自动测量导管埋深的方法和装置

1.本发明涉及钻孔灌注桩施工技术领域，具体而言，涉及一种自动测量导管埋深的方法和装置。


背景技术：

2.随着经济的快速发展，我国的基础建设工程越来越多，提高水下混凝土灌注的施工质量是确保桥梁基础工程质量的一个重要环节，其中钻孔灌注桩的水下混凝土灌注是成桩的关键环节，导管法为目前比较常用的水下混凝土灌注桩技术。
3.相关现有技术中，钻孔灌注桩在灌注时导管埋入过深，容易导致灌注混凝土不畅，向上顶托不均匀，包裹部分杂质，而影响桩基的灌注质量；导管埋深过小，则会因为顶托混凝土在顶托时很快接触水面，而容易造成混凝土涉水过多的现象，也对灌注质量有一定的影响。所以，一般会对导管的埋深进行测量，在现阶段，导管埋深测量多为在灌注一定量混凝土后将导管提起，由人工测量埋设深度。但是，此方法操作费时，且在提导管过程中存在导管埋深过小的风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的包括提供一种自动测量导管埋深的方法和装置，其能够在灌注过程中实时自动监测导管的埋深，操作简单，检测精准。
5.本发明的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本发明提供一种自动测量导管埋深的方法，自动测量导管埋深的方法包括：
7.在沿导管的长度方向设置应变线，并将应变线连接到处理器，在处理器上实时监测应变线整个长度上的受力曲线；
8.将导管插入钻孔中，并通过导管向钻孔中灌注混凝土；
9.根据受力曲线，确定应变线上混凝土与泥水的分界位置；
10.根据混凝土与泥水的分界位置，确定导管的埋深。
11.在可选的实施方式中，根据受力曲线，确定应变线上混凝土与泥水的分界位置的步骤包括：
12.根据受力曲线的变化趋势，确定受力曲线上的突变点；
13.根据突变点，确定应变线上混凝土与泥水的分界位置。
14.在可选的实施方式中，应变线在钻孔中的泥水中的部分对应的受力曲线的表达式为：
15.f1＝ρ1gh116.其中，f1为导管在泥水中深度为h1的位置的受力值，ρ1为泥水的密度，h1为导管在泥水中的深度，0≤h1≤h1，h1为泥水的总深度；
17.应变线在钻孔中的混凝土中的部分对应的受力曲线的表达式为：
18.f2＝ρ1gh1+ρ2gh219.其中，f2为导管在混凝土中深度为h2的位置的受力值，ρ2为混凝土的密度，h2为导管在混凝土中的深度。
20.在可选的实施方式中，受力曲线上的突变点对应应变线上受力值为ρ1gh1的位置。
21.在可选的实施方式中，混凝土与泥水的分界位置的高度等于应变线上受力值为ρ1gh1的位置的高度。
22.在可选的实施方式中，混凝土与泥水的分界位置的高度等于泥水的表面高度减去泥水的总深度h1；
23.第二方面，本发明提供一种自动测量导管埋深的装置，自动测量导管埋深的装置包括：
24.应变线，用于沿导管的长度方向设置；
25.处理器，与应变线连接，处理器用于实时监测应变线整个长度上的受力曲线，还用于根据受力曲线，确定应变线上混凝土与泥水的分界位置；还用于根据应变线上混凝土与泥水的分界位置，确定导管的埋深。
26.在可选的实施方式中，处理器还用于根据受力曲线的变化趋势，确定受力曲线上的突变点；还用于根据突变点，确定应变线上混凝土与泥水的分界位置的高度。
27.在可选的实施方式中，处理器还用于将受力曲线上受力值为ρ1gh1的位置确定为突变点。
28.在可选的实施方式中，处理器还用于将泥水的表面高度减去泥水的总深度h1得出混凝土与泥水的分界位置的高度。
29.本发明实施例提供的自动测量导管埋深的方法和装置的有益效果包括：
30.本实施例提供的方法和装置通过在导管上铺设应变线，应变线在钻孔中从上至下受到泥水和混凝土的侧压力，将应变线连接到处理器，处理器实时监测应变线整个长度上的受力曲线，因为泥水对应变线的侧压力会明显小于混凝土对应变线的侧压力，根据受力曲线上的大小变化，就能够精确确定钻孔中泥水与混凝土的分界位置，再根据泥水与混凝土的分界位置的高度，就能够确定导管的埋深，整个过程可以通过在处理器中设置计算程序，从而使处理器直接计算出导管的埋深，操作简单，检测精准。这样，可以实时掌握导管的埋深，根据埋深从而可以准确控制导管提升高度、拆卸长度，避免因提升、拆除导管不准确而造成断桩等重大质量问题，效率高，避免采用测绳与人工计算的方式而造成耗时及不准确的问题。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
32.图1为本发明第一实施例提供的自动测量导管埋深的装置的应用示意图；
33.图2为应变线的受力曲线的示意图；
34.图3为本发明第二实施例提供的自动测量导管埋深的方法的流程图。
35.图标：1
‑
自动测量导管埋深的装置；2
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处理器；3
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数据线；4
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应变线； 5
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漏斗；6
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导管；7
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钻孔；8
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泥水；9
‑
混凝土。
具体实施方式
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
37.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
38.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
40.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
42.第一实施例
43.请参考图1，本实施例提供了一种自动测量导管埋深的装置1(以下简称：“装置”)，装置包括处理器2、数据线3和应变线4。
44.具体的，应变线4可以是线形或长条形的应变片。应变线4铺设在导管6上、且沿导管6的长度方向设置，应变线4可以导管6的整个长度上铺设，也可以只在导管6下部的10m之内的长度上铺设应变线4。
45.导管6用于插入钻孔7，导管6的顶部设置有漏斗5，便于向漏斗5中灌入混凝土9，混凝土9再通过导管6灌入钻孔7的底部，钻孔7中原本积累有泥水8，在灌入混凝土9之后，混凝土9的密度大于泥水8的密度，因此，混凝土9沉积到钻孔7的底部，泥水8悬浮在混凝土9的上方。
46.应变线4通过数据线3与钻孔7外的处理器2连接，处理器2用于实时监测应变线4整个长度上的受力曲线，处理器2可以包括显示器，在显示器上可以显示实时监测到的受力曲线。这里的受力曲线是指应变线4沿导管6的长度方向，也就是深度方向，受到的侧压力。
47.侧压力的计算公式为：f＝ρgh，因为在钻孔7中混凝土9位于泥水8 的下方，而且混凝土9的密度大于泥水8的密度，因此，应变线4的受力曲线的趋势如图2所示。
48.在图2中，纵坐标表示钻孔7的深度h，横坐标表示应变线4在对应深度受到的侧压力f。
49.假定钻孔7中泥水8的总深度为h1，应变线4在钻孔7中的泥水8中的部分对应的受
力曲线的表达式为：
50.f1＝ρ1gh151.其中，f1为导管6在泥水8中深度为h1的位置的受力值，ρ1为泥水8 的密度，大致为1t/m3，h1为导管6在泥水8中的深度，0≤h1≤h1，h1为泥水 8的总深度。
52.应变线4在钻孔7中的混凝土9中的部分对应的受力曲线的表达式为：
53.f2＝ρ1gh1+ρ2gh254.其中，f2为导管6在混凝土9中深度为h2的位置的受力值，ρ2为混凝土9的密度，大致为2.5t/m3，h2为导管6在混凝土9中的深度。
55.从图2可以看出，应变线4在钻孔7中的泥水8中的部分沿着深度的增加，应变线4受到的泥水8的侧压力逐渐增大，应变线4在钻孔7中的混凝土9中的部分应变线4受到的混凝土9的侧压力也是逐渐增大，但是，在混凝土9中应变线4受到的侧压力明显增加地更快。
56.因此，在受力曲线的变化趋势上形成了一个突变点(h1，ρ1gh1)，这个突变点对应的深度为h1，受力值为ρ1gh1，这个突变点所代表的应变线4上的位置就是混凝土9与泥水8的分界位置。应变线4上受力值为ρ1gh1的位置的高度也就等于钻孔7中混凝土9的高度。导管6的埋深l等于钻孔7 中混凝土9的高度表面到导管6的底端的距离，可以在将导管6的底端设计为高度0，并提前确定应变线4上各个点到导管6的底端的距离，这样，从处理器2上检测到的混凝土9与泥水8的分界位置的高度即为导管6的埋深l。
57.这样，处理器2上就能够实时显示导管6的埋深l，根据埋深l从而可以准确控制导管6提升高度、拆卸长度，避免因提升、拆除导管6不准确而造成断桩等重大质量问题，效率高，避免采用测绳与人工计算的方式而造成耗时及不准确的问题。
58.第二实施例
59.请参阅图3，本实施例提供了一种自动测量导管埋深的方法(以下简称：“方法”)，该方法包括以下步骤：
60.s1：在沿导管6的长度方向设置应变线4，并将应变线4连接到处理器 2，在处理器2上实时监测应变线4整个长度上的受力曲线。
61.具体的，应变线4可以是线形或长条形的应变片。应变线4铺设在导管6上、且沿导管6的长度方向设置，应变线4可以导管6的整个长度上铺设，也可以只在导管6下部的10m之内的长度上铺设应变线4。
62.应变线4通过数据线3与钻孔7外的处理器2连接，处理器2用于实时监测应变线4整个长度上的受力曲线，处理器2可以包括显示器，在显示器上可以显示实时监测到的受力曲线。这里的受力曲线是指应变线4沿导管6的长度方向，也就是深度方向，受到的侧压力。
63.s2：将导管6插入钻孔7中，并通过导管6向钻孔7中灌注混凝土9。
64.导管6的顶部设置有漏斗5，便于向漏斗5中灌入混凝土9，混凝土9 再通过导管6灌入钻孔7的底部，钻孔7中原本积累有泥水8，在灌入混凝土9之后，混凝土9的密度大于泥水8的密度，因此，混凝土9沉积到钻孔7的底部，泥水8悬浮在混凝土9的上方。
65.s3：根据受力曲线，确定应变线4上混凝土9与泥水8的分界位置。
66.应变线4的侧压力的计算公式为：f＝ρgh，因为在钻孔7中混凝土9 位于泥水8的下方，而且混凝土9的密度大于泥水8的密度，因此，应变线4的受力曲线的趋势如图2所示。
67.在受力曲线的变化趋势上形成了一个突变点(h1，ρ1gh1)，这个突变点对应的深度
为h1，受力值为ρ1gh1，这个突变点所代表的应变线4上的位置就是混凝土9与泥水8的分界位置。
68.s4：根据应变线4上混凝土9与泥水8的分界位置的高度，确定导管 6的埋深l。
69.其中，导管6的埋深l等于应变线4上混凝土9与泥水8的分界位置到导管6的底端的距离，可以在将导管6的底端设计为高度0，并提前确定应变线4上各个点到导管6的底端的距离，这样，从处理器2上检测到的混凝土9与泥水8的分界位置的高度即为导管6的埋深l。
70.这样，处理器2上就能够实时显示导管6的埋深l，根据埋深l从而可以准确控制导管6提升高度、拆卸长度，避免因提升、拆除导管6不准确而造成断桩等重大质量问题，效率高，避免采用测绳与人工计算的方式而造成耗时及不准确的问题。
71.本发明实施例提供的自动测量导管埋深的方法和装置的有益效果包括：
72.通过在导管6上铺设应变线4，应变线4在钻孔7中从上至下受到泥水 8和混凝土9的侧压力，将应变线4连接到处理器2，处理器2实时监测应变线4整个长度上的受力曲线，因为泥水8对应变线4的侧压力会明显小于混凝土9对应变线4的侧压力，根据受力曲线上的大小变化，就能够精确确定钻孔7中泥水8与混凝土9的分界位置，再根据泥水8与混凝土9 的分界位置的高度，就能够确定导管6的埋深l，整个过程可以通过在处理器2中设置计算程序，从而使处理器2直接计算出导管6的埋深l，操作简单，检测精准。这样，可以实时掌握导管6的埋深l，根据埋深l从而可以准确控制导管6提升高度、拆卸长度，避免因提升、拆除导管6不准确而造成断桩等重大质量问题，效率高，避免采用测绳与人工计算的方式而造成耗时及不准确的问题。
73.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。