者分离。
进一步地，所述第一转动驱动器和所述第二转动驱动器分别为第一手摇柄和第二手摇柄。
进一步地，所述侧壁的外侧面对应所述通孔处设有导轮支架，所述导轮支架上安装有导轮，所述导轮位于所述通孔和所述第一重块之间支撑所述码尺。
进一步地，所述直筒为钢管，所述平板为钢板，所述绳索为钢索。
本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)使用本实用新型的可拆卸的现场土塞高度动态测量装置，测量所述开口桩的土塞增量比时，不用改变所述开口桩的形状结构，且当存在接桩或者或其他打桩事故时，可快速拆卸，操作简便。(2)通过设置所述平板的边长和所述预留孔的直径，可以进行一定直径范围内开口桩的土塞增量比测量，而不用针对不同桩径设计不同装置，节省开支。(3)分开所述第一线轮与所述第二线轮，可实现对所述第一重块和所述第二重块位置的独立调整，能很好地处理所述第一重块和/或所述第二重块达到极限位置或存在测量不便的情况。(4)结构简单，操作方便，能很好地应用于实际工程中。
附图说明
图1是本实用新型可拆卸的现场土塞高度动态测量装置应用时的示意图；
图2是本实用新型可拆卸的现场土塞高度动态测量装置的一立体图；
图3是图2的横切俯视图；
图4的图a是图2中的第二线轮的剖视图，图b是第一线轮的剖视图，图a和图b剖视的方向正交。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
请参考图1和图2，本实用新型的实施例提供了一种可拆卸的现场土塞高度动态测量装置2，用于现场动态测量土塞高度，主要包括：直筒10和固定于所述直筒10下端的平板。
请参考图1、图2和图3，所述直筒10包括侧壁和被所述侧壁环绕的空腔，所述侧壁上开设有连通外界与所述空腔的一通孔101和二限位孔，所述二限位孔对称设置，优选所述通孔101位于所述二限位孔所在的直线的中垂线上，所述空腔内设有绕同一轴线转动的第一线轮17和第二线轮18，一第一线轮轴15的一端连接所述第一线轮17，另一端穿过与之对应的所述限位孔与第一转动驱动器14连接，一第二线轮轴16的一端连接所述第二线轮18，另一端穿过与之对应的所述限位孔与第二转动驱动器13连接，即所述第一转动驱动器14和所述第二转动驱动器13位于所述侧壁的外侧，处于可视状态，在其他实施例当中，所述侧壁上只开有所述通孔101，所述第一转动驱动器14和所述第二转动驱动器13能被遥控控制或者通过连线或者无线网被远程监控，且所述第一转动驱动器14和所述第二转动驱动器13位于所述空腔内，处于隐藏状态。
请参考图1和图2，对应所述通孔101所在的位置，所述侧壁上设有导轮支架7，所述导轮支架7上安装有导轮8，所述导轮8能够相对所述导轮支架7转动。所述第一线轮17上缠绕有码尺11，所述码尺11的一端穿过所述通孔101与一第一重块5连接，所述导轮8位于所述通孔101和所述第一重块5之间用于支撑所述码尺11，使所述尺码11能够相对所述导轮8上移或者下滑。
请参考图1、图2和图3，所述平板9上开设有连通外界与所述空腔的预留孔19，所述第二线轮18上缠绕有绳索12，所述绳索12的一端与一第二重块6连接且所述第二重块6可从所述预留孔19穿过，从而使所述第二重块19能够被收于所述内腔，在其他实施例当中，所述绳索12的一端穿过所述预留孔19与所述第二重块6连接，所述第二重块6只能位于所述空腔外。
请参考图2、图3和图4，所述第二重块6的重量大于所述第一重块5的重块，以防止所述第一重块5将所述第二重块6拉离地面而使其上升且悬空。所述第一线轮17与所述第二线轮18之间可互相对接而同步转动，具体的，所述第一线轮17向所述第二线轮所在的方向凸设有对接部171，所述对接部171上设有花键172，所述第二线轮18沿其轴线方向向内凹设有凹槽181，所述凹槽181边缘处设有键槽182，所述凹槽181用于与所述对接部171对接，所述键槽182用于与所述花键172啮合；所述第一线轮轴15和所述第二线轮轴16分别通过轴向锁紧装置可转动的限位于对应的所述限位孔，松开所述轴向锁紧装置后，通过所述第一线轮轴15和/或所述第二线轮轴16的轴向运动可使所述第一线轮17与所述第二线轮18对接或者分离。对接时，所述键槽182和所述花键172啮合，从而所述第一线轮17与所述第二线轮18可以同步转动，分离时，所述花键172退出所述键槽182，从而所述第一线轮17与所述第二线轮18在其对应的所述第一转动驱动器14和所述第二转动驱动器13的驱动下，独立运动。优选所述第一转动驱动器14和所述第二转动驱动器18分别为第一手摇柄和第二手摇柄。
为了增加本实用新型所述的可拆卸的现场土塞高度动态测量装置2的整体的承载力，所述直筒10为钢管，所述平板9为钢板，所述绳索12为钢索。
利用上述的可拆卸的现场土塞高度动态测量装置2，实施现场土塞高度动态测量时，包括如下步骤：
步骤1：确保所述第一线轮17与所述第二线轮18分离，使所述码尺11拉着所述第一重块5处于初始位置，记录此时所述码尺11上的刻度h0，使所述第二重块6到达其最高位置。
具体的，在使用前，若所述第一线轮17与所述第二线轮18未分离，则松开所述轴向锁紧装置，使所述第一线轮轴15和/或所述第二线轮16轴沿其轴向向外抽出，带动所述第一线轮17与所述第二线轮18相互远离从而使所述花键172抽出所述键槽182从而完成分离。
锁紧所述轴向锁紧装置，使所述第一线轮轴15和所述第二线轮轴16只能相对所述限位孔转动。转动所述第一手摇柄14，通过所述第一线轮轴15使所述第一线轮17转动，使所述码尺11拉着所述第一重块5处于预设的初始位置，对应所述初始位置，所述码尺上的刻度为h0。转动所述第二手摇柄13，通过所述第二线轮轴16使所述第二线轮18转动，使所述第二重块6到达其最高位置，即收回所述空腔内。
步骤2：将所述的可拆卸的现场土塞高度动态测量装置2安装在开口桩3上，下放所述第二重块6使其刚好与所述开口桩3内的土壤接触，所述绳索12为拉直状态。
具体的，转动所述第二手摇柄13，通过所述第二线轮轴16使所述第二线轮18反向转动，从而向下释放所述第二重块6，直至使所述第二重块6与所述开口桩3内的土壤接触，且此时牵引所述第二重块6的绳索为自然的拉直状态。
步骤3：使所述第一线轮17与所述第二线轮18对接，将外部荷载1通过所述的可拆卸的现场土塞高度动态测量装置2传递至所述开口桩3，或者将外部荷载1直接施加在所述开口桩3上，进行所述开口桩3的打入操作，当所述开口桩3贯入土塞的深度达到H时，读取所述码尺上的刻度h1，所述开口桩3内的土塞增量为h，h＝∣h1-h0∣，得到土塞增量比值：
具体的，松开所述轴向锁紧装置，使所述第一线轮轴15和/或所述第二线轮轴16沿其轴向向内推进，带动所述第一线轮17与所述第二线轮18相互靠近从而使所述花键172伸入所述键槽182并与所述键槽182啮合从而完成对接。此时，所述第一线轮17与所述第二线轮18的处于连动状态且运动同步，所述第一重块5和所述第二重块6则通过对接的所述第一线轮17与所述第二线轮18连接了起来。由于所述第二重块6比所述第一重块5重，所以所述第一重块5在所述第二重块6的坠力的拉扯下，保持其所处的刻度为h0。
当采用打入式成桩方式时，外部荷载1可通过本实用新型所述的可拆卸的现场土塞高度动态测量装置2传递到所述开口桩3上；当采用压入式成桩方式时，外部荷载1可直接作用在所述开口桩3上。
所述开口桩3在外部荷载1的间接作用力下或者直接作用力下，会向下下沉而深入一定深度的土层，由于该桩为开口桩，随着所述开口桩3钻入土层，土层中的土会随之从所述开口桩3的底端向上钻入所述开口桩3内，使所述开口桩3内的土塞高度增加，称土塞高度的增加为土塞量的增加，随着所述土塞量的增加，之前与所述开口桩3内的土壤接触的所述第二重块6会被向上增长的土塞往上顶起，与所述第二重块6连接的绳索12随即处于预松弛状态，这时所述第二重块6对所述第一重块5的拉扯力减小，所述第一重块5在自身的重力作用下向下竖直运动，于是带动对接的所述第一线轮轴15和所述第二线轮轴16转动，卷起所述绳索12，从而使所述绳索12始终处于拉伸状态。从而，所述开口桩3内的土塞增加的高度等于所述第一重块5向下竖直运动下降的高度。
在一次打桩或者多次打桩后，当所述开口桩3内贯入土塞的深度达到H时，读取此时所述第一重块5所对应的所述码尺11上的刻度为h1，所述第一重块5的高度变量为∣h1-h0∣，故所述开口桩3内的土塞增量为h，h＝∣h1-h0∣。
步骤4：将所述开口桩3贯入土塞的过程分为多个阶段，在每一阶段中，所述开口桩3贯入土塞的总深度均为H，在每一阶段开始时，读取所述码尺上的刻度hn-1，在每一阶段结束时，读取所述码尺11上的刻度hn，n为大于0的自然数，当所述开口桩被打入到指定标高位置或土塞增量比值＝∣hn-hn-1∣/H三个连续贯入过程中恒为0时，取下所述的可拆卸的现场土塞高度动态测量装置2，然后按桩基工程规范进行余下工程。
在步骤4的过程中，若所述开口桩3内部已经或者即将被土塞填满而需要接桩时，取下所述的可拆卸的现场土塞高度动态测量装置2，完成接桩后，继续步骤1至4，所述开口桩被打入到指定标高位置或土塞增量比值恒为0时。如图1所示，相邻二所述开口桩3通过焊缝4进行接桩。
本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)使用本实用新型的可拆卸的现场土塞高度动态测量装置2，测量所述开口桩3的土塞增量比时，不用改变所述开口桩3的形状结构，且当存在接桩或者或其他打桩事故时，可快速拆卸，操作简便。(2)通过设置所述平板9的边长和所述预留孔19的直径，可以进行一定直径范围内开口桩的土塞增量比测量，而不用针对不同桩径设计不同装置，节省开支。(3)分开所述第一线轮17与所述第二线轮18，可实现对所述第一重块5和所述第二重块6位置的独立调整，能很好地处理所述第一重块5和/或所述第二重块6达到极限位置或存在测量不便的情况。(4)结构简单，操作方便，能很好地应用于实际工程中。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。