设有校准机构的钻孔护筒导向装置及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种设有校准机构的钻孔护筒导向装置及控制方法，包括上支架，下支架，设于上支架、下支架之间的若干条支撑柱，控制器，数字水准仪，激光发射器、激光接收器和喇叭；上支架包括矩形框，设于矩形框内的两条横向杆，分别与两条横向杆两端连接的两条纵向杆，设于每条横向杆和矩形框的与横向杆对应的边框上的纵向校准机构，设于每条纵向杆和矩形框的与纵向杆对应的边框上的横向校准机构；控制器分别与数字水准仪、激光发射器、激光接收器和喇叭电连接，下支架与上支架的结构相同。本发明具有可有效控制钻孔护筒的垂直度，施工效率高的特点。
【专利说明】
设有校准机构的钻孔护筒导向装置及控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及钻孔灌注粧施工技术领域，尤其是涉及一种可有效控制钻孔护筒的垂 直度，提高施工效率的设有校准机构的钻孔护筒导向装置。
【背景技术】
[0002] 钻孔护筒插打是钻孔灌注粧施工过程中的一道重要工序，目前主流钻孔护筒插打 主要是靠两台经炜仪在90度直角两个方向控制，在插打过程中必须全程监控，功效极低。甚 至只是简单的目测直接插打，很容易导致钻孔护筒插打垂直度不符要求，超出规范1%的要 求，可能会导致钻头被护筒底卡住。
[0003] 钻孔护筒下放速度极慢，功效极低，且在护筒插打过程中需要一直观测；若履带 吊、指挥人员、作业人员配合不好的话，很容易因钻孔护筒偏位而重新插打。
[0004] 中国专利授权公开号<呢036689351]，授权【公开日】2014年6月25日，公开了一种钢 护筒导向架，包括长方体的框架，所述框架由4条竖杆、及连接在竖杆之间的多条横杆组成， 所述多条横杆由上至下布置在3层以上的不同水平面内，每层横杆围合成矩形，所述横杆上 设有可向框架内侧伸出的钢护筒定位凸起。该发明的不足之处是，稳定性差，钻孔护筒的垂 直度无法保证。
【发明内容】
[0005] 本发明的发明目的是为了克服现有技术中的钢护筒导向架稳定性差，钻孔护筒的 垂直度无法保证，效率低的不足，提供了一种可有效控制钻孔护筒的垂直度，提高施工效率 的设有校准机构的钻孔护筒导向装置。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种设有校准机构的钻孔护筒导向装置，包括上支架，下支架，设于上支架、下支 架之间的若干条支撑柱，控制器，数字水准仪，激光发射器、激光接收器和喇叭;上支架包括 矩形框，设于矩形框内的两条横向杆，分别与两条横向杆两端连接的两条纵向杆，设于每条 横向杆和矩形框的与横向杆对应的边框上的纵向校准机构，设于每条纵向杆和矩形框上的 2个横向校准机构;控制器分别与数字水准仪、激光发射器、激光接收器和喇叭电连接，下支 架与上支架的结构相同。
[0008]本发明的钻孔护筒导向装置是一个立体支架结构，设定上支架、下支架的2条横向 杆和2条纵向杆所围成的结构均为导向结构，在地面的设计孔位中心处放置激光发射器，将 钻孔护筒放入上支架、下支架的导向结构内的地面上，在钻孔护筒上端安装激光接收器； [0009]控制器控制激光发射器发射激光信号，同时钻孔平台移动钻孔护筒的位置，激光 接收器检测激光信号，当控制器获知激光接收器检测到激光信号时，控制器控制喇叭发出 设计孔位中心对准的语音信息;工作人员控制钻孔平台停止移动钻孔护筒；
[0010]工作人员调节上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构，使上支架、 下支架的2个横向校准机构均分别从左侧和右侧顶紧钻孔护筒，使上支架、下支架的2个纵 向校准机构均分别从前侧和后侧顶紧钻孔护筒；
[0011]工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，当垂直度满足要求时，工作人 员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构；
[0012]钻孔平台对钻孔护筒进行持续插打，钻孔平台检测钻孔护筒上端的高度，当钻孔 护筒上端达到设计标高时，钻孔平台停止插打钻孔护筒。
[0013]钻孔护筒插打完成后，采用数字水准仪对垂直度进行复测。
[0014]因此，本发明具有垂直度高，施工效率高，钻头不会被护筒底卡住，稳定性高，安全 性好的特点。
[0015] 作为优选，每个横向校准机构和纵向校准机构均包括导向筒、设于导向筒前部的 滚轮支架、设于滚轮支架的转轴上的滚轮，设于导向筒后部的限位板和设于限位板上的螺 杆;滚轮支架后部设有套管，螺杆的前端设有环形凹槽，设于套管后部的环形边嵌入环形凹 槽中，环形边与环形凹槽滑动连接，螺杆与限位板螺纹配合连接;钻孔护筒上设有与每个滚 轮相对应的压力传感器，每个压力传感器均与控制器电连接，导向筒与滚轮支架滑动连接， 导向筒上设有两条导向槽，滚轮支架上设有与两条导向槽配合的滑块。
[0016] 当转动螺杆后部，螺杆会相对于限位板前后伸缩运动，螺杆会推动滚轮支架相对 于导向筒前后移动，从而带动滚轮靠近或远离钻孔护筒。
[0017] 作为优选，所述滚轮采用高强度塑料制成，滚轮两端至中部的横截面积逐渐减少； 滚轮上设有防滑纹。
[0018] 作为优选，2条横向杆与2条纵向杆相交所构成的导向结构的各个内角上均设有三 角形加强板;上支架、下支架之间的间距大于2m。
[0019] 作为优选，上支架、下支架和各条支撑柱均采用双拼槽钢制成;支撑柱为12条，其 中6条支撑柱与上下支架的交接角上均设有三角形加强板。
[0020] -种基于设有校准机构的钻孔护筒导向装置的控制方法，包括如下步骤：
[0021] (6-1)工作人员将钻孔护筒导向装置固定在钻孔平台的设计粧位处，在地面的设 计孔位中心处放置激光发射器，钻孔平台与控制器电连接；
[0022] (6-2)设定上支架、下支架的2条横向杆和2条纵向杆所围成的结构均为导向结构， 钻孔平台将钻孔护筒放入上支架、下支架的导向结构内的地面上，设计孔位中心位于钻孔 护筒内的地面上，在钻孔护筒上端安装激光接收器，使激光接收器位于钻孔护筒横截面圆 心处；
[0023] (6-3)控制器控制激光发射器发射激光信号，钻孔平台移动钻孔护筒的位置，激光 接收器检测激光信号，当控制器获知激光接收器检测到激光信号时，控制器控制喇叭发出 设计孔位中心对准的语音信息；听到设计孔位中心对准的语音信息后，工作人员控制钻孔 平台停止移动钻孔护筒；
[0024] (6-4)在控制器确认激光接收器能够检测到激光信号的前提下，工作人员调节上 支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构，使上支架、下支架的2个横向校准机 构均分别从左侧和右侧顶紧钻孔护筒，使上支架、下支架的2个纵向校准机构均分别从前侧 和后侧顶紧钻孔护筒；
[0025] (6-5)工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，当控制器确定垂直度小 于B时，控制器控制喇叭发出垂直度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横 向校准机构和2个纵向校准机构;将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻 孔护筒上取下；
[0026] (6-6)控制器中设有钻孔护筒的设计标高，钻孔平台对钻孔护筒进行持续插打，钻 孔平台检测钻孔护筒上端的高度，当钻孔护筒上端达到设计标高时，喇叭发出达到设计标 高的语音信息，钻孔平台停止插打钻孔护筒。
[0027] 作为优选，每个横向校准机构和纵向校准机构均包括导向筒、设于导向筒前部的 滚轮支架、设于滚轮支架的转轴上的滚轮，设于导向筒后部的限位板和设于限位板上的螺 杆;滚轮支架后部设有套管，螺杆的前端设有环形凹槽，设于套管后部的环形边嵌入环形凹 槽中，环形边与环形凹槽滑动连接，螺杆与限位板螺纹配合连接;钻孔护筒上设有与每个滚 轮相对应的压力传感器，每个压力传感器均与控制器电连接;所述步骤(6-5)由如下步骤替 换：
[0028] 控制器中设有误差阈值e，工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，每个 压力传感器检测滚轮对钻孔护筒的压力值A，控制器计算各个压力值的平均值A P，当垂直度 小于B并且每个压力传感器检测的压力值A均满足
，控制器控制喇叭发出垂直 度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构； 将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔护筒上取下。
[0029] 作为优选，B为0.4%至0.6%。
[0030] 因此，本发明具有如下有益效果：可有效控制钻孔护筒的垂直度，施工效率高，安 全性好，稳定性高。
【附图说明】
[0031 ]图1是本发明的上支架的一种结构示意图；
[0032]图2是本发明的一种结构示意图；
[0033]图3是本发明的一种原理框图；
[0034] 图4是本发明的一种流程图；
[0035] 图5是本发明的滚筒的一种结构示意图。
[0036]图中：上支架1、下支架2、支撑柱3、三角形加强板4、钻孔护筒5、控制器6、数字水准 仪7、激光发射器8、激光接收器9、喇叭10、矩形框11、横杆12、纵向杆13、校准机构14、压力传 感器15、钻孔平台16、导向筒141、滚轮支架142、滚轮143、限位板144、螺杆145。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。
[0038] 实施例1
[0039] 如图1、图2所示的实施例是一种设有校准机构的钻孔护筒导向装置，包括上支架 1，下支架2,设于上支架、下支架之间的12条支撑柱3,控制器6,数字水准仪7,激光发射器8、 激光接收器9和喇叭10;上支架包括矩形框11，设于矩形框内的两条横向杆12,分别与两条 横向杆两端连接的两条纵向杆13,设于每条横向杆和矩形框的与横向杆对应的边框上的纵 向校准机构14，设于每条纵向杆和矩形框上的2个横向校准机构;如图3所示，控制器分别与 数字水准仪、激光发射器、激光接收器和喇叭电连接，下支架与上支架的结构相同。
[0040] 滚轮采用高强度塑料制成，滚轮两端至中部的横截面积逐渐减少;滚轮上设有防 滑纹。
[0041] 2条横向杆与2条纵向杆相交所构成的导向结构的各个内角上均设有三角形加强 板4;上支架、下支架之间的间距为2.5m。
[0042] 如图2所示，上支架、下支架和各条支撑柱均采用双拼槽钢制成;支撑柱为12条，其 中6条支撑柱与上下支架的交接角上均设有三角形加强板4。
[0043] 如图4所示，一种基于设有校准机构的钻孔护筒导向装置的控制方法，包括如下步 骤：
[0044] 步骤100,安装钻孔护筒导向装置和激光发射器
[0045] 工作人员将钻孔护筒导向装置固定在如图3所示的钻孔平台16的设计粧位处，在 地面的设计孔位中心处放置激光发射器，钻孔平台与控制器电连接；
[0046] 步骤200，放置钻孔护筒和激光接收器
[0047]设定上支架、下支架的2条横向杆和2条纵向杆所围成的结构均为导向结构，钻孔 平台将如图1所示的钻孔护筒5放入上支架、下支架的导向结构内的地面上，设计孔位中心 位于钻孔护筒内的地面上，在钻孔护筒上端安装激光接收器，使激光接收器位于钻孔护筒 横截面圆心处；
[0048] 步骤300，钻孔护筒与设计孔位中心对准
[0049] 控制器控制激光发射器发射激光信号，钻孔平台移动钻孔护筒的位置，激光接收 器检测激光信号，当控制器获知激光接收器检测到激光信号时，控制器控制喇叭发出设计 孔位中心对准的语音信息；听到设计孔位中心对准的语音信息后，工作人员控制钻孔平台 停止移动钻孔护筒；
[0050] 步骤400,固定钻孔护筒
[0051]在控制器确认激光接收器能够检测到激光信号的前提下，工作人员调节上支架、 下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构，使上支架、下支架的2个横向校准机构均分 别从左侧和右侧顶紧钻孔护筒，使上支架、下支架的2个纵向校准机构均分别从前侧和后侧 顶紧钻孔护筒；
[0052] 步骤500,检测垂直度
[0053]工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，当控制器确定垂直度小于B时， 控制器控制喇叭发出垂直度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准 机构和2个纵向校准机构;将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔护筒 上取下;其中，B = 0.5%;
[0054] 步骤600,插打钻孔护筒
[0055] 控制器中设有钻孔护筒的设计标高，钻孔平台对钻孔护筒进行持续插打，钻孔平 台检测钻孔护筒上端的高度，当钻孔护筒上端达到设计标高时，喇叭发出达到设计标高的 语音信息，钻孔平台停止插打钻孔护筒。
[0056] 实施例2
[0057] 实施例2包括实施例1的所有方法和结构部分，如图1所示，实施例2的每个横向校 准机构和纵向校准机构均包括导向筒141、设于导向筒前部的滚轮支架142、设于滚轮支架 的转轴上的滚轮143,设于导向筒后部的限位板144和设于限位板上的螺杆145;滚轮支架后 部设有套管，螺杆的前端设有环形凹槽，设于套管后部的环形边嵌入环形凹槽中，环形边与 环形凹槽滑动连接，螺杆与限位板螺纹配合连接;钻孔护筒上设有与每个滚轮相对应的如 图3所示的压力传感器15,每个压力传感器均与控制器电连接。
[0058]实施例2用如下步骤替换实施例1的步骤500:
[0059] 控制器中设有误差阈值e，e = 2%，工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直 度，每个压力传感器检测滚轮对钻孔护筒的压力值A，控制器计算各个压力值的平均值A P， 当垂直度小于B并且每个压力传感器检测的压力值A均满足
，控制器控制喇叭 发出垂直度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向 校准机构;将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔护筒上取下。
[0060] 实施例2还包括对于每个压力传感器的故障检测步骤：
[0061] 步骤11，控制器获得压力传感器的信号曲线S(t)，控制器提取S(t)中与各个时间 间隔相对应的信号值施，…，Mn;设定信号值的序号为i，i = l，…，n;n = 20;
[0062] 步骤12,控制器利用公式
：每个信号值1的平稳率rati〇1;
[0063] 当S(t)和标准温度信号曲线无交点并且各个信号值的rati〇1均位于[1_C1，1+C1] 范围之外，则控制器控制喇叭发出报警信息;其中，Cl = 0.2。
[0064]应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在 阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等 价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种设有校准机构的钻孔护筒导向装置，其特征是，包括上支架（1)，下支架(2)，设 于上支架、下支架之间的若干条支撑柱(3)，控制器(6)，数字水准仪(7)，激光发射器(8)、激 光接收器(9)和喇叭（10);上支架包括矩形框（11)，设于矩形框内的两条横向杆（12)，分别 与两条横向杆两端连接的两条纵向杆(13)，设于每条横向杆和矩形框的与横向杆对应的边 框上的纵向校准机构（14 )，设于每条纵向杆和矩形框的与纵向杆对应的边框上的横向校准 机构;控制器分别与数字水准仪、激光发射器、激光接收器和喇叭电连接，下支架与上支架 的结构相同。2. 根据权利要求1所述的设有校准机构的钻孔护筒导向装置，其特征是，每个横向校准 机构和纵向校准机构均包括导向筒（141 )、设于导向筒前部的滚轮支架（142 )、设于滚轮支 架的转轴上的滚轮（143)，设于导向筒后部的限位板（144)和设于限位板上的螺杆（145);滚 轮支架后部设有套管，螺杆的前端设有环形凹槽，设于套管后部的环形边嵌入环形凹槽中， 环形边与环形凹槽滑动连接，螺杆与限位板螺纹配合连接，导向筒与滚轮支架滑动连接;钻 孔护筒上设有与每个滚轮相对应的压力传感器(15)，每个压力传感器均与控制器电连接。3. 根据权利要求2所述的设有校准机构的钻孔护筒导向装置，其特征是，所述滚轮采用 高强度塑料制成，滚轮两端至中部的横截面积逐渐减少;滚轮上设有防滑纹。4. 根据权利要求1所述的设有校准机构的钻孔护筒导向装置，其特征是，2条横向杆与2 条纵向杆相交所构成的导向结构的各个内角上均设有三角形加强板(4);上支架、下支架之 间的间距大于2m。5. 根据权利要求1设有校准机构的钻孔护筒导向装置，其特征是，上支架、下支架和各 条支撑柱均采用双拼槽钢制成;支撑柱为12条，其中6条支撑柱与上下支架的交接角上均设 有三角形加强板(4)。6. -种基于设有校准机构的钻孔护筒导向装置的控制方法，其特征是，包括如下步骤： (6-1)工作人员将钻孔护筒导向装置固定在钻孔平台（16)的设计粧位处，在地面的设 计孔位中心处放置激光发射器，钻孔平台与控制器电连接； (6-2)设定上支架、下支架的2条横向杆和2条纵向杆所围成的结构均为导向结构，钻孔 平台将钻孔护筒(5)放入上支架、下支架的导向结构内的地面上，设计孔位中心位于钻孔护 筒内的地面上，在钻孔护筒上端安装激光接收器，使激光接收器位于钻孔护筒横截面圆心 处； (6-3)控制器控制激光发射器发射激光信号，钻孔平台移动钻孔护筒的位置，激光接收 器检测激光信号，当控制器获知激光接收器检测到激光信号时，控制器控制喇叭发出设计 孔位中心对准的语音信息；听到设计孔位中心对准的语音信息后，工作人员控制钻孔平台 停止移动钻孔护筒； (6-4)在控制器确认激光接收器能够检测到激光信号的前提下，工作人员调节上支架、 下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构，使上支架、下支架的2个横向校准机构均分 别从左侧和右侧顶紧钻孔护筒，使上支架、下支架的2个纵向校准机构均分别从前侧和后侧 顶紧钻孔护筒； (6-5)工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，当控制器确定垂直度小于B 时，控制器控制喇叭发出垂直度满足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向 校准机构和2个纵向校准机构;将激光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔 护筒上取下； (6-6)控制器中设有钻孔护筒的设计标高，钻孔平台对钻孔护筒进行持续插打，钻孔平 台检测钻孔护筒上端的高度，当钻孔护筒上端达到设计标高时，喇叭发出达到设计标高的 语音信息，钻孔平台停止插打钻孔护筒。7. 根据权利要求6所述的基于设有校准机构的钻孔护筒导向装置的控制方法，每个横 向校准机构和纵向校准机构均包括导向筒、设于导向筒前部的滚轮支架、设于滚轮支架的 转轴上的滚轮，设于导向筒后部的限位板和设于限位板上的螺杆;滚轮支架后部设有套管， 螺杆的前端设有环形凹槽，设于套管后部的环形边嵌入环形凹槽中，环形边与环形凹槽滑 动连接，螺杆与限位板螺纹配合连接;钻孔护筒上设有与每个滚轮相对应的压力传感器，每 个压力传感器均与控制器电连接;其特征是，所述步骤(6-5)由如下步骤替换： 控制器中设有误差阈值e，工作人员利用数字水准仪检测钻孔护筒的垂直度，每个压力 传感器检测滚轮对钻孔护筒的压力值A，控制器计算各个压力值的平均值AP，当垂直度小于 B并且每个压力传感器检测的压力值A均满足，控制器控制喇叭发出垂直度满 足要求的信息，工作人员固定上支架、下支架的2个横向校准机构和2个纵向校准机构;将激 光发射器从设计孔位中心处拆除，将激光接收器从钻孔护筒上取下。8. 根据权利要求6或7所述的基于设有校准机构的钻孔护筒导向装置的控制方法，其特 征是，B为0.4%至0.6%。
【文档编号】E02D13/04GK105926622SQ201610300259
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】袁定辉, 刘向阳, 赵云强, 姚峰, 叶水标, 韩学明, 范远林, 宋松, 叶克定
【申请人】浙江金筑交通建设有限公司