平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的装置及方法
【专利摘要】平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的装置及方法涉及地下结构施工【技术领域】，尤其涉及超深灌注桩、超深地下连续墙的混凝土施工【技术领域】。本发明包括混凝土导管(1)、混凝土压力测杆(2)、水下平膜压力变送器(3)、数据传输线(4)、信号接收及转换装置(5)、压力数据显示器(6)，混凝土压力测杆(2)附着在混凝土导管(1)底部侧面，能有效监测水下混凝土(7)和泥浆(8)压力沿深度变化，进而确定混凝土液面(9)所在位置。该新型水下混凝土液面高度监测技术方法简便、数据更为精确可靠，监测数据可以时时采集，设备可以重复使用。
【专利说明】平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度技术，适用于水下现浇混凝土液面高度监测，尤其在超深灌注桩、超深地下连续墙的混凝土施工中更显优势。属于地下结构施工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着城市地下空间大范围开发利用，超深地下结构大量涌现，以泥浆护壁成孔、水下浇筑混凝土的现浇灌注桩、地下连续墙成为地下结构使用的主体。由于施工工艺流程复杂，每道工序的质量控制都直接影响最终产品质量，导管法浇筑水下混凝土是诸多工序中最为重要的环节之一。
[0003]导管法对钢质导管、混凝土配合比、混凝土灌注工艺等有严格要求。常用导管内径200?250mm，壁厚不小于3mm ;导管接口采用丝扣或法兰连接，连接时必须加垫密封圈或橡胶垫，并上紧丝扣或螺栓。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验(试水压力一般为
0.6?1.0mpa)，确保导管口密封性，导管安放前应计算孔深和导管的总长度。混凝土配合比的含砂率宜采用0.4?0.5，并宜采用中砂；粗骨料的最大粒径应小于40mm ;水灰比宜采用0.5?0.6，水泥用量不少于360kg/m3等。混凝土中应加入适宜数量的缓凝剂，使混凝土的初凝时间长于整根桩的灌注时间。混凝土开始灌注时，漏斗下的封水塞可采用预制混凝土塞、木塞或充气球胆。首批混凝土灌注后，混凝土应连续灌注，严禁中途停止。在灌注过程中，应经常测探井孔内混凝土液面的位置，及时地调整导管埋深，导管埋深宜控制在2?6m。严禁导管提出混凝土面，以避免混凝土结构形成断桩。
[0004]水下浇筑混凝土过程中，对混凝土液面高度的时时监控非常重要。可以根据混凝土液面高度确定导管埋置深度，进而控制拔管时间和拔管长度。混凝土液面高度的有效监控是水下混凝土施工质量得以确保的关键。工程中常采用测绳法对混凝土液面高度进行时时监测，该方法对深度不大的混凝土液面高度监测较为直接有效，但深度较大时测绳往往会受到钢筋笼的干扰而无法有效准确测量。因此，急需一种有效的监测手段对混凝土液面高度进行科学有效监控。
【发明内容】
[0005]技术问题:本发明目的在于提供平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的装置及方法。平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度技术，包括混凝土导管、混凝土压力测杆、水下平膜压力变送器、数据传输线、信号接收及转换装置、压力数据显示器、水下混凝土、泥浆、混凝土液面，该水下混凝土液面高度监测技术能够准确确定混凝土液面位置。
[0006]技术方案:本发明的平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的装置包括混凝土导管混凝土压力测杆、水下平膜压力变送器、数据传输线、信号接收及转换装置、压力数据显示器；
[0007]所述的混凝土压力测杆固定在混凝土导管的下部侧面，混凝土压力测杆上布置水下平膜压力变送器，通过数据传输线把水下平膜压力变送器采集的信号传输给地面的信号接收及转换装置，再由信号接收及转换装置将数据传输到压力数据显示器，通过压力数据显示器读取数据。
[0008]本发明的平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的装置的监测方法包括如下步骤:
[0009]第一步:准备工作，在地面把混凝土压力测杆、水下平膜压力变送器、数据传输线、信号接收及转换装置、压力数据显示器按照设计组装完成；
[0010]第二步:混凝土压力测杆固定在混凝土导管下部侧面，并与混凝土导管一起下放到充满泥浆准备浇筑水下混凝土的桩墙孔位底部；
[0011]第三步:浇筑水下混凝土，混凝土淹没混凝土导管和混凝土压力测杆端部，水下平膜压力变送器沿深度受到水下混凝土和泥浆压力作用，压力通过数据传输线传递给信号接收及转换装置，并在压力数据显示器上显示；
[0012]第四步:读取压力数据显示器上水下混凝土和泥浆的压力，二者压力线性规律变化，在其压力突变位置即为混凝土液面位置；
[0013]第五步:根据压力数据显示器上显示混凝土液面位置确定是否上拔混凝土导管，以及确定上拔混凝土导管高度。
[0014]有益效果:本发明采用以上技术方案，与现有技术相比较具备如下优点:本发明的新型水下混凝土液面高度监测技术通过与混凝土导管一起下放的混凝土压力测杆上的水下平膜压力变送器感应水下混凝土与泥浆压力，并通过信号接收及转换装置，最终在压力数据显示器上时时显示压力。水下混凝土和泥浆压力沿深度呈线性规律变化，由于二者比重相差较大，在其液面交界处会出现压力数值突变，该压力突变位置即为关注的混凝土液面位置。该发明提供的技术，固定在混凝土导管底部侧面的混凝土压力测杆着导管逐渐拔起测量混凝土液面与导管口的距离，即混凝土液面位置，与传统的测绳法相比，其监测数据结果更为精确、可靠，监测数据可以时时采集，不受地下结构深度影响、不受钢筋复杂程度影响。混凝土浇筑完毕后，该监测设备随着导管一并拔出，可以做到重复多次使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是水下混凝土液面高度监测技术立面图，
[0016]图2是压力数据显示器读取混凝土液面位置示意图。
[0017]以上的图中有:混凝土导管I ;混凝土压力测杆2 ;水下平膜压力变送器3 ;数据传输线4 ;信号接收及转换装置5 ;压力数据显示器6 ;水下混凝土 7 ;泥浆8 ;混凝土液面9。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图1对本发明的技术方案进行详细说明:
[0019]本发明的平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的装置包括:
[0020]混凝土导管I ;米用普通钢质导管，内径200?250mm,壁厚不小于3mm,每节长度2?3m ;导管接口采用丝扣或法兰连接，连接时必须加垫密封圈或橡胶垫，并上紧丝扣或螺栓；
[0021]混凝土压力测杆2 ;采用无缝钢管制作，内径60mm,壁厚5mm,长度6m(《建筑无缝钢管(GB8162-2008)》)；
[0022]水下平膜压力变送器3;采用防腐、防堵，压力传感最大范围190PSI，即能满足IOOm深度泥浆下的混凝土浇筑；
[0023]数据传输线4 ;采用防水性能好、耐温、耐磨的PUR外被电缆线，长度50米，内径
3.5-5mm，连接方式为焊接或浇筑；
[0024]信号接收及转换装置5 ;采用运算放大器、AD转换器、单片机处理器组成；
[0025]压力数据显示器6 ;采用液晶显示器。
[0026]如图1所示，本发明的新型平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的装置，采用混凝土压力测杆2上布置水下平膜压力变送器3，并把混凝土压力测杆2固定在混凝土导管I底部侧面，通过数据传输线4把水下平膜压力变送器3采集的信号传输给地面的信号接收及转换装置5，再通过压力数据显示器6读取数据。
[0027]本发明的平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的方法包括如下步骤:
[0028]第一步:准备工作，在地面把混凝土压力测杆2、水下平膜压力变送器3、数据传输线4、信号接收及转换装置5、压力数据显示器6等按照设计组装完成；
[0029]第二步:混凝土压力测杆2固定在混凝土导管I下部侧面，并与混凝土导管I 一起下放到充满泥浆准备浇筑水下混凝土 7的桩墙孔位底部；
[0030]第三步:浇筑水下混凝土 7，混凝土淹没混凝土导管I和混凝土压力测杆2端部，水下平膜压力变送器3沿深度受到水下混凝土 7和泥浆8压力作用，压力通过数据传输线传递给信号接收及转换装置5，并在压力数据显示器6上显示；
[0031]第四步:读取压力数据显示器6上水下混凝土 7和泥浆8的压力，二者压力线性规律变化，在其压力突变位置即为混凝土液面9位置；
[0032]第五步:根据压力数据显示器6上显示混凝土液面9位置确定是否上拔混凝土导管1，以及确定上拔混凝土导管I高度。
【权利要求】
1.一种平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的装置，其特征在于该装置包括混凝土导管(1)混凝土压力测杆(2)、水下平膜压力变送器(3)、数据传输线(4)、信号接收及转换装置(5)、压力数据显示器(6)； 所述的混凝土压力测杆(2)固定在混凝土导管(1)的下部侧面，混凝土压力测杆(2)上布置水下平膜压力变送器(3)，通过数据传输线(4)把水下平膜压力变送器(3)采集的信号传输给地面的信号接收及转换装置(5)，再由信号接收及转换装置(5)将数据传输到压力数据显示器(6)，通过压力数据显示器(6)读取数据。
2.一种如权利要求1所述的平膜压力变送器监测水下混凝土液面高度的装置的监测方法，其特征在于该方法包括如下步骤: 第一步:准备工作，在地面把混凝土压力测杆(2)、水下平膜压力变送器(3)、数据传输线(4)、信号接收及转换装置(5)、压力数据显示器(6)按照设计组装完成； 第二步:混凝土压力测杆(2)固定在混凝土导管(1)下部侧面，并与混凝土导管(1) 一起下放到充满泥浆 准备浇筑水下混凝土(7)的桩墙孔位底部； 第三步:浇筑水下混凝土(7)，混凝土淹没混凝土导管(1)和混凝土压力测杆(2)端部，水下平膜压力变送器(3)沿深度受到水下混凝土(7)和泥浆(8)压力作用，压力通过数据传输线传递给信号接收及转换装置(5)，并在压力数据显示器(6)上显示； 第四步:读取压力数据显示器(6)上水下混凝土(7)和泥浆(8)的压力，二者压力线性规律变化，在其压力突变位置即为混凝土液面(9)位置； 第五步:根据压力数据显示器(6)上显示混凝土液面(9)位置确定是否上拔混凝土导管(1)，以及确定上拔混凝土导管(1)高度。
【文档编号】E02D15/06GK103940490SQ201410179366
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】侯新宇, 姜春艳, 张鹏, 张允领, 侯天宇 申请人:江苏城市职业学院