一种可用于测量土钉孔角度的装置的制作方法

本实用新型基于基坑支护领域，具体涉及一种土钉墙支护时可用于测量土钉孔角度的装置。

背景技术：

在各种工程建设过程中，基坑支护是重要的分项工程，土钉墙是其中一种常用的支护方式。在基坑边坡用洛阳铲或钻孔机钻设土钉孔并注浆，铺设钢筋网并喷射混凝土，与边坡土体形成土钉复合体；这种土钉墙支护方法可显著提高基坑边坡稳定性和承载能力，从而防止基坑滑坡坍塌、保证基坑安全。土钉墙支护设计及施工时，土钉与边坡的角度关系到土钉的抗拔力、影响土钉墙的安全性。

实际施工时，土钉孔的角度很难得到准确的钻设；人工用洛阳铲钻孔，误差较大；机械钻孔时往往由于现场边坡限制或操作原因导致土钉孔角度实际值与设计值存在较大误差。目前的相关施工技术对土钉孔角度的控制有待提高；土钉孔角度不准确，注浆之后土钉的抗拔力难以得到保证，土钉墙不能发挥预期设计的支护作用，给基坑边坡带来较大的安全隐患。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型的目的是设计一种可用于测量土钉孔角度的装置，可用来在土钉墙施工过程中测量土钉孔角度，保证土钉墙施工质量。

一种可用于测量土钉孔角度的装置，包括固定部件、测量部件两部分：

所述固定部件是一个长度为500mm的带尖端铝合金杆，尖端置入基坑边坡土体，另一端连接一个长度为350mm的竖向铝合金杆，将固定部件与下方测量部件连接在一起；

所述带尖端铝合金杆和竖向铝合金杆之间通过一个齿轮盘连接，可实现两者之间角度的灵活调节；

所述测量部件包括光路发生器、倾斜铝合金杆、读数盘三个子部件；

所述光路发生器子部件中设置一激光发射器，发射一束激光；激光发射器前方设置一散光镜，使所述一束激光发散；散光镜前方50mm处设置一焦距f＝50mm凸透镜，凸透镜直径取40mm，所述经散光镜发散后的激光向凸透镜传播，经过凸透镜汇聚之后平行射出，形成一个平行激光光柱，直径40mm；所述光路发生器子部件的中心与倾斜铝合金杆在一条直线，保证所述平行激光光柱与倾斜铝合金杆在一条直线上；

所述倾斜铝合金杆和所述竖向铝合金杆之间通过一个齿轮盘连接，可实现倾斜铝合金杆的角度调节，确保与土钉孔方向一致；

所述读数盘子部件包含一个直径100mm、厚5mm铝合金圆盘，沿圆周均匀分布刻度，下部设置一个边长30mm的铸铁块，所述铸铁块与所述铝合金圆盘直径通过一根直径8mm、长300mm铝合金圆杆连接。

可选的，所述凸透镜直径取40-60mm，所述经散光镜发散激光向凸透镜传播，经过凸透镜汇聚之后平行射出，形成一组平行激光光柱，直径40-60mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果及特点在于：

(1)可以测得土钉孔和竖直方向之间、土钉孔与基坑边坡之间的角度。

(2)平行激光光柱射向土钉孔底，把土钉孔所在方位转换到所述倾斜铝合金杆上，所述倾斜铝合金杆在所述读数盘上的角度即是土钉孔和竖直方向之间的角度。

(3)土钉孔与基坑边坡之间的角度γ计算关系式γ＝90°-α+β。

(4)操作简单，一名工作人员可以使用所述装置进行测量作业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，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；

图1：测量土钉孔角度装置示意图。

图2：所述带尖端铝合金杆和竖向铝合金杆连接示意图。

图3：所述测量部件和竖向铝合金杆连接示意图。

图4：所述光路发生器示意图。

图5：所述读数盘示意图。

图6：角度关系图。

图中：1基坑边坡、2土钉孔、3固定部件、4光路发生器、5倾斜铝合金杆、6读数盘；3-1带尖端铝合金杆、3-2竖向铝合金杆、3-3所述带尖端铝合金杆和竖向铝合金杆连接齿轮；4-1激光发射器、4-2散光镜、4-3凸透镜、4-4平行激光光柱；6-1手柄、6-2铝合金圆杆、6-3铸铁块、6-4圆周带刻度铝合金圆盘、6-5所述倾斜铝合金杆和铝合金圆盘连接齿轮；7-1土钉孔所在方向、7-2水平方向、7-3基坑边坡所在方向、7-4竖直方向。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例为一种可用于测量土钉孔角度的装置：

所述装置主要包括固定部件、测量部件两大部分；

所述固定部件3固定到土钉孔上方基坑边坡土体；3-1为一个长度为500mm、横截面8mm×40mm的带尖端铝合金杆，3-2为一个长度为350mm、横截面8mm×50mm的竖向铝合金杆，所述带尖端铝合金杆3-1和竖向铝合金杆3-2之间通过3-3齿轮连接，如图2所示；所述竖向铝合金杆3-2与所述带尖端铝合金杆3-1之间夹角可通过齿轮3-3的转动调节，满足装置在不同基坑边坡情况、带尖端铝合金杆3-1置入基坑边坡土体角度不同情况的使用要求。

所述光路发生器4子部件的作用为形成一个平行激光光柱；4-1为一个激光发射器，发射一束激光，激光发射器4-1前方设置4-2散光镜，激光经散光镜4-2发散后射向前方50mm处4-3凸透镜(直径取40mm、焦距取50mm)；激光光线经散光镜4-2发散、凸透镜4-3汇聚之后平行射出，形成4-4平行激光光柱(直径40mm)；激光发射器4-1固定在5倾斜铝合金杆右下部设置的凹槽内，并保证中心在同一条直线。

所述倾斜铝合金杆5和所述竖向铝合金杆3-2直径通过齿轮连接，如图3所示，实现倾斜铝合金杆5与土钉孔2之间的角度调节，保证平行激光光柱4-4径直射向土钉孔2底部，方便操作人员观察；所述倾斜铝合金杆5长度600mm、横截面8mm×50mm。

所述读数盘6子部件可读取倾斜铝合金杆5和铝合金圆杆6-2之间的角度关系，即土钉孔和竖直方向之间的夹角角度α的大小；

如图6所示，土钉孔与基坑边坡之间角度为：

γ＝90°-α+β(1)

式中：β-已知基坑边坡设计角度

α-为读数盘读数

所述读数盘6子部件包含：6-1为操作手柄，焊接在倾斜铝合金杆5上，测量中可手持调节，使平行激光光柱4-4射向土钉孔底部；6-2为一根直径8mm、长300mm铝合金圆杆，下端连接6-3边长30mm的铸铁块；6-4为一个直径100mm、厚5mm铝合金圆盘，圆周方向均匀分布刻度，最下方为0刻度，刻度沿逆时针方向增大；所述铝合金圆杆6-2与铝合金圆盘6-4焊接连接，焊接时铝合金圆杆6-2在焊接点的法线方向，焊接点与零刻度位置相同；6-5为铝合金圆盘6-4和倾斜铝合金杆5之间齿轮连接，操作过程中灵活转动；0刻度由于铸铁块6-3的重力作用保持在竖直方向上，逆时针角度增大，即可读取所述α值；

本实用新型的操作方法主要包括以下步骤：

步骤一、选择直径40mm、焦距f＝50mm凸透镜4-3，凸透镜4-3和散光镜之间距离等于凸透镜4-3焦距，可形成所述直径40mm平行激光光柱；将光路发生器4安装在倾斜铝合金杆5下方的凹槽中；

步骤二、带尖端铝合金杆3-1置入基坑边坡土体中，固定装置；

步骤三、打开激光发射器开关、操作手柄6-1使倾斜铝合金杆5转动，平行激光光柱4-4径直射向土钉孔照射在土钉孔底部；转动过程中，所述读数盘6由于铸铁块6-3的重力作用，0刻度保持在一条竖直直线上；

步骤四、读出倾斜铝合金杆在读数盘的角度，即土钉孔和竖直方向之间的夹角角度α，代入式(1)γ＝90°-α+β计算土钉孔与基坑边坡之间角度γ。

以上所述，对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制；任何熟悉本技术领域的技术人员应当明白，在本实用新型的技术方案的基础上，可轻易想到的各种变形或替换或修改，都应涵盖在本实用新型权利要求的保护范围之内。