专利名称：沉管灌注桩质量监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种质量监测仪，特别是用于沉管灌注类型桩施工中的质量监测仪。
沉管灌注桩在国内外已普遍应用，由于灌注的隐蔽性，目前尚无相应的质量监测手段，在沉管灌注工艺中沉管速度、灌注高度、管内砼状态、拨管速度等只靠施工人员的经验掌握和控制，稍有不慎就会出现断桩、缩径、桩长不足等质量事故，使承载力达不到设计要求。
本实用新型的目的旨在克服现有技术之不足，而提供一种结构设计合理、简单，能跟踪检测沉管深度、灌注高度、贯入度、拨管速度、管内砼状况等参数的质量监测仪。
本实用新型由传感器、装置在壳体内的电子线路等诸部分组成，各路电信号由传感器输入各检测电路，经检测电路进入显示、报警、记录等电路(1)、管内砼状况检测电路。在沉管(1)端部设置砼传感器(2)和砼遥测采样器(3)，砼信号通过无线(或有线)传输方式送至砼遥测接收器(4)，该接收器分别与报警显示器(5)、磁带记录器(6)的信号输入端相连接。砼传感器为电容－电压式。
(2)、沉管深度监测电路。在沉管卷扬机传动轮(7)上安装有光电盘(8)，相应设置了红外光电传感器(9)，其输出端与数字深度仪的输入端相接。数字深度仪由系数乘法器(10)、可逆计数器(11)、数字显示器(12)串联、可逆计数器(11)的另一输出端与深度脉冲调制器(13)和磁记录器(6)连接组成。当沉管由上至下运动时，光电传感器输出正脉冲计数器(11)作零计数，沉管由下至上运动输出负脉冲计数器(11)作负计数。光电传感器输出的正负脉冲均由双系数乘法器(10)分频做精度调整。
(3)、贯入度检测电路。在振动主电机电流表次级线圈上设置电流(贯入力)传感器(14)，通过导线与光电耦合器(15)的输入端相接后，与定时器(16)、计数器(17)、讯响显示器(18)串接，同时，沉管深度监测电路的光电传感器(9)的输出信号接入计数器(17)，计数器(17)的另一输出信号亦反馈入定时器(16)。该电路在沉管加压主电机电流增至90－120A时，定时器(16)工作，输出2分钟定时脉冲，若2分钟沉降深度小于2cm，讯响显示器(18)讯响，指示贯入度已达到，若2分钟内沉降大于2cm，计数器(17)输出进位脉冲，使定时器复零重新计时检测，直至2分钟内沉降小于2cm为止。该电路可准确的控制贯入度是否达标，不受人为影响。
(4)、拨管速度监测电路。它由秒脉冲定时器(19)、负脉冲计数器(20)、报警显示器(21)串联组成，秒脉冲定时器(19)的输入端与贯入度检测电路的讯响显示器(18)相接；负脉冲计数器(20)的另一输入端与沉管深度监测电路的系数乘法器(10)的输出信号相连。当贯入度达到后，讯响器工作，使定时器(19)产生秒脉冲控制计数器(20)工作状态，当1秒内计数器(20)通过脉冲数大于10(等于1.66cm)，报警显示器(21)工作，发出信号警告操作人员拨管过快，拨管速度快慢报警的控制取决于计数器开启通过脉冲数目的多少，电路设计为可调式，可根据需要设定。
(5)、磁带自控记录电路。它将上述检测电路检测出的管内砼状况、沉管深度(桩孔长)、灌注高度(柱长)、拨管速度等数据做磁信息自动走带存储。该电路由磁记录器(6)、砼脉冲调制器(22)、深度脉冲调制器(13)、时间脉冲调制器(23)走带电机脉宽调制器(26)、走带同步控制器(25)组成。磁记录器(6)为四磁道，1、2道与砼调制器(22)输出端连接，3、4道分别与深度脉冲调制器(13)输出端连接，走带控制器(25)输入端与贯入度讯响器(24)连接、输出端与走带脉宽调制器(26)连接，用于控制电机(27)的运行及速度。该电路可完成贯入度达到后对拨管灌注各项指标进行自动同步记录；另外，在走带控制器设置备忘磁记录开关K，它不受贯入度的约束，按下后即可走带，用于备忘记录桩号。
(6)、信息分析电路。该电路由四通道脉冲解调器(28)、放大器(29)、频谱分析仪(30)、打印机(31)串联组成，解调器(28)的输入端与磁带机(6)的输出端连接。解调器的作用是将磁带机记录的各种调频脉冲信号解调成超低频信号，再通过频谱分析仪采样分析，最终打印出各柱灌注桩形及数据。
本实用新型具有结构设计合理、简单，自动跟踪检测沉管深度、灌注速度、贯入度、拨管速度、管内砼状况等参数，适时报警的特点，还可以自动记录和打印各灌注桩形及检测的数据。
图1为本实用新型管内砼状况检测电路框图；图2为本实用新型沉管深度及贯入度检测电路框图；图3为本实用新型拨管速度监测电路框图；图4为本实用新型磁带自控记录电路框图；图5为本实用新型信息分析电路框图；图6为本实用新型桩灌注时各参量的电压坐标图；图7为本实用新型砼采样电路原理框图；图8为本实用新型电原理框图；图9为本实用新型电原理图。
以下结合附图对本实用新型做进一步描述如图7、8所示，沉管处于非振动状态时，采样器自给电源系统的电子延时器为放电终止，采样器无电源电路不工作。当沉管处于振动状态时，振动一电压变换器有交流电压输出，经升压器升压后送入桥式整流器，稳压器成为直流电，电流一部分送入蓄电器，一部分供给采样器各电路使采样器工作，压控振荡器产生振荡，此时若沉管内有砼，压控振荡器输出中心频率为3KHZ的调频脉冲，经高频调制后由沉管作天线发出。若沉管停止振动，由于电子开关延时器已被触发仍然导通，蓄电器电流继续向采样器提供电源，采样器继续工作直至延时时间结束(约10分钟)为止。从而保证了在停振后仍可检测一段时间。
接收器由天线(沉管)收到信号后经放大、鉴频、限幅得到3KHZ砼调频脉冲，此信号一路送磁带机作为砼信号跟踪磁记录，另一路经低通滤波，直流放大送入门电路及报警器，当输入低通滤波器的信号为中心频率(3KHZ)时，解调电压为零，报警器不工作。当沉管内无砼时由于C值减小，使采样器压控振荡器频率增高，接收机鉴频器输出端得到的调频脉冲高于3KHZ，经解调放大达门限电压，使报警电路导通报警。
振动沉管开始后，沉管由地面向下运动，此时卷扬传动轮正转红外光电传感器A端首先被挡，整形器输出正脉冲，经系数乘法器分频由可逆数器做加计数，显示器数值由小增大显示相应进尺深度，当沉管由下向上运动(拨管)时，传感器B端先被挡，整形器输出负脉冲可逆计数器做减计数，数字显示器数值减小显示相应拨管深度。
沉管达预定深度电机加压，力传感器电流增至90－120A时，电子开关导通将＋6V电源送至计时器和计数器，此时计时器输出2分钟脉宽至计数器，计数器接收由整形器送来的负脉冲进行计数，若脉冲数目大于10(脉冲数目根据时间设定)，计数器输出复位脉冲使分频器复零进行下一个2分钟计时，直至2分钟内无复位脉冲输出。当计数器输出端脉冲数在1－10范围时与门A端为高电平，大于10为低电平，与门B端在计时器从0－2分钟期间时为低电平，满2分钟为高电平，因此保证了只有在满2分钟计时且沉降小于10个脉冲，与门方可导通使讯响器工作，指示贯入度已达到标准，否则计数器将循环输出复位脉冲，使计数器重新计时。
当贯入度达到后，由门电路输出的高电平使开关电路导通＋6V电源送至拨管计数器、走带脉宽调制器。当沉管拨管，由整形器来的负脉冲进入计数器CP端，计数器控制端由秒脉冲器控制，当1秒内CP端收到拨管负脉冲小于8计数器输出低电平，当大于8(1.66cm)输出高电平，显示报警器报警，指示拨管过快。
由整形器来的负脉冲同时控制走带延时开关电路，此电路每收到1个负脉冲开关导通1秒走带电机运转1秒，当拨管连续进行时，负脉冲源源送来，电机连续运转，若拨管停止或反方面运动电机停转。从而保证了只有在贯入度达到后拨管灌注时进行磁记录。
由于砼、深度、拨管高度、时间信号均属变化缓慢的超低频信号，直接用普通磁带机记录频带不够，因此设计磁带记录信号调制系统，系统的工作情况是由鉴频限幅器输出的砼调频脉冲(经采样器调制)进入磁带记录器1、2磁道，可逆计数器送来的M脉冲经深度调制器转换为1KHZ调频脉冲送第3磁道，由计时器分频器输出的t信号由分脉冲调制器转换为1KHZ调频脉冲送第4磁道。当贯入度达到后进行拨管时，上述各种调频脉冲均可记录到磁带上。
受振拔机工作时的振动特定条件所约束，分析打印系统不设在机械上而是在试验室内进行。
将磁带记录的有关桩灌注过程的全部调频信号，输入到调频脉冲解调器，见图5通过解调器使调频脉冲还原为原始信号，再经过频谱分析仪采样分析打印出桩灌注图形。见图6，图为桩灌注时各参量的电压坐标图，其中Vo3是深度L每格等于1m，V04是时间t每格等于1分钟，V01，V02是管内左右砼的状况，当左右砼传感器均有砼通过时，正负电压偏离零点，当无砼时正负电压接近零点。此图全面示出桩灌注时沉管孔深、灌注桩深、拨管速度、砼灌注情况等重要数据，不受人为因素影响，是一种理想的沉管灌注桩施工质量监测措施。
权利要求1.一种沉管灌注桩质量监测仪，由传感器、显示报警电路及装置在壳体内的电子线路等诸部分组成，其特征在于a、管内砼状况检测电路在沉管(1)端部设置传感器(2)和砼遥测采样器(3)，砼信号通过无线传输方式送至砼遥测接收器(4)，该接收器分别与报警显示器(5)、磁带记录器(6)的信号输入端相接b、沉管深度监测电路在沉管卷扬机传动轮(7)上安装有光盘(8)，相应设置了红外光电传感器(9)，其输出端与数字深度仪的输入端相接c、贯入度检测电路在振动主机电流表次级线圈上设置电流贯入力传感器(14)，通过导线与光电耦合器(15)的输入端相接后，与定时器(16)、计数器(17)、讯响显示器(18)串接，同时，沉管深度监测电路的光传感器(9)的输出信号接入计数器(17)，计数器(17)的另一输出信号亦反馈入定时器(16)d、拔管速度监测电路是由秒脉冲定时器(19)、负脉冲计数器(20)、报警显示器(21)串联组成，秒脉冲定时器(19)的输入端与贯入度检测电路的讯响显示器(18)相接，负脉冲计数器(20)的另一输入端与沉管深度监测电路的系数乘法器(10)的输出信号相接。
专利摘要本实用新型涉及一种质量监测仪，特别是用于沉管灌注类型桩施工中的质量监测仪，该监测仪由传感器、装置在壳体内的电子线路等诸部分组成。它能跟踪检测沉管深度、灌注高度、贯入度、拔管速度、管内砼状况等参数，还有显示、报警、记录等功能。本实用新型具有结构设计合理、简单、自动跟踪检测、适时报警等特点。可自动记录和打印各柱灌注桩形及检测的数据。
文档编号G01N27/00GK2196302SQ9322496
公开日1995年5月3日 申请日期1993年9月23日 优先权日1993年9月23日
发明者孟德仁 申请人:黑龙江省寒地建筑科学研究院