一种灌注桩浇筑高程监测装置及其施工方法与流程

本发明涉及土木工程技术领域，更具体的说是涉及一种灌注桩浇筑高程监测装置及其施工方法。

背景技术：

近十几年以来，随着建筑业的发展，超高层建筑在我国越来越多，而当超高层建筑出现在土质不好的地方需要采用桩基础，一般的桩基础的桩径都比较大，其中灌注桩的运用相对而言占比是比较大的。而在施工混凝土灌注桩的过程中主要存在着两个问题。其一是桩顶超灌的混凝土高度控制是个非常棘手的问题。因为超灌量大了浪费混凝土，而且间接的增加了截桩所需的费用，且造成资源浪费，增加材料耗损；超灌量少了则桩头中含有大量砂浆甚至是泥土，保证不了桩头的施工质量，达不到设计等级，从而需要进行补强处理，造成施工过程复杂。目前国内外基本都采用传统的施工方法，即用测绳量取桩顶到护筒的距离来控制超灌高度(超灌高度不小于桩顶标高的50cm)。其二是如何控制导管的埋深，也就是应当如何严格控制导管的上提速度，若提速过快，浮浆层处于桩底或桩身中间，则形成夹泥或断桩，桩身质量就无法达到要求；若导管提速较慢，浇注速度又较快，容易在孔体深部沉积较多骨料，加上振捣过程混凝土的离析，也容易导致桩体上部强度较低。因此合理控制导管上提速度是避免出现“断桩”、“软弱桩”等重大工程质量事故重要步骤。目前国内外基本都采用传统的施工方法，即用测绳测量桩基内混凝土灌注面到导管顶口长度，然后在用导管长度减去刚刚测的长度得出导管埋深，同时也可得到超灌高度。其中导管埋入混凝土的深度一般为2～6m。超灌高度一般为0.5～1m。

但是，传统的施工方法存在以下问题：测绳质软，测出的数据不够准确；采用测绳加钢筋头或竹竿测量，受人的经验影响程度较大，无法较准确测量。这种传统的方法面临以下诸多问题:

超灌产生的问题：1.少灌:后期补桩，成本极高，影响质量和进度；2.超灌:后期截桩，浪费材料和人工，成本高，影响进度；3.环保:不节能、垃圾处理成本高、废料处置影响环境。

拔导管速度未控制好产生的问题：若提速过快，浮浆层处于桩底或桩身中间，则形成夹泥或断桩，桩身质量就无法达到要求；若导管提速较慢，浇注速度又较快，容易在孔体深部沉积较多骨料，同时因为振捣过程混凝土的离析将导致桩体上部强度较低。

因此，如何提供一种能够能够监测混泥土浇筑高度，能够避免少灌和超灌，进而提高灌注桩浇筑质量的灌注桩浇筑高程监测装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种灌注桩浇筑高程监测装置，能够对混凝土浇筑过程中的浇筑高度起到检测作用，能够避免少灌和超灌，进而提高灌注桩的浇筑质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种灌注桩浇筑高程监测装置，包括：

导管，所述导管的外壁上设有上电容板；

套管，所述套管内壁上设有下电容板，所述套管套设于所述导管的外壁上，所述上电容板位于所述套管内部，所述上电容板与所述下电容板平行；

分离板，所述分离板的一端与所述套管的外壁连接，其另一端通过连接杆与所述套管顶端固定连接，所述分离板上设有透水孔；

所述上电容板和所述下电容板上均设有导线，所述导线用于测量所述上电容板和所述下电容板之间的电容。

采用上述技术方案的有益效果是：通过在导管的外壁上设置上电容板，同时在导管的外壁上套设套管，且在套管的内壁上设置有下电容板，套管的底端外壁上设置有分离板，当混凝土从导管灌入到桩底，当混凝土的高程接触到分离板后，由于混凝土还在灌入，此时混凝土中的水能够通过透水孔，但是混凝土被阻挡在分离板的下方，在混凝土的推动下，分离板的外缘向上转动，转动产生的力经连接杆传导至套管的顶端，进而使套管沿导管向上滑动，使下电容板向上电容板靠近，此时连接到上电容板和下电容板之间的万用表上的电容示数发生变化，进而说明混凝土已经浇筑到分离板的高度，同时也能够计算出混凝土的浇筑高度，本装置结构简单，成本低，同时，具有较高的灵敏度，只要上电容板和下电容板之间的距离发生改变就可以在万用表上快速显示。

进一步地，所述导管的外壁上沿所述导管轴向设有导向槽，所述导向槽设于所述下电容板的下方，所述套管的内壁上固定设置有滑轮，所述滑轮与所述导向槽适配。

采用上述技术方案的有益效果是：通过在导管的外壁上设有导向槽，且在套管的内壁上设有与导向槽适配的滑轮，可以保证在分离板转动的作用下，套管沿固定方向向上滑动。

进一步地，所述分离板包括多个推板，多个所述推板呈轴阵列式布置于所述套管的外部并均与所述套管的外壁连接，且多个所述推板远离所述套管的一端通过连接杆与所述导管的顶端固定连接。

采用上述技术方案的有益效果是：通过将分离板设置为多个推板，能够保证每一个推板在桩底混凝土的作用下，当混凝土的高程到达推板时，推板能够快速反应，远离套管的一端能够随着混凝土的高度向上转动。

进一步地，所述套管的两端与所述导管之间均设有端盖，所述端盖的外缘与所述套管固定连接，所述端盖的内缘与所述导管贴合。通过端盖的连接能够使套管的内腔形成一个封闭的空间，防止在水下环境中作业时，水进入套管内部，改变上电容板和下电容板之间的相对介电常数，进而影响万用表的测量精度。

进一步地，所述端盖的内缘设置有橡胶密封涂层。通过在内缘的表面设置橡胶密封涂层，能够保证端盖与导管之间的密封性，防止在水下环境中作业时，水进入套管的内部。

本发明的第二目的在于提供一种灌注桩浇筑高程监测装置的施工方法，能够对混凝土浇筑过程中的浇筑高度起到检测作用，能够避免少灌和超灌，进而提高灌注桩的浇筑质量。

本发明提供了一种灌注桩浇筑高程监测装置的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

s10，将套管和导管安装在一起，并将推板安装在套管的外壁，使导管外壁的上电容板和套管内壁的下电容板之间形成平行板电容器；

s20，将万用表与上电容板和下电容板上预留的导线连接；

s30，将s10中安装好的导管通过多根连接管逐一连接并下放至需要灌注的桩孔中；

s40，将混凝土从连接管中灌入，混凝土沿连接管和导管的内壁流到桩底；

s50，当混凝土的高度达到推板位置时，由于此时继续灌入混凝土，混凝土推动推板的外边缘绕内边缘与套管连接处向上转动，进而带动套管向上运动，套管内壁的下电容板向上电容板靠近，万用表的示数发生明显改变；

s60，当万用表的示数发生变化时，将导管向上提升一根连接管的高度，此时，混凝土与推板分离，推板和套管在动力作用下，推板回复到水平状态，套管回复到原始状态；

s70，重复上述s40～s60，直至混凝土浇筑的高度达到预设高度停止。

本发明提供的一种灌注桩浇筑高程监测装置的施工方法的有益效果是：在该施工方法实施上述的灌注桩浇筑高程监测装置，其中，该灌注桩浇筑高程监测装置的具体结构、连接关系以及有益效果等已在上述文字中进行了详细说明，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的灌注桩浇筑高程监测装置的整体结构示意图；

图2附图为本发明提供的a-a剖面结构示意图；

图3附图为本发明提供的分离板结构示意图。

图中：1为导管；2为套管；3为分离板；31为透水孔；32为推板；4为连接杆；5为导线；6为端盖；7为上电容板；8为下电容板；9为导向槽；10为滑轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见附图1-3，本发明实施例公开了一种灌注桩浇筑高程监测装置，包括：

导管1，导管1的外壁上设有上电容板7，上电容板7与导管1的外壁固定连接，其中，导管1上端部设置有外螺纹段，用于将导管1与连接管通过螺纹连接，连接管的一端设置为外螺纹结构，另一端设置为内螺纹结构，连接管的内螺纹能够与导管1的外螺纹连接，多个连接管能够通过两端的内外螺纹依次首尾连接，最终端的连接管为一端设有内螺纹，其另一端为直壁结构，无螺纹段设置；

套管2，套管2内壁上设有下电容板8，下电容板8与套管2内壁固定连接，套管2套设于导管1的外壁上，且上电容板7位于套管2内部，上电容板7与下电容板8平行形成平行板电容器；

其中，上电容板7的外边缘与套管2的内壁存在间隙，下电容板8与导管1的外壁存在间隙，上电容板7的上表面固定连接有导线5，下电容板8的下表面连接有导线5，与下电容板8连接的导线5依次穿过下电容板8与导管1的外壁之间的间隙和上电容板7的外边缘与套管2的内壁之间的间隙，导线5伸出套管2上端的端盖6与万用表连接。

分离板3，分离板3的一端与套管2的外壁连接，其另一端通过连接杆4与套管2顶端固定连接，分离板3上设有透水孔31。

具体地，导管1的外壁上沿导管1轴向设有导向槽9，导向槽9设于下电容板8的下方，在本实施例中，导向槽9设置四个，且四个导向槽9间隔布置，相邻的两个导向槽9之间的夹角为90°，且套管2的内壁上固定设置有滑轮10，滑轮10也设置有四个，四个滑轮10与四个导向槽9一一对应，且滑轮10与导向槽9适配，滑轮10能够沿导向槽9在导管1的外壁上下滑动，在另一些实施例中，导向槽9和滑轮10的数量可根据实际需求设置。

具体地，分离板3包括多个推板32，多个推板32呈轴阵列式布置于套管2的外部并均与套管2的外壁连接，且多个推板32远离套管2的一端通过连接杆4与导管1的顶端固定连接，在本实施例中，推板32设置为四个，每个推板32为90°的扇面形，推板32上设有多个透水孔31，相邻的两个推板32之间存在分隔缝。

具体地，套管2的两端与导管1之间均设有端盖6，端盖6的外缘与套管2的内壁焊接，端盖6的内缘与导管1贴合，且端盖6的内缘设置有橡胶密封涂层。

本发明实施例公开了一种实施如实施例1中灌注桩浇筑高程监测装置的施工方法，施工方法包括如下步骤：

s10，将套管和导管安装在一起，并将推板安装在套管的外壁，使导管外壁的上电容板和套管内壁的下电容板之间形成平行板电容器；

s20，将万用表与上电容板和下电容板上预留的导线连接；

s30，将s10中安装好的导管通过多根连接管逐一连接并下放至需要灌注的桩孔中；

s40，将混凝土从连接管中灌入，混凝土沿连接管和导管的内壁流到桩底；

s50，当混凝土的高度达到推板位置时，由于此时继续灌入混凝土，混凝土推动推板的外边缘绕内边缘与套管连接处向上转动，进而带动套管向上运动，套管内壁的下电容板向上电容板靠近，万用表的示数发生明显改变；

s60，当万用表的示数发生变化时，将导管向上提升一根连接管的高度，此时，混凝土与推板分离，推板和套管在动力作用下，推板回复到水平状态，套管恢复到原始状态；

s70，重复上述s40～s60，直至混凝土浇筑的高度达到预设高度停止。

上述实施例上述公开的一种灌注桩浇筑高程监测装置的施工方法具体操作为：例如，导管长度为6m，连接管均为3m，分离板安装在距离导管下端4m处，当第一次看到万用表读数改变时就说明混凝土高程为4m，导管埋深也为4m；便可将导管向上拔，直至将第一根连接管卸下，因为上面连接管均为3m，因此当导管向上拔出3m，导管埋深还留有1m，这样不会出现导管拔出混凝土的情况。因为向上拔了导管之后，推板就不再受到混凝土向上的力，此时，推板又会回复到水平状态，套管也回复到最初位置。当万用表第二次读数改变时，说明导管埋深从1m又变成4m了，即混凝土高程又上升3m，总高程为7m，然后重复上述拔导管的步骤，同时这个时候万用表又计数一次，即计数两次。因此后续混凝土高程h＝4+万用表计数次数*3。

为了进一步说明本发明，下面通过以下实施列进行详细说明。

实施例1

参见附图1和2，本发明公开的一种灌注桩浇筑高程监测装置，包括：

导管1，导管1的外壁上设有上电容板7，上电容板7与导管1的外壁固定连接，其中，导管1上端部设置有外螺纹段，用于将导管1与连接管通过螺纹连接，连接管的一端设置为外螺纹结构，另一端设置为内螺纹结构，连接管的内螺纹能够与导管1的外螺纹连接，多个连接管能够通过两端的内外螺纹依次首尾连接，最终端的连接管一端设有内螺纹，其另一端为直壁结构，无螺纹段设置；

套管2，套管2内壁上设有下电容板8，下电容板8与套管2内壁固定连接，套管2套设于导管1的外壁上，且上电容板7位于套管2内部，上电容板7与下电容板8平行形成平行板电容器；

其中，上电容板7的外边缘与套管2的内壁存在间隙，下电容板8与导管1的外壁存在间隙，上电容板7的上表面固定连接有导线5，下电容板8的下表面连接有导线5，与下电容板8连接的导线5依次穿过下电容板8与导管1的外壁之间的间隙和上电容板7的外边缘与套管2的内壁之间的间隙，导线5伸出套管2上端的端盖6与万用表连接。

分离板3，分离板3的一端与套管2的外壁固定连接，其另一端通过连接杆4与套管2顶端固定连接，分离板3上设有透水孔31，在本实施例中，分离板3为一块整板。

具体地，导管1的外壁上沿导管1轴向设有导向槽9，导向槽9设于下电容板8的下方，在本实施例中，导向槽9设置四个，且四个导向槽9间隔布置，相邻的两个导向槽9之间的夹角为90°，且套管2的内壁上固定设置有滑轮10，滑轮10也设置有四个，四个滑轮10与四个导向槽9一一对应，且滑轮10与导向槽9适配，滑轮10能够沿导向槽9在导管1的外壁上下滑动，在另一些实施例中，导向槽9和滑轮10可根据实际需求设置数量。

具体地，套管2的两端与导管1之间均设有端盖，端盖6的外缘与套管2的内壁焊接，端盖6的内缘与导管1贴合，且端盖6的内缘设置有橡胶密封涂层。

工作原理：将混凝土从顶端的连接管注入到桩底，一段时间后，导管就会被混凝土包裹，当混凝土的高程达到一定高度时，混凝土接触到分离板后，因为混凝土还在继续注入，因此，分离板将会在混凝土的推动下向上运动，由于分离板与套管外壁固定，下电容板固定在套管内壁上，进而分离板带动套管和下电容板一起向上运动，同时，由于导管不发生向上运动，固定在导管外壁上的上电容板也不发生向上运动，因此，在分离板向上运动的过程中，下电容板与上电容板之间的距离发生变化，根据公式可得，当上电容板与下电容板之间的距离发生变化时，万用表的读数将会快速的发生变化，同时万用表将会计数一次。因此，只要看到万用表的读数发生明显改变，就说明混凝土的高度达到了分离板所在的高度，同时也可以计算出混凝土柱的浇筑高度。

实施例2

参见附图1-3，本发明公开的一种灌注桩浇筑高程监测装置，包括：

导管1，导管1的外壁上设有上电容板7，上电容板7与导管1的外壁固定连接，其中，导管1靠近上端部设置有外螺纹段，用于将导管1与连接管通过螺纹连接，连接管的一端设置为外螺纹结构，另一端设置为内螺纹结构，连接管的内螺纹能够与导管1的外螺纹连接，多个连接管能够通过两端的内外螺纹依次首尾连接，最终端的连接管可以为一端设有内螺纹，其另一端为直壁结构，无螺纹段设置；

套管2，套管2内壁上设有下电容板8，下电容板8与套管2内壁固定连接，套管2套设于导管1的外壁上，且上电容板7位于套管2内部，上电容板7与下电容板8平行形成平行板电容器；

其中，上电容板7的外边缘与套管2的内壁存在间隙，下电容板8与导管1的外壁存在间隙，上电容板7的上表面固定连接有导线5，下电容板8的下表面连接有导线5，与下电容板8连接的导线5依次穿过下电容板8与导管1的外壁之间的间隙和上电容板7的外边缘与套管2的内壁之间的间隙，导线5伸出套管2上端的端盖6与万用表连接。

分离板3，分离板3的一端与套管2的外壁枢转连接，其另一端通过连接杆4与套管2顶端固定连接，分离板3上设有透水孔31。

具体地，导管1的外壁上沿导管1轴向设有导向槽9，导向槽9设于下电容板8的下方，在本实施例中，导向槽9设置四个，且四个导向槽9间隔布置，相邻的两个导向槽9之间的夹角为90°，且套管2的内壁上固定设置有滑轮10，滑轮10也设置有四个，四个滑轮10与四个导向槽9一一对应，且滑轮10与导向槽9适配，滑轮10能够沿导向槽9在导管1的外壁上下滑动，在另一些实施例中，导向槽9和滑轮10可根据实际需求设置数量。

具体地，分离板3包括多个推板32，多个推板32呈轴阵列式布置于套管2的外部并均与套管2的外壁枢转连接，且多个推板32远离套管2的一端通过连接杆4与导管1的顶端固定连接，在本实施例中，推板32设置为四个，每个推板32为90°的扇面形，推板32上设有多个透水孔31，相邻的两个推板32之间存在分隔缝。

具体地，套管2的两端与导管1之间均设有端盖，端盖6的外缘与套管2的内壁焊接，端盖6的内缘与导管1贴合，且端盖6的内缘设置有橡胶密封涂层。

工作原理：将混凝土从顶端的连接管注入到桩底，一段时间后，导管就会被混凝土包裹，当混凝土的高程达到一定高度时，混凝土接触到分离板后，因为混凝土还在继续注入，因此，四块推板将会在混凝土的推动下，推板的外边缘绕着推板与套管枢转连接处向上转动，从而通过套管上端与推板之间的连接杆带动套管向上运动，同时，由于导管不发生向上运动，固定在导管外壁上的上电容板也不发生向上运动，由于下电容板是固定在套管的内壁上的，因此，在套管向上运动过程中，下电容板也随着向上运动并与上电容板之间的距离变化，根据公式可得，当上电容板与下电容板之间的距离发生变化时，万用表的读数将会快速的发生变化，同时万用表将会计数一次。因此，只要看到万用表的读数发生明显改变，就说明混凝土的高度达到了分离板所在的高度，同时也可以计算出混凝土柱的浇筑高度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。