一种灌注桩孔壁溶洞探测器及其探测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑施工技术领域，涉及一种揭露到溶洞的灌注粧施工方法，特别涉及一种灌注粧孔壁溶洞探测器及其探测方法。
【背景技术】
[0002]钢筋混凝土灌注粧的施工方法是:确定孔位、成孔、下钢筋笼、灌注混凝土。对于在岩溶地区，灌注粧孔壁出现溶洞时，需要确定溶洞在孔壁的具体位置和大小，并要对溶洞进行预先处理，只有这样才能保证灌注粧施工质量。确定溶洞在孔壁的位置及大小是有效处理溶洞的前提。目前，在施工过程中确定灌注粧孔壁溶洞位置及大小的方法主要有三种:
第一种方法是，在灌注粧成孔过程中都要采用泥浆护壁和清渣，可根据泥浆漏失情况判断溶洞的位置。如果成孔过程中发现泥浆突然大量漏失或无法正常返浆，表明此深度位置揭露到溶洞，至于溶洞大小则难以判定。
[0003]第二种方法是，对于钻孔灌注粧，可根据钻杆掉落情况可初步判定溶洞位置及大小。如果在钻进成孔过程中出现钻杆掉落现象，表明此深度孔底揭露到溶洞，根据钻杆掉落长度可大致估算溶洞的大小。该方法不适用于冲击成孔的灌注粧孔。
[0004]第三种方法是，灌注粧粧孔成孔后，用电视测井方法确定粧孔洞位置和大小，即直接通过井下电视成像的方法观测孔壁溶洞，如果采用可见光电视测井，只适用于干孔或清水孔，对孔内有泥浆时无法达到预期效果，如果用超声电视测井方法，由于孔内泥浆含有大量较大碎肩颗粒以及粧孔孔径也较大，很难得到清晰图像，所以难以准确判断溶洞位置及大小。
[0005]施工过程中，精确确定灌注粧孔壁溶洞位置及大小非常重要；因此有必要研究一种更精确的探测方法。
【发明内容】
[0006]本发明目的就在于通过采用多手臂触探器，利用触探手臂前端压力传感器与孔壁接触所产生压力的变化来确定孔壁是否存在溶洞，如果触探手臂前端固定的压力传感器显示压力突然减少为零，可判定该触探手臂触碰位置有溶洞等洞穴存在，从而提供了一种灌注粧孔壁溶洞探测器及灌注粧孔壁溶洞位置、大小的确定方法。
[0007]本发明技术方案如下所示:
技术方案一:
一种灌注粧孔壁溶洞探测器，它包括探测支架，触探手臂、手臂张紧控制装置和手臂信号采送装置，探测支架的同一截面上均匀设有若干支触探手臂，触探手臂通过手臂张紧控制装置调节张紧程度，通过手臂信号采送装置采集数据信号并向外传输数据信号。
[0008]进一步，探测支架包括中心筒，手臂张紧控制装置包括手臂控制索和拉力弹簧，手臂信号采送装置包括设置在触探手臂前端的压力传感器和设置在触探手臂内的压力数据线。优选:压力传感器与连接两个滚轮的轮轴连接。
[0009]进一步，中心筒处于灌注粧孔壁溶洞探测器的中央位置，触探手臂的后端通过固定铰支座与中心筒的筒壁连接，触探手臂臂身向上与手臂控制索连接，臂身向下与拉力弹簧连接。
[0010]进一步，探测支架还包括外支架，外支架位于中心筒的外围并通过上下两端与中心筒固定连接，外支架上设有若干个导槽，导槽与触探手臂的位置一一对应，触探手臂穿过导槽。
[0011 ]进一步，中心筒为上下两端开口的空心长筒状，中心筒的上端与提放绳连接；中心筒筒壁向下依次设有若干上槽形通孔和若干固定铰支座，若干上槽形通孔和若干固定铰支座分别处于同一截面上并均匀设置，上槽形通孔与固定铰支座在竖直方向上一一对应。
[0012]进一步，导槽上下槽边对触探手臂进行限位，限制触探手臂的收拢状态和水平张开状态。
[0013]进一步，所述手臂控制索由线芯和线套组成，线芯的一端与触探手臂臂身连接，线芯穿过上槽形通孔，由中心筒上端出去并与地面控制手柄连接;线套的一端固定在中心筒内壁，另一端固定在地面控制手柄基座上;上槽形通孔上端孔口设有定滑轮，线芯绕过定滑轮，线套位于定滑轮后侧。
[0014]进一步，所述触探手臂为空心杆状，触探手臂的底端通过设置在固定铰支座周边的下槽形通孔穿过中心筒壁并延伸到中心筒的内腔，压力传感器的压力数据线置于触探手臂空腔内并从触探手臂底端出来进入中心筒内腔，由中心筒上端出去并与地面压力显示屏连接。
[0015]进一步，所述中心筒的下端连接有配重砣，中心筒的横截面为圆形或多边形，提放绳上有刻度标记，触探手臂臂身向下通过拉力弹簧与固定铰支座下方的中心筒筒壁连接。
[0016]技术方案二:
一种灌注粧孔壁溶洞探测方法，包括如下步骤:
1)按设计要求成孔后，拉紧手臂控制索以收拢触探手臂，使灌注粧孔壁溶洞探测器呈收拢状态，手持提放绳由粧孔中心放入粧孔内；
2)松开手臂控制索以张开触探手臂，灌注粧孔壁溶洞探测器呈张开状态方进行孔壁溶洞探测，触探手臂张开时最大直径比粧孔孔径大;在经过孔壁段时，触探手臂触探到孔壁，触探手臂与水平线成一定夹角，触探手臂的最小探测孔为触探手臂的收拢状态，触探手臂的最大探测孔为触探手臂水平状态;优选竖直方向夹角在20° — 90° ;进一步优选:竖直方向夹角在30° — 60° ;再优选:竖直方向夹角在45° ;
3)探测时，通过手臂控制索控制，触探手臂外端的压力传感器与孔壁张紧接触并产生压力，借助灌注粧孔壁溶洞探测器的自重下放灌注粧孔壁溶洞探测器，连续观察和记录压力传感器显示的压力值;在灌注粧孔壁溶洞探测器下放过程中，当各手臂显示的压力大小比较平稳或变化不大，表明手臂经过之处没有溶洞，相反，当出现某些手臂上的压力突然减少为零，表明手臂前度压力传感器没有触碰到孔壁，继续下放触探器，压力恢复正常，则表明压力为零的深度范围该手臂经过之处存在溶洞；
4)需要上提灌注粧孔壁溶洞探测器时，利用手臂控制索收拢触探手臂，向上收拉提放绳10。
[0017]本发明的有益效果是: (1)可靠性高，在灌注混凝土前，触探手臂与孔壁之间压力的变化可直观准确的探测出粧孔孔壁上溶洞口的位置及大小，为在灌注混凝土前进行预先处理提供可靠资料，有利于保证成粧质量；
(2)操作方便，成本低，用时少;本发明采用的灌注粧孔壁溶洞探测器结构简单，重量轻，易于人工操作，方便快捷，可反复探测和使用；
(3)不受泥浆限制，适用于溶洞口位于泥浆面以下的情况。
【附图说明】
[0018]图1是本发明实施例1的灌注粧孔壁溶洞探测结构纵剖面示意图。
[0019]图2是本发明实施例1的灌注粧孔壁溶洞探测结构横剖面示意图。
[0020]图3是本发明灌注粧孔壁溶洞探测器结构侧面示意图。
[0021 ]图4是本发明灌注粧孔壁溶洞探测器结构俯视示意图。
[0022]附图标记:触探手臂I，臂1-1，臂1-2，臂1-3，臂1_4，臂1_5，臂1_6，压力传感器2，固定铰支座3，拉力弹簧4，手臂控制索5，定滑轮6，导槽7，中心筒8，压力数据线9，提放绳10。
【具体实施方式】
[0023]本发明通过下面的实施例可以对本发明作进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。
[0024]实施例1:
本实施例中所用的灌注粧孔壁溶洞探测器为多手臂式灌注粧孔壁溶洞探测器，多手臂式触探器探测灌注粧粧孔孔壁溶洞的方法包括以下几个步骤:
如图1 一4所示，在按设计要求确定灌注粧孔位并进行成孔作业，粧孔为等直径圆柱体，孔径800mm，孔深20m，成孔后即可进行孔壁溶洞探测作业。
[0025]多手臂式灌注粧孔壁溶洞探测器为六臂触探器，六只触探手臂I分别编号为臂1-1、臂1-2、臂1-3、臂1-4、臂1-5、和臂1-6。中心筒8直径为100mm，外支架距离中心筒8为100mm，触探手臂I长500mm，外支架上的导槽7长250mm，中心筒壁上槽形通孔中固定的定滑轮距离下方固定铰支座3为290mm。
[0026]当触探手臂I在与孔壁接触的探测时处于张开状态，触探手臂I与水平线成约45°的夹角，如此，在粧孔孔径小于IlOOmm的情况下触探手臂I均可触探到孔壁。因为在工程实践中，粧孔孔径总会有所差异(往往会大一些)，这样是为了增加触探器的适用能力。在触探手臂I呈收拢状态时，触探手臂I与中心筒8(即竖直方向)成约20?30°的夹角，此时六臂触探器最大直径约450?500mm，便于上提六臂触探器。
[0027]在下放六臂触探器前先拉紧手臂控制索5使六只触探手臂I呈收拢状，其最大直径450mm，小于粧孔直径800mm，先提着提放绳10从孔中心位置将六臂触探器放入粧孔内约一米深的位置(孔口一米深度范围内没有溶洞)，松开各手臂控制索5，六只触探手臂I在其下方拉力弹簧4的拉力作用下呈张开状态，触探手臂I前端固定的压力传感器2与孔壁接触，孔壁给压力传感器2施加压力，压力大小通过压力数据线9传输到地面显示屏，借助六臂触探器自身重量不断下放六臂触探器，连续观察记录显示屏上各触探手臂I压力值。并比较各触探手臂之间和同一触探手臂的压力值变化情况。如果各触探手臂压力值相差不大，同一触探手臂的压力值变化也不大，表明孔壁没有溶洞存在，传感器压力值有所波动是局部孔径差异或孔壁粗糙的原因，不表示溶洞的存在。相反，如果某些触探手臂压力值如臂1-2和臂1-3的压力值突然减少为零，记下此时提放绳10上标记的深度如Sm，表明从Sm深度开始在臂1-2和臂1-3经过方位的孔壁有溶洞存在，该深度是溶洞口上边缘位置。继续下放六臂触探器，如果臂1-2、臂1-3对应的压力值增大到没有溶洞时的大小