一种工程桩基用光纤防护装置及使用方法与流程

本发明涉及工程桩等灌注桩检测技术领域，尤其涉及一种工程桩基用光纤防护装置及使用方法。

背景技术：

目前对于工程桩等桩基质量检测方法有钻芯法、高低应变法和声波透射法等，此类方法对桩基桩身完整性、判定桩身缺陷、竖向抗压承载力等方面的监测判断具有较好的效果，但此类方法的检测时间均限于桩基上部主体结构施工之前，一旦其上部主体开始施工，则无法再进行监测和检测。

光纤具有体积小、抗电磁干扰、灵敏度高和便于铺设安装等特点，在建筑结构检测中得到广泛应用。光纤监测技术利用光纤能在桩基的整个使用阶段对桩基的桩身完整性、桩身缺陷及竖向抗压承载力等方面进行很好地监测，真实监测和检测出建构筑物投入运营十年、二十年乃至更长时间时工程桩的安全性、建构筑物结构稳定性等相关参数，为工程相关设计提供最真实、有价值的一手资料，其研究成果可以在某些方面修正关于工程桩等相关桩型设计标准。

桩基的施工步骤主要包括旋挖钻孔、下钢筋笼和浇筑混凝土。施工主体结构底板时，将桩基顶部的部分混凝土凿除并与主体结构底板钢筋绑扎浇筑。在桩基施工浇筑混凝土时、凿除桩基顶部的部分混凝土以及浇筑底板时，光纤传输线会受到冲击钻及混凝土等的影响而损坏，影响光纤的传输性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种工程桩基用光纤防护装置及使用方法，能够在工程桩基上部结构施工时对光纤进行有效保护，保证光纤的传输性能。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种工程桩基用光纤防护装置，包括光纤收集装置、导线装置和光纤接头保护盒；

所述光纤收集装置包括本体和上盖，所述本体固定于钢筋笼上部，所述本体内设有容置空间，所述本体上开设有至少一个穿线孔，所述穿线孔与所述容置空间连通；

所述光纤收集装置被配置为浇筑混凝土时，所述容置空间收纳所述光纤，所述穿线孔与所述光纤之间设置有第一密封结构且所述上盖与所述本体可拆卸连接并对所述容置空间密封；

所述导线装置被配置为施工所述工程桩基上部的主体结构时，所述导线装置的一端与所述本体可拆卸连接并与所述容置空间连通，所述导线装置套设并收拢所述光纤，所述导线装置的另一端与所述光纤接头保护盒连通。

进一步地，所述本体上设有第一内螺纹，所述钢筋笼上设有能与所述第一内螺纹配合的第一外螺纹。

进一步地，所述穿线孔为锥形，所述穿线孔靠近所述容置空间的一端的横截面面积小于所述穿线孔远离所述容置空间的一端的横截面面积。

进一步地，所述本体包括穿线部和容置部，所述穿线部固设于所述容置部的底部，所述穿线孔设于所述穿线部上，所述容置部包括第一套筒和第二套筒，所述第一套筒套设所述第二套筒且两者间隔设置，形成所述容置空间。

进一步地，所述第二套筒上部设有第二内螺纹，所述上盖包括连接柱和密封盖，所述连接柱固定于所述密封盖上，所述连接柱上设有能与所述第二内螺纹配合的第二外螺纹，所述密封盖的周向设有开口向下的第一卡槽，所述第一卡槽能与所述第一套筒的上端卡接，所述第一卡槽与所述第一套筒的上端之间设置有第二密封结构。

进一步地，所述导线装置包括引线盖、连接部和金属软管，所述引线盖上设有至少一个引线孔，所述连接部凸设于所述引线盖的一侧，所述金属软管的一端固定于所述引线盖的另一侧，所述金属软管罩设所述引线孔。

进一步地，所述连接部上设有能与所述第二内螺纹配合的第三外螺纹，所述金属软管远离所述引线盖的一端与所述光纤接头保护盒连通。

一种如上任一项所述的工程桩基用光纤防护装置的使用方法，包括如下步骤：

s1、工程桩基施工时，在下钢筋笼之前，将光纤收集装置的本体固定于钢筋笼上；

s2、将光纤由所述本体的穿线孔穿入所述本体的容置空间内；

s3、将上盖的连接柱与所述本体的第二套筒连接，同时所述上盖的密封盖的第一卡槽与所述本体的第一套筒卡接；

s4、所述工程桩基施工完成后，破凿所述工程桩基的顶部，所述光纤收集装置露出，将所述上盖从所述本体上拧下；

s5、将所述光纤由导线装置的引线盖上的引线孔引入所述导线装置的金属软管内；

s6、将所述导线装置的连接部与所述第二套筒连接，所述引线盖的第二卡槽与所述第一套筒卡接；

s7、将所述导线装置远离所述引线盖的一端牵引至即将施工的底板上部并与光纤接头保护盒连通。

进一步地，在步骤s2之前，进行如下步骤：

在所述光纤上套设第一密封结构。

进一步地，在步骤s3之前，进行如下步骤：

在所述第一卡槽内放置第二密封结构。

与现有技术相比，本发明提供的工程桩基用光纤防护装置及使用方法，具有如下有益效果：

(1)工程桩基施工时、在下钢筋笼之前，将光纤收集装置的本体固定在钢筋笼上，将光纤从穿线孔穿入并收集到容置空间中，上盖对容置空间的上部进行密封，同时穿线孔与光纤之间设有第一密封结构，对穿线孔进行密封，从而保证在后续下钢筋笼及浇筑混凝土的过程中，对光纤进行保护。

(2)工程桩基施工完成，上部结构底板浇筑前，破凿工程桩基的顶部，光纤收集装置露出，将上盖从本体上拧下，将容置空间中的光纤由导线装置的引线盖上的引线孔穿入金属软管内，再将引线盖与本体拧紧，引线盖对容置空间进行密封，进入金属软管中的光纤被金属软管收拢汇聚，金属软管将光纤牵引至底板上方并接入光纤接头保护盒，防止在浇筑底板的过程中将光纤掩埋。

附图说明

图1为本发明实施例提供的光纤收集装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的本体和导线装置的装配示意图；

图3为本发明实施例提供的光纤接头保护盒的结构示意图。

附图标记：

100-光纤收集装置；200-导线装置；300-光纤接头保护盒；

1-本体；

11-穿线部；111-连接孔；112-穿线孔；

12-容置部；121-第一套筒；122-第二套筒；

13-容置空间；

2-上盖；

21-连接柱；22-密封盖；

3-引线盖；31-引线孔；4-连接部。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图3所示，本实施例提供一种工程桩基用光纤防护装置，主要包括光纤收集装置100、导线装置200和光纤接头保护盒300。

施工工程桩基时、在下钢筋笼之前，将光纤收集装置100固定到钢筋笼的上部，并将待引出地面的光纤穿入光纤收集装置100中。在后续下钢筋笼及浇筑混凝土的过程中，光纤收集装置100对光纤进行密封保护，防止光纤受损。浇筑后，光纤收集装置100位于工程桩基的顶部。

工程桩基施工完成后，在施工上部主体结构前，先将工程桩基的顶部破凿，将上部主体的底板钢筋笼与工程桩基的顶部连接。工程桩基顶部破凿期间，位于工程桩基顶部的光纤收集装置100对光纤进行密封保护。工程桩基的顶部破凿后，光纤收集装置100会露出。打开光纤收集装置100，将导线装置200的一端与光纤收集装置100相连，且两者密封连接。光纤穿入导线装置200内，光纤被导线装置200牵引至即将浇筑的底板上部并引入光纤接头保护盒300，保证浇筑底板过程中不会将光纤掩埋进底板中。

光纤接头保护盒300(参见图3)的密封性好，防护等级至少达到ip65。光纤接头保护盒300内部设有光纤分配检测端(图中未示出)，用于与光纤解调仪连接，收集监测和检测数据。光纤分配检测端的结构、光纤解调仪的结构以及两者之间的连接方式，均为现有技术，在此不再赘述。

具体地，参见图1，光纤收集装置100可选择性地包括本体1和上盖2。

本体1整体为圆柱状。本体1可选择性地包括底部的穿线部11和上部的容置部12。穿线部11上开设有连接孔111和多个穿线孔112。连接孔111内攻有第一内螺纹。钢筋笼(图中未示出)的纵向主筋上攻有第一外螺纹。通过第一内螺纹与第一外螺纹配合，将本体1固定于钢筋笼上。采用螺纹连接，结构简单，连接方便牢靠。容置部12包括第一套筒121和第二套筒122，第一套筒121套设在第二套筒122外且两者间隔设置形成容置空间13。穿线部11上的穿线孔112与容置空间13连通，光纤可由穿线孔112进入容置空间13，容置空间13对光纤进行收集容纳。

本实施例中，连接孔111沿穿线部11的中心轴线开设，保证本体1在钢筋笼上的安装稳定性。穿线孔112沿上下方向贯穿穿线部11。穿线孔112设有四个，四个穿线孔112围绕连接孔111圆周均匀分布，加工方便。进一步地，穿线孔112为锥形。穿线孔112上部的横截面面积小于穿线孔112下部的横截面面积，方便光纤穿入穿线孔112。进一步地，在光纤和穿线孔112之间设有第一密封结构，防止浇筑混凝土时混凝土由光纤和穿线孔112的间隙进入穿线孔112。第一密封结构优选为胶皮圈。在浇筑混凝土时，混凝土压缩胶皮圈，胶皮圈变形并在穿线孔112内向靠近容置空间13的方向串动，胶皮圈越收越紧，进一步提高密封性。

在其他实施例中，连接孔111的位置、穿线孔112的结构、数量及位置，均可根据具体情况进行调整，如穿线孔112的一端可开设于穿线部11的侧壁，只要保证光纤能由穿线孔112进入容置空间13即可。本体1可一体成型，也可将穿线部11和容置部12分别加工并通过焊接或法兰等方式连接，只要能保证穿线部11和容置部12连接处的密封性即可。在其他实施例中，还可不设置连接孔111，此时可直接将本体1焊接到钢筋笼上。

上盖2与本体1上部可拆卸连接，从而能将容置空间13打开或封闭。具体地，上盖2包括密封盖22和设于密封盖22上的连接柱21。

连接柱21上设有第二外螺纹，第二套筒122的上部设有第二内螺纹。通过第二外螺纹和第二内螺纹配合，实现上盖2与本体1之间的可拆卸连接，连接牢固，拆装方便。

本实施例中，密封盖22为片状，密封盖22上设有密封圈(图中未示出)，保证密封盖22与第一套筒121之间的密封性，以对容置空间13进行密封，防止工程桩基施工时混凝土进入容置空间13。在其他实施例中，可在密封盖22的周向设置一圈开口向下的第一卡槽，第一卡槽与第一套筒121的上端卡接，从而将密封盖22套设在第一套筒121的上端，提高密封性。进一步地，可在第一卡槽和第一套筒121的上端之间设置第二密封结构。第二密封结构也优选为胶皮圈，以进一步提高密封性。

可选地，为方便安装或拆卸上盖2，可在密封盖22上设置类似凸起或凸耳(图中未示出)等结构，为扳手等工具提供夹持点，也方便移动上盖2，操作方便省力。

施工上部主体结构时，将工程桩基的上部破凿，露出光纤保护装置，将上盖2从本体1上拧下，以打开容置空间13，再将导线装置200与本体1相连，将容置空间13内的光纤引入导线装置200内，导线装置200将光纤牵引至即将施工的底板上部，防止浇筑底板时将光纤掩埋进底板中。具体地，参见图2，导线装置200包括引线盖3、连接部4和金属软管(图中未示出)。引线盖3能盖设在本体1上部。连接部4设于引线盖3靠近本体1的一侧，金属软管设于引线盖3远离本体1的一侧。

连接部4为杆状。连接部4上设有能与第二套筒122上的第二内螺纹配合的第三外螺纹，以实现导线装置200与本体1之间的可拆卸连接，连接牢固，拆装方便。

引线盖3的整体结构与上述密封盖22的结构类似。本实施例中，引线盖3为片状，引线盖3上设有密封圈(图中未示出)，保证引线盖3与第一套筒121之间的密封性，以对容置空间13进行密封，防止浇筑底板时混凝土进入容置空间13。在其他实施例中，引线盖3的周向也可设有一圈开口向下的第二卡槽，第二卡槽与第一套筒121的上端卡接，且两者之间设有第三密封结构，防止后期浇筑底板时混凝土由引线盖3与第一套筒121的缝隙进入容置空间13。第三密封结构也优选为胶皮圈。引线盖3上设有引线孔31。引线孔31设有四个，与上述穿线孔112的数量相同。四个引线孔31以引线盖3的中心轴线为轴圆周均匀分布。

金属软管罩设四个引线孔31，即引线孔31与金属软管的内部连通，容置空间13中的光纤由引线孔31进入金属软管中。可选地，随到引线盖3的距离增加，金属软管的直径不断减小，四根伸入金属软管中的光纤被金属软管收拢汇聚为一根。金属软管引导光纤穿过底板，防止浇筑底板时光纤被埋进底板中。金属软管远离引线盖3的一端与光纤接头保护盒300连通，被收拢汇聚后的光纤接头被金属软管引入光纤接头保护盒300中。

本实施例还提供上述工程桩基用光纤防护装置的使用方法，具体包括以下步骤：

工程桩基施工时，在下钢筋笼之前，将光纤收集装置100的本体1固定于钢筋笼上部。具体地，将穿线部11上的第一内螺纹与钢筋笼的纵向主筋上的第一外螺纹配合，从而将本体1固定在钢筋笼上。

在光纤上套设第一密封结构，并将光纤由穿线部11上的穿线孔112穿入容置空间13内，将第一密封结构沿光纤推至穿线孔112内。也可先将光纤由穿线部11上的穿线孔112穿入容置空间13内，之后在光纤和穿线孔112的缝隙设置第一密封结构。

在上盖2的密封盖22上的第一卡槽内放置第二密封结构。将上盖2盖设在本体1上。具体地，上盖2的连接柱21与本体1的第二套筒122通过第二外螺纹和第二内螺纹连接，同时，第一卡槽与第一套筒121的上端卡接。上盖2盖合在本体1上后，便可进行浇筑。

工程桩基施工完成后，破凿工程桩基的顶部，光纤收集装置100外露。将光纤收集装置100的上盖2从本体1上拧下。

在导线装置200的引线盖3的第二卡槽内放置第三密封结构。将容置空间13的光纤穿入引线盖3上的引线孔31并进入金属软管中，金属软管将光纤收拢汇聚。再将导线装置200的连接部4与第二套筒122通过第三外螺纹和第二内螺纹配合连接，同时，引线盖3上的第二卡槽与第一套筒121的上端卡接，从而将导线装置200与本体1相连。

将金属软管远离引线盖3的一端牵引至即将施工的底板上部，并将该端接入光纤接头保护盒300，从而将光纤穿过底板并接入光纤接头保护盒300中。

本实施例提供的工程桩基用光纤防护装置及使用方法，能在工程桩基及其上部结构的施工过程中对光纤进行保护，保证光纤传输性能，实现对工程桩全寿命的桩身完整性、缺陷性、应力应变监测，真实监测和检测出建构筑物投入运营十年、二十年乃至更长时间时工程桩的安全性、建构筑物结构稳定性等相关参数，为工程相关设计提供最真实、有价值的一手资料。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。