CN113863397B - 一种沉桩垂直度快速检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉桩垂直度快速检测方法，包括步骤：建立直角坐标系，沿x轴、y轴方向分别布设一个高精度激光测距仪；进行沉桩施工，桩身沿长度等间距布置刻度线；沉桩预设高度，选取桩身上的两个刻度线，利用x轴上的高精度激光测距仪测得距离d₀₁、d₀₂，以及对应的水平转角θ₁、θ₂及垂直转角θ₃、θ₄，计算出桩身倾角θ_x；同理，计算出桩身倾角θ_y；计算桩身垂直度θ。所述检测方法，通过两台高精度激光测距仪测量距离及水平转角、俯仰角，可快速得出桩身的垂直度，具有操作简单、测量精度高、测量速度快等优点。

Description

一种沉桩垂直度快速检测方法

技术领域

本发明涉及一种沉桩垂直度快速检测方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

桩基垂直度是桩基施工质量控制的关键，桩身垂直度超限，会导致桩身受力条件不符合设计要求，容易出现断桩、废桩等问题。

目前，预制混凝土管桩施工过程中，对于桩身垂直度的控制，一般采用水准仪、经纬仪或全站仪结合吊锤法等进行不间断检测，这类检测方法一则工作量大，需要配置专业监测人员，且往往受限于现场条件，精度也难以把握。也有采用将倾角仪焊接在桩身上的检测方案，施工过程中受机械设备摩擦或者振动等因素作用下传感器可能出现测量误差。还有内置测斜管的，仅适用于钢管桩这种长连续桩，对于节段式的混凝土管桩不具备实用性，且这种检测方法即使发现超限也已无法及时进行施工控制调整。

如何快速、高效的完成桩基垂直度的检测，为桩基施工过程中的垂直度加以控制具有很高的应用价值和市场需求。

发明内容

本发明提供了一种沉桩垂直度快速检测方法，用以解决现有技术中沉桩垂直度测量需要较多人工、测量复杂、测量精度低等问题。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种沉桩垂直度快速检测方法，包括如下步骤：

步骤一、建立直角坐标系，桩孔的轴线为z轴，选取预设高度的水平面为xy平面；距离桩位预定距离，沿x轴、y轴方向分别布设一个高精度激光测距仪；

步骤二、进行沉桩施工，桩身沿长度等间距布置刻度线；

步骤三、沉桩预设高度，选取桩身上的两个刻度线，利用x轴上的高精度激光测距仪测得距离d₀₁、d₀₂，以及对应的水平转角θ₁、θ₂及垂直转角θ₃、θ₄，计算出桩身倾角θ_x；同理，选取桩身上的两个刻度线，利用y轴上的高精度激光测距仪测得距离d₀₃、d₀₄，以及对应的水平转角θ₅、θ₆及垂直转角θ₇、θ₈，计算出桩身倾角θ_y；

步骤四、计算桩身垂直度θ，其中，

进一步，θ_x＝π/2-(θ₃+θ₀)，

其中，L为桩身两刻度之间的距离，d₁、d₂、d₃分别d₀₁、d₀₂、L在xz平面内的投影长度，θ₀为d₁、d₃所在的投影线之间夹角。

进一步，L＝mD₀，其中D₀为相邻刻度之间的距离，m为两个刻度之间的间隔数量。

进一步，

若

则取d₃和d₃ ⁰的均值作为θ₀计算中的d₃值；

若

则重新测量；

其中，s为误差允许值。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本申请提供的一种沉桩垂直度快速检测方法，通过两台高精度激光测距仪测量距离及水平转角、俯仰角，可快速得出桩身的垂直度，具有操作简单、测量精度高、测量速度快等优点。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种沉桩垂直度快速检测方法的流程图。

图2为本发明一实施例中的测距仪在直角坐标系内位置关系图；

图3为本发明一实施例中的桩身示意图；

图4为本发明中的沿x轴方向的激光测距仪测量距离、水平转角、俯仰角示意图；

图5为本发明中的d₁长度计算示意图；

图6为本发明中的d₂长度计算示意图；

图7为本发明中的d₃长度计算示意图。

图中标号如下：

10-桩孔；11-桩身；12-刻度线；

20-第一激光测距仪；21-第二激光测距仪。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种沉桩垂直度快速检测方法作进一步详细说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1至图4所示，本实施例提供的一种沉桩垂直度快速检测方法包括如下步骤：

步骤一、建立直角坐标系，桩孔10的轴线为z轴，选取预设高度的水平面为xy平面；距离桩位预定距离，沿x轴、y轴方向分别布设一个高精度激光测距仪。如图2所示，O为坐标系原点，桩孔的轴线为z轴，确定好x轴、y轴后，在x轴上布设第一激光测距仪20，在y轴上布设第二激光测距仪21。第一激光测距仪20、第二激光测距仪21应与原点相距一定距离，以便于观测桩身11。

步骤二、进行沉桩施工，桩身11沿长度等间距布置刻度线12。如图3所示，桩身11上沿高度D₀设置刻度线12，当然也可以采用反光贴区分刻度区域。比如D₀＝200mm。

步骤三、沉桩预设高度，选取桩身11上的两个刻度线12，利用x轴上的高精度激光测距仪测得距离d₀₁、d₀₂，以及对应的水平转角θ₁、θ₂及垂直转角θ₃、θ₄，计算出桩身倾角θ_x；同理，选取桩身上的两个刻度线，利用y轴上的高精度激光测距仪测得距离d₀₃、d₀₄，以及对应的水平转角θ₅、θ₆及垂直转角θ₇、θ₈，计算出桩身倾角θ_y。θ_x为桩身在xz平面内的投影与z轴的夹角，θ_y为桩身在yz平面内的投影与z轴的夹角，根据θ_x、θ_y可以很容易换算出此时桩基垂直度。

步骤三中的监测频次可根据需要设定，比如每次沉桩600mm左右，或每次沉桩1m左右，进行一次测量，当测得桩身倾斜达到预设值时，提高监测频次。

下面具体说明桩身倾角θ_x计算过程。如图4所示，x轴上的高精度激光测距仪的测量起点为A，选取桩身上刻度线上的测点B和下刻度线上测点C，并测得距离AB之间距离d₀₁和AC之间距离d₀₂，以及对应的水平转角θ₁、θ₂和垂直转角θ₃、θ₄。图4中，B’为测点B在xz平面上投影，C’为测点C在xz平面上投影，A’为A在x轴上投影。θ_x＝π/2-∠AC’A’-∠AC’B’。其中，∠AC’A’＝θ₃，关键需要计算出角度∠AC’B’，即图3中θ₀，下面将通过计算三角形AC’B’的三边长度d₁、d₂、d₃，然后利用余弦定理，可得出θ₀。

如图5所示，∠AC’C为直角，根据勾股定理，CC’²+AC’²＝AC²，即CC’²+d₁ ²＝d₀₁ ²。其中，CC’＝d₁·cosθ₃·tanθ₁，得到

同理，根据图6可得出

如图7所示，C’C＝B’E，∠CEB为直角，BE²+CE²＝CB²，其中，CE＝C’B’＝d₃，CB为桩身两个刻度之间的距离，可根据刻度得到，比如CB＝L＝mD₀，其中D₀为相邻刻度之间的距离，m为两个刻度之间的间隔数量。而BE＝B’B-B’E＝B’B-C’C＝d₂·cosθ₄·tanθ₂-d₁·cosθ₃·tanθ₁，从而可得出

根据余弦定理，可得出

故，θ_x＝π/2-θ₀-θ₃。

进一步，根据余弦定理可知，

即：

通过余弦定理计算得到的d₃与根据BC长度计算得到的d₃二者误差应在允许的范围内，也就是，应满足

其中，s为误差允许值。若不满足，则重新测量。若满足，可取二者平均值作为d₃。

需要说明的是，上述公式可以集成至控制器中，有控制器自动计算，从而仅通过测量距离和水平转角、俯仰角，即可快速得出桩身垂直度。

本实施例提供的一种沉桩垂直度快速检测方法，通过两台高精度激光测距仪测量距离及水平转角、俯仰角，可快速得出桩身的垂直度，具有操作简单、测量精度高、测量速度快等优点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种沉桩垂直度快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、建立直角坐标系，桩孔的轴线为z轴，选取预设高度的水平面为xy平面；距离桩位预定距离，沿x轴、y轴方向分别布设一个高精度激光测距仪；

步骤二、进行沉桩施工，桩身沿长度等间距布置刻度线；

步骤三、沉桩预设高度，选取桩身上的两个刻度线，利用x轴上的高精度激光测距仪测得距离d₀₁、d₀₂，以及对应的水平转角θ₁、θ₂及垂直转角θ₃、θ₄，计算出桩身倾角θ_x；同理，选取桩身上的两个刻度线，利用y轴上的高精度激光测距仪测得距离d₀₃、d₀₄，以及对应的水平转角θ₅、θ₆及垂直转角θ₇、θ₈，计算出桩身倾角θ_y；

步骤四、计算桩身垂直度θ，其中，

其中，θ_x＝π/2-(θ₃+θ₀)，

L为桩身两刻度之间的距离，d₁、d₂、d₃分别d₀₁、d₀₂、L在xz平面内的投影长度，θ₀为d₁、d₃所在的投影线之间夹角；

其中，

若

则取d₃和d₃ ⁰的均值作为θ₀计算中的d₃值；

若

则重新测量；

s为误差允许值。

2.如权利要求1所述的沉桩垂直度快速检测方法，其特征在于，

L＝mD₀，其中D₀为相邻刻度之间的距离，m为两个刻度之间的间隔数量。

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