专利名称：水下浇筑砼导管埋置深度显示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土木工程施工器具，特别是对水下砼桩基等浇筑工程中进行 施工控制的仪器。
背景技术：
在土木工程的施工中，常会涉及到水下浇筑砼的施工，如大坝，桥梁中的桩 基，房屋建设中的冲、挖孔桩基等。传统的水下浇筑砼的方法是将浇筑砼的导 管置于水下，距基底一定的高度内，浇筑的砼由上而下沿导管排水挤压至基底， 使浇筑导管密封于已浇的砼中，后续的砼则由基底向上翻升的浇筑。当浇筑的砼 由下至上排水上升到一定的高度时，由于导管中砼的压力，不能再将基础中己浇 的砼向上翻升时，则此时需要向上提升导管至一定的高度，使砼能继续浇筑。提 升导管到什么位置，是一个关键性的技术工作，它必须要保证以下要求。
在提升导管高度时，必须保证导管不得提升出已浇砼的顶面，同时又要尽可 能的提高。这是因为如导管提出了己浇砼的面，则导管周围的水，借助自身的 压力将会进入到导管内，使后续的砼产生离析而无法浇筑。如重新排水浇筑，必 将在这里出现夹层或断桩，这是不许可的。因此，在整个水下砼的浇筑过程中， 自始至终都要求砼浇筑的导管必须埋置于砼中，使基础中的水泥浆等杂质不得进 入导管内。
在满足水下浇筑砼中，导管始终不离开已浇砼面的同时，又要尽量地将导管 提得高一点，这是因为 一是能充分的加大浇筑导管内的压力与导管外的压力差， 使后续浇筑的水下砼更加顺利，也不易阻管。二是在水下浇筑砼时，每提升一次 浇筑导管，都是一项有风险性的工作，如每次都能提升到最佳的位置，则能减少 整个基础浇筑的提升次数，从而减少风险度。三是在水下浇筑砼施工时，是一个 连续的过程，中途不得中断，如果遇到浇筑的方量较大，有时要连续几天几夜不 停的作业，而每次提升导管，拆卸导管又是一个十分繁琐的工作，既要增加工人 的劳动强度，又要过多地动用其它机械，因此能尽量减少导管的提升次数，对于 縮短浇筑时间，减少工人连续、疲劳施工的时间，减少其它辅助机械的使用，均有非常积极的作用。
如何能保证在看不见又摸不着的水下浇筑砼的施工中，浇筑砼的导管确保始 终不提出已浇筑砼的面，同时又能保证达到最佳的高度，从而杜绝浇筑水下砼的 失败，减少拆换导管的次数，减少风险，节约时间，降低成本，并且操作简便呢？ 这就是本设计仪器要解决的问题。
1、 传统提升导管的控制方法
传统的水下浇筑砼提升导管的控制方法是当水下浇筑的砼到一定高度时， 出现砼浇筑不下去了，或理论计算需要提升导管了，此时便开始提升。但要提高 多少？ 一是根据理论的计算；二是根据现场的实测来决定。
理论计算的方法是依据每次向导管内浇筑入了多少方量的砼，再根据要浇 筑的桩孔直径或坑基等的几何尺寸，计算出已浇筑的水下砼有多高，从而计算出 本次需要提升导管的高度。
现场实测的方法是当出现前面所述需要提高浇筑砼导管时，在水下浇筑砼 的施工平台上，由工人随时将拴有垂球的软尺，垂到正在浇筑的水下砼的基孔或 基坑中，以测得已浇砼的顶面高度，从而计算出需要提升导管的高度。
2、 传统方法存在的问题
理论计算存在的主要问题。理论计算取决于 一是计算已浇入砼的方量要准 确；二是要浇筑的基孔、基坑等的几何尺寸要规矩。而在现实的施工中，这两条 都是很难达到的。
在连续不断的砼浇筑过程中，每搅的一罐砼，每运送的一车砼，都是有差别 的。由于连续浇筑往往因时间长，受气候、环境等因素的影响也大，前后输送的 砼也有差别。因此，理论计算浇入的砼方量只能是一个大概的数。
在桩基成孔，或其它基坑成形时，往往也不可能使几何尺寸十分的规矩，特 别是对没有护壁跟进的基孔或基坑的成形，其几何尺寸更是复杂多变。因此，对 计算基孔或基坑的实际体积，理论的计算数据与实际的数据也存在着一定的差别， 有时还很大。从而导致理论计算出来的巳浇水下砼的顶面高也只是一个大概数。
在理论的计算中，另外还有一个数字是计算不准的，那就是浇筑导管内的残 余砼是多少。因为在实际的施工中，浇筑的导管顶，往往与漏头相连， 一般均没 有用其它的方法去测导管内的残余砼的高度，对于浇筑导管内的残余量也就只能是一个估计数，或根本就未计算它。
由于理论计算中存在以上三个主要问题，从而导致在实际的水下浇筑砼的施 工中，每次提升导管高度的计算基准点均只是一个大概的数据，从而导致在现实 的施工中导管提升不能到达最佳的位置，更为严重的是，有时会出现浇筑导管拔 离出已浇砼顶面的情况。
现场实测方法存在的主要问题现场实测主要是由人工来完成，除了人的责 任心，熟练操作绳测的程度等影响因素外，主要存在以下问题。 一是在浇筑的水 下构筑物中，所成形的孔或基坑一般不会很大，而往往很深，有的达几十米，在 这里面常常是布满了钢筋及检查管之类的物件，加之砼导管也直通到底，因而对 下放绳测的垂球存在较大的影响， 一旦下放过程中受阻，则往往直接影响测量的 准确性。二是在下放绳测的垂球中，何时真正的到达了新浇砼的顶面，这也是一 个凭手感的技术活，因新浇的砼下去以后，也是一个流质体，稍有不注意，垂球 就有可能陷入到砼中，从而导致测量的数据不准确。三是由于在浇筑水下砼的施 工中，是一个动态的过程，要测量新浇砼的顶面高度，必须在停止浇筑的过程中 进行，测量完以后，还需经计算才能确定其拔管的高度。由于这是浇筑水下砼的 一个非常关键的工作，不可缺少。因而对整体浇筑水下砼的施工进度是有很大的 影响。四是由于浇筑水下砼的施工作业平台十分的拥挤，狭小、人员多、机器杂、 现场泥泞、溜滑，紧沿平台边又是十几米至几十米盛满水和砼的基坑，十分不安 全。而绳测人员要随时的将绳尺垂于基坑之中，即对现场施工有较大的干扰，又 是常常发生安全事故的重要地点。由于现场实测方法中存在以上四点主要问题， 从而导致在实际的作业中也住往出现不准确，干扰施工、增大安全隐患等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种水下浇筑砼导管埋置深度显示仪，以在提升导 管高度时，必须保证导管不得提升出已浇砼的顶面，同时又要尽可能的提高。
本新型的目的是这样实现的 一种水下浇筑砼导管埋置深度显示仪，压力传 感器经导线与地面显示仪连接，还具有水下浇筑施工压力传感装置受压板经弹 簧倾斜地设置在密封罩内，且其上端经转轴与密封罩铰接，前后开口的密封罩固 定在砼浇筑导管上；压力传感器设置在受压板底面上。
鉴于以上传统提升导管的方法所存在的问题，长期以来一直困绕着水下浇筑砼的施工作业，使施工中出现断桩、断层，颈縮、废桩的情况时有发生。 一旦出 现这些问题，处理起来是非常头痛之事，不但要大大地增加水下施工的投资，延 长水下作业的时间，有时一个枯水期不能完成，则要等到下一个枯水期再全部重 新搭建施工作业平台重新施工。还有的因无法处理而更改设计或移位重新施工的 情况也存在。
由于水下浇筑砼施工往往是在水下十几米至几十米，据査有的已达百米以上。 而水下浇筑砼的顶面又是一个动态的过程，即看不见、又摸不着，传统的方法费 时费力，干扰大，投资大又不安全，且只能得到一个估计的已浇砼的高度数据， 常因此引起重大的施工质量事故。有什么办法来更好地解决这些存在的问题呢？ 这就是"水下浇筑砼导管埋置深度显示仪(以下简称管深仪)"所要解决的问题。
本新型的有益效果是-
1、 仪器体积小、重量轻、造价低；
2、 操作简单、使用方便、经久耐用、便于维护；
3、 能准确定位砼浇筑导管的理想埋置深度，导管始终不离开已浇筑砼面的同 时，又能尽量将导管提升得高一些，从而保证施工质量、縮短施工时间、降低风 险、节省投资。
将在具体实施方式
的部分中对本发明的有益效果作进一步的阐述。
图l是本新型的结构示意图2图3图4图5分别是本新型从初次下管、浇筑水下砼于基坑、拔管过程、 拔管到理想高度等工作流程情况示意图6是本新型管深仪的设置位置示意图。
具体实施方式
图1示出，压力传感器5经导线6与地面显示仪7连接，还具有水下浇筑砼 施工压力传感装置受压板3经弹簧倾斜地设置在密封罩内，其上端经转轴4与 密封罩2铰接，前后开口的密封罩固定在砼浇筑导管1上；压力传感器5设置在 受压板3底面上。
管深仪是一个附着安装在水下浇筑砼导管上的一个小的仪器，其工 作的原理主要依据两个机理； 一是依据水的比重与流质砼的比重存在
6较大的差值，设定为P (P = P松(砼的压力)-P水(水的压力))，从而 来显示砼与水的界面；二是依据在上拔砼导管时，作用于管深仪受压板表
面的摩擦压力，在流质砼中与在水中有较大的差值，其差值设定为F (F:Fft(砼中
的摩擦力)-FJ水中的摩擦力))。从而确定新浇砼的顶面高度。
1、 管深仪的构造图及主要部件的功能
管深仪构造如图1。
受压板3:主要反应因水和砼不同质体之间的压力差P的情况，以及在向上拔 管的过程中，砼与水在受压板上所产生的摩擦压力差F，从而推动受压板沿转轴旋 转，使自身产生机械位移。用以反应出新浇砼与水的界面。
压力传感器(现有技术)主要将受压板的机械位移的变化，转化为电流的变 化，沿导线6将信息传输到地面显示仪。
地面显示仪7 (属现有技术)将水下的电流变化信息转化为电铃声、红色指 示灯及数据，给地面一个停止拔导管的指令。也可直接将信息作用于制动提升导 管的巻扬机，从而自动的停止拔管工作。
密封罩2:由质软，密封，耐摩擦特性的材料制作，主要是阻隔管深仪外的水 及杂质进入仪器内部，同时保证受压板的灵活运动。
转轴4:主要是让受压板在受到外力P与F时能沿自身旋转自如的活动。
弹簧(图中未示出，可以拉簧或压簧方式固定在密封罩与受压板之间)主要 是使受压板在水中时，能使其处于极限的张开程度而在上拔提升导管时，在P 与F的合力下，能压縮到最小的极限程度。设弹簧的张力为G。
砼浇筑导管l:密封罩固定其上。
2. 管深仪的工作流程情况说明(图2 图6中，如图5所示，8、(基坑中)砼；
9、(基坑中)水；10、管深仪(本实用新型的密封罩及压板等水下部件)。 初次下管的情况如图2
将砼浇筑导管下到施工要求的高度，此时基孔或基坑等没有砼，全为水，受
压板只受到水的压力P水；P=0-P*=-P7k。由于弹簧的张力G，大于水压力P水，则 受压板处于极限的张开程度。地面显示仪指示红灯亮，电铃开关如开启则电铃也 会响。此情况可用于测试管深仪是否处于工作状态。 一切正常后，可将电铃开关 关闭，进入下一步程序。
浇筑水下砼于基坑如图3
7当新浇入的砼顶面淹没管深仪时，受压板开始受到砼的测压力P^随着流质 砼的增加，砼顶面的升高而P值也随之加大，压动受压板，推动压力传感器，改 变电流，并将信息传致地面的显示仪，指示灯灭，此时可将电铃开关打开，电铃 不会响；显示仪表将随电流的变化而变化，并标注为已浇砼的高度。当水下砼浇 筑不下去时，此时P值为最大，但F值仍为零。
拔管过程如图4
在浇筑砼的过程中，当砼浇筑导管内的压力，不足以克服导管内的摩擦力， 以及导管外巳浇砼压力的合力时，此时便到了拔管提升的过程。在拔管的过程中， 已浇砼将对压板产生运动摩擦阻力，Fe，使受压板再次压縮。此时地面显示仪的 红灯不亮，仪表指示数据有反应。P值与F值均达到最大值。受压板处于极限压縮 状态。
拔管到理想高度如图5
当拔管到浇筑砼的导管下口底至新浇砼顶面的理想的埋置深度时，管深仪刚 好离开新浇的砼顶面，此时作用在管深仪受压板上的两个力P与F同时释放为P水 与F^，改变电流的变化，并传至地面显示器。此时警示灯红灯闪烁，电铃响动， 也可作用于巻场机停止工作，自动佇止拔管过程。
重新开始新一轮砼的浇筑，循环以上过程，直到完成水下砼的全部浇筑工作。 管深仪的设置位置如图6，密封罩2固定在砼浇筑导管1上的高度等于工程 中砼的塌落高度以及砼浇筑导管1在提升时地面显示仪7滞后反应所对应高度的 二者之和。
管深仪的设置位置是指管深仪与水下浇筑砼导管底端的距离H。它主要由两 个因素确定； 一是导管在新浇砼中的理想埋置深度hl。 二是管深仪中P^与Fa释 放后，人和机械制动过程中导管的提升时滞后反应高度h2。则总的设置高度为 H二hl+h2，其中hl根据工程中砼的坍落高度而自行设置。
该管深仪的设计理念是建立在适应实际施工现场的操作出发。着力于研究 在野外气候变化大，施工现场复杂，场地狭小，泥泞等复杂的恶劣环境。确保该 管深仪的操作简单，灵活可靠，构件牢固，经久耐用，结构简明，便于维护方便 设置、清洗、收藏等。在此理念下，该管深仪只涉及机械运动原理与有线电的常 用元器件，因而工作流程清哳，简明。仪器体积小，重量轻，环保性好，造价低。目前乃至今后，在国内外的土木工程中，涉及水下浇筑砼的情况很多，在水 下浇筑砼的施工中，往往因看不见，摸不着而只能依靠其传统的方法来掌握，与 土建工程中的其它工序相比，更显复杂和难以驾驭。但往往它又是整个工程中的 基础工作，而尤显重要。在土木工程的施工中，常常难以准确确定施工工期的， 往住也是这一部份。同时，水下浇筑的砼桩、墙或基础等其它构筑物其造价往往 很大， 一根水下浇筑的砼桩， 一般都在几十万，几百万的也有，而其它大型的水 下浇筑砼及群桩浇筑的砼有的要上千万或几千万的都有。这对于一个小小的管深 仪，只有几千元的仪器，就能使这些构筑物在水下浇筑砼的施工中，能准确的定 位浇筑导管的理想埋置深度，减小施工难度，避免计算，从而积极的保证施工质 量，縮短施工时间，降低各类风险，节约投资都具有十分明显的作用。因此，可 预计，该管深仪如一经问世，必将对促进世界工程技术的进步起到一个微薄的贡 献。就该仪器所能带来的经济效益而言，当前，乃至今后都是十分可观的。
权利要求1、一种水下浇筑砼导管埋置深度显示仪，包括，压力传感器(5)，经导线(6)与压力传感器(5)连接的地面显示仪(7)，其特征是还具有水下浇筑砼施工压力传感装置受压板(3)经弹簧倾斜地设置在密封罩内，其上端经转轴(4)与密封罩(2)铰接，前后开口的密封罩固定在砼浇筑导管(1)上；所述可变传感器(5)设置在受压板(3)底面上。
2、 根据权利要求1所述水下浇筑砼导管埋置深度显示仪，其特征是所述密封罩(2)固定在砼浇筑导管(1)上的高度等于工程中砼的塌落高度以及砼浇 筑导管(1)在提升时地面显示仪(7)滞后反应所对应高度的二者之和。
专利摘要一种水下浇筑砼导管埋置深度显示仪，属对水下砼桩基等浇筑工程中进行施工控制的仪器。压力传感器经导线与地面显示仪连接，还具有水下浇筑施工压力传感装置受压板经弹簧倾斜地设置在密封罩内，其上端经转轴与密封罩铰接，前后开口的密封罩固定在砼浇筑导管上；压力传感器设置在受压板底面上。它体积小、重量轻、造价低、使用方便、能准确定位砼浇筑导管的理想埋置深度，保证导管始终不离开已浇砼面的同时，又能尽量将导管提得高一些，有效地保证了施工质量。
文档编号G01B13/00GK201344794SQ200920079088
公开日2009年11月11日 申请日期2009年2月18日 优先权日2009年2月18日
发明者楼卫刚 申请人:楼卫刚