全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构的制作方法

本实用新型涉及建筑施工技术领域，特指一种全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构。

背景技术：

全套管钻孔灌注桩施工过程中，传统方法控制打桩垂直度，由肉眼去观测，在桩位的正前方及侧面悬挂钢丝，钢丝底部悬挂重物并放置油桶中固定，两侧油桶与桩位形成90°的夹角，以此观测打桩过程中桩身的偏移并及时修正。由于没有高精度仪器监测的原因，在施工过程中无法直观的观测桩身是否打偏及偏移量数据的多少，导致纠正难度大，精度低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构，可以解决现有技术纠正难度大且精度低的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本实用新型提供了一种全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构，包括：

箍于套管的套筒，所述套筒的内壁与所述套管的外壁紧密贴合，且所述套筒的上表面垂直于所述套管；

设于所述套筒上表面的水准泡，通过调整所述套管的垂直度以使所述水准泡内的气泡位于水准泡的中心位置，则所述套筒及套管处于初始竖直位置；

固定于所述套筒上的传感器，通过所述传感器测量所述套筒及套管倾斜的角度并输出对应的电压信号；以及

与所述传感器电连接的控制器，所述控制器采集所述传感器输出的电压信号，并将采集到的电压信号转换为对应的倾斜角度值。

本实用新型的有益效果是，采用箍于套管的套筒作为后续零件设置的基础，利用水准泡对传感器进行调零并利用控制器监测套管倾斜角度值，从而能够直观地得到倾斜角度值以便后续进行纠正，且具备较佳的精度。

本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构的进一步改进在于，所述套筒包括两个可开合的半圆形结构，两个半圆形结构的一侧设有铰接件、另一侧设有卡扣，通过卡扣互相卡合从而将所述套筒箍于所述套管。

本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构的进一步改进在于，所述套筒包括一上环、位于所述上环下方的下环以及连接所述上环和下环的连接筒，所述上环和下环均垂直于所述套管的轴线，所述连接筒为一圆筒结构且其内壁紧贴所述套管外壁。

本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构的进一步改进在于，所述水准泡包括两个条形水准泡，两个所述条形水准泡互相垂直设置。

本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构的进一步改进在于，所述水准泡包括一圆形水准泡。

本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构的进一步改进在于，所述传感器为加速度计或陀螺仪或整合了加速度计与陀螺仪的设备。

本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构的进一步改进在于，还包括电连接于所述控制器的警报器，所述控制器内设有一监测单元，所述监测单元将所述倾斜角度值与一设定角度值进行比对，当所述倾斜角度值大于所述设定角度值时，所述控制器控制所述警报器警报。

本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构的进一步改进在于，还包括电连接于所述控制器的显示器，所述显示器显示所述倾斜角度值。

附图说明

图1为本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构中套管、套筒及水准泡的结构示意图。

图2为本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构中传感器、控制器及显示器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参阅图1，本实用新型提供了一种全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构，可得到倾斜的角度以便于纠正，具有易于使用、精度高等特点。下面结合附图对本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构进行说明。

如图1和图2所示，本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构包括：可拆卸地箍于套管90的套筒10、设于套筒10上表面的水准泡13、固定于套筒上的传感器21、与传感器电连接的控制器22、与控制器22电连接的警报器23及显示器24。

其中，如图1所示，套筒10包括一上环101、位于上环下方的下环103以及连接上环和下环的连接筒102。其中上环101和下环103为均扁平的环状件且垂直于套管90的轴线，使得套筒的上表面垂直于套管的轴线。连接筒102为一圆筒结构且其内壁紧贴套管90外壁，使得套筒10的轴线与套管90的轴线保持重合，当套管90倾斜时套筒10也同样发生倾斜。较佳地，套筒10包括两个可开合的半圆形结构，两个半圆形结构的一侧通过通过铰接件11连接、另一侧设有卡扣12，通过两个半圆形结构上的卡扣12相扣合而使套筒10紧紧箍于套筒90，反之，解开卡扣12即可拆卸套筒10。

水准泡13设于套筒10的上表面，亦即上环101的上表面。在一较佳的实施方式中，水准泡13包括两个条形水准泡131，两个条形水准泡131互相垂直设置，且条形水准泡131均沿上环101的切线方向设置。需要说明的是，条形水准泡的设置方式并不限于上述实施例，条形水准泡的数量可以是多个，并且可以沿上环101的半径方向设置。进一步地，水准泡13还包括一圆形水准泡，圆形水准泡可以更直观地反应套管90的垂直偏差情况及其倾斜的方向。通过调整套管90以使多个水准泡内的气泡均位于该水准泡的中心位置，则套筒10及套管90均处于初始竖直位置。

如图2所示，传感器21固定于套筒10上，传感器21在套筒10及套管10处于初始竖直位置时输出的电压信号为初始电压信号，且传感器21输出的电压信号随套筒及套管倾斜而发生变化。

在一实施例中，传感器为加速度计211，加速度计211是一种能够测量加速度的传感器，由于在施工过程中只有重力作用，在套管90从初始竖直状态逐渐倾斜的过程中，加速度计211监测到受力方向发生变化并输出相应的电压信号。

在另一实施例中，传感器为陀螺仪212，陀螺仪212是一种能够测量角速度的传感器，在套管90从初始竖直状态逐渐倾斜的过程中，陀螺仪212得到一角速度值并输出相应的电压信号，对得到的角速度值进行积分运算即可得到倾斜角度。

在又一实施例中，传感器为整合了加速度计211与陀螺仪212的设备。由于加速度计211容易受到振动的影响，信号中的噪声较大，而陀螺仪虽然受到振动影响较小，可平滑信号，但由于需要用到积分运算，如果角速度信号存在微小的偏差，经过积分运算之后，变化形成积累误差，这个误差会随着时间延长逐步增加，最终导致电路饱和，无法形成正确的角度信号。因此，利用整合了加速度计211与陀螺仪212的设备作为传感器，可以利用加速度计211与陀螺仪212的信号互相进行校正，得到更为精确的输出，提升该监测结构的精密度。

具体地，利用加速度计所获得的角度信息θg与陀螺仪积分后的角度θ进行比较，将比较的误差信号经过比例1/tg放大之后与陀螺仪输出的角速度信号叠加之后再进行积分。对于加速度计给定的角度θg，经过比例、积分环节之后产生的角度θ必然最终等于θg。

输出角度包含了两个一阶惯性环节，其中第一项是重力加速度z轴对应的角度，第二项是陀螺仪加速度经过惯性环节的数值。系统不再存在纯积分环节，所以陀螺仪的角速度微小的偏差不会形成积累误差。其中参数tg决定了这两个惯性环节的时间常数。tg越大，角度输出跟踪z轴输出越慢，但可以有效抑制重力加速度计上的噪声tg过大，就会放大陀螺仪输出误差。

为了避免输出角度θ跟踪时间过长，可以采取以下两个方面的措施：

(1)仔细调整陀螺仪的放大电路，使得它的零点偏置尽量接近于设定值，并且稳定。

(2)在控制电路和程序运行的开始，尽量保持物体处于设定状态，这样一开始就使得输出角度θ与θg相等。此后，加速度计的输出只是消除积分的偏移，输出角度不会出现很大的偏差。

控制器22与传感器电连接，控制器22采集传感器输出的电压信号，并将采集到的电压信号转换为对应的倾斜角度值。显示器24电连接于控制器22，用于显示倾斜角度值，以便施工人员直观地看到套管的垂直偏差情况。

警报器23电连接于控制器22，控制器22内设有一监测单元，监测单元将倾斜角度值与一设定角度值进行比对，当倾斜角度值大于设定角度值时，控制器22控制警报器23警报，以便施工人员及时纠正套管方向。

以下对本实用新型全套管咬合桩成孔垂直偏差监测结构的施工和使用过程进行说明。

首先将套筒的两个半圆形结构通过铰接件打开并使套筒箍于套管，然后将卡扣扣上使套筒固定于套管。调整套管的垂直度使得水准泡内的气泡位于水准泡的中央位置，并在此时将传感器调零，随后即可进行施工，施工过程中施工人员可通过显示器直观地观察到套管倾斜的角度，且若在施工过程中套管倾斜角度超过设定角度则警报器发出警报。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。