CN204530795U - 一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置，包括：安装在钢管桩顶部的桩锤，激光测距装置、反射激光信号的反射膜和进行数据处理的计算机控制***。所述激光测距装置设于钢管桩的水平正上方，所述反射膜设于钢管桩桩锤的顶部，所述计算机控制***用于处理接收到的激光测距装置的发射信号，所述激光测距仪与所述计算机控制***无线连接。本实用新型实现了对钢管桩沉桩过程中贯入度的检测，通过与计算机控制***预设值进行比较，当贯入度过小时自动发出停锤信号，减少了由于贯入度过低导致的损桩、损锤等事故，指导了钢管桩沉桩施工，提高了施工效率，同时也加强了钢管桩沉桩过程中的质量控制。

Description

一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置

技术领域

本实用新型涉及钢管桩沉桩贯入度检测领域，尤其涉及一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置。

背景技术

桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，将桩端置入较硬土层并贯入一定的深度对提高桩的承载力有明显的作用，这已经被试验和大量的工程实践所证明。根据我国施行的《港口工程桩基规范》(JTS167-4-2012)和《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)在沉桩控制中对贯入度有明确的规定，当桩端位于坚硬、硬塑的粘性土及风化岩时，应以贯入度为主，桩端标高为辅，同时对于坚硬土层，在桩基施工时对贯入度必须严格控制。国外桩基施工中也大多是以贯入度为收锤标准，如NF EN 12063。贯入度的监测同时也是鉴定地基情况和保护基桩、桩锤的一种重要手段，但是贯入度的具体确定方法一直没有十分明确的规定，贯入度的检测是桩基施工质量监测的主要技术难题之一。

现有的测量设备为了避免振动造成误差一般都是采用远距离测量，测量精度受测量人员经验和周围环境的直接影响。

因此，发明一种用于锤击式钢管桩沉桩贯入度检测装置使施工人员对照贯入度和地质勘测情况可对沉桩质量做出更明确的判断。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置，包括安装在钢管桩顶部的桩锤，激光测距装置、反射激光信号的反射膜和进行数据处理的计算机控制***，所述激光测距装置设于钢管桩的水平正上方，所述反射膜设于桩锤的顶部，所述计算机控制***用于处理接收到的激光测距装置的发射信号，所述激光测距装置与所述计算机控制***无线连接，通过激光测距装置与其在所述反射膜上投影面的几何特征解算出钢管桩的实际贯入度。

进一步地，激光测距装置由三个激光测距仪所组成，按等边三角形三个顶点形式分布设于所述钢管桩的水平正上方。

进一步地，等边三角形边长依照其外接圆直径来设定，所述外接圆直径最佳值为钢管桩直径的40％-60％，所述的三个激光测距仪与其在反射膜上的投影形成一个三棱柱，其中三棱柱中的三条侧边的单边最大长度小于100米。

进一步地，激光测距装置的等边三角形外接圆与钢管桩的横截面平行，以等边三角形的外心为参照点，外心到所述反射膜的高线与钢管桩的中心线平行。

进一步地，所述贯入度即为锤击前后外心到所述反射膜高线的差值。

本实用新型有益效果是：一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置 克服了现有技术存在的缺陷，实现了远距离、非接触和高精度的贯入度测量，通过对贯入度的监测，使桩基施工质量得到进一步的保障，减少了由于贯入度过低导致的损桩、损锤等事故，提高了施工效率，同时也加强了钢管桩沉桩过程中的质量控制。

附图说明

图1为本实用新型的一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置的激光测距装置的布置示意图。

图2为本实用新型的一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置的安装示意图。

图3为本实用新型的一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置的实施流程图。

图中标记：1、激光测距装置；2、激光测距仪；3、钢管桩；4、桩锤；5、反射膜；6、计算机控制***。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明：

参见图1至2，一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置，包括安装在钢管桩(3)顶部的桩锤(4)，激光测距装置(1)、反射激光信号的反射膜(5)和进行数据处理的计算机控制***(6)，所述激光测距装置(1)设于钢管桩(3)的水平正上方，所述反射膜(5)设 于钢管桩(3)桩锤(4)的顶部，用于反射激光测距仪(2)发射的信号，激光测距装置(1)将接收到的信号传递给计算机控制***(6)进行分析处理，计算机控制***(6)接收到激光测距装置(1)的发射信号，通过激光测距装置(1)与其在反射膜(5)上投影面的几何特征解算出钢管桩(3)的实际贯入度，所述激光测距仪(2)与所述计算机控制***(6)无线连接，

激光测距仪(2)呈等边三角形布设在激光测距装置(1)上，激光测距装置(1)位于桩锤(4)的正上方，反射膜(5)布设在桩锤(4)上方，用于反射激光测距仪(2)发射的信号，激光测距装置(1)将接收到的信号通过有线或无线的方式传递给计算机控制***(6)，通过计算机控制***(6)对所记录的数据进行处理，并根据处理结果自动判定钢管桩(3)的贯入度是否达到设计要求，如是，则发出停锤指示；如果没有达到，则继续沉桩。

所述三个激光测仪(2)形成的等边三角形与投影面形成一个三棱柱，其中三棱柱中的三条侧边的单边最大长度小于100米，以免影响测量精度。且激光测距仪(2)形成的等边三角形外接圆与钢管桩(3)的横截面平行，以外接圆的外心为参照点，外心到反射膜(5)投影面的高线与钢管桩(3)的中心线重合或平行。

所述三个激光测距仪(2)形成的外接圆的直径为钢管桩(3)桩径的40％-60％，以防止由于出现钢管桩(3)偏离中心线太多，而导致反射膜(5)无法接收到激光测距仪(2)发射出来的信号。

通过锤击钢管桩(3)，激光测距装置(1)将接收到的信号传递 给计算机控制***(6)进行分析处理，锤击前后可得到外接圆的外心到反射膜(5)高线的差值，此差值即为钢管桩(3)贯入度。

本实用新型的一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置对应的监控方法包括以下步骤：

①确定打桩最后阶段，即打桩控制贯入度监测开始点，结合设计文件和地质资料确定每一击的控制贯入度预测值e，并设定最后停打标准；

②从打桩控制贯入度监测开始点起，监测每一击所对应的贯入度e_r,并将记录的数据传递至计算机控制***(6)；

③计算机控制***(6)对所获得的数据进行处理，得到每一击所对应的贯入度e_r,并与前述每一击的控制贯入度预测值e进行比较，当满足预设的最后停锤标准时，计算机控制***(6)给出停锤指示。

具体可如图3所示，其为本实用新型的一种激光式钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置的实施流程示意图。

具体地，在上述步骤①中，利用海利打桩公式进行贯入度预测，即打桩最后阶段每一击的控制贯入度预测值e由下式获得：

$e=\frac{f_r{e}_f{m}_r\mathrm{gh}}{R_u}\×\frac{m_r+{e_r}^2{m}_p}{m_r+m_p}-\frac{C_c+C_p+C_s}{2}$

式中：e—打桩最后阶段每一击的贯入度；

R_u—桩基极限承载力；

f_r—斜率影响系数；

e_f—打桩锤锤击效率；

m_r—打桩锤锤芯质量；

h—打桩锤锤芯跳高或冲程；

C_c—桩帽弹性压缩变形量；

C_p—桩帽弹性压缩变形量；

C_s—土体弹性压缩变形量；

e_r—阻力系数； 

m_p—桩身质量； 

步骤①中，是根据钢管桩(3)设计的入岩最小深度h_min及工程地质勘探资料确定打桩控制贯入度监测开始点的，即根据h_min确定打桩最后阶段钢管桩已贯入的深度h_a；

步骤②中，是根据钢管桩(3)已贯入深度h_a开始，激光测距装置(1)将接收到的距离信号发送到计算机控制***(6)；

步骤③中，是根据接收到的信号进行处理，转换成钢管桩(3)的实际贯入度，具体计算方法如下：

计算每一击所对应的贯入度e_i，满足下式：

e_i＝h_i-h_i-1

其中：h_i为本次锤击外心到投影面高线的长度，h_i-1为上一次锤击后外心到投影面高线的长度；

当e_i≤e时，计算机控制***发出停锤指示。

参见图以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视 为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置，其特征在于：包括安装在钢管桩顶部的桩锤，激光测距装置、反射激光信号的反射膜和进行数据处理的计算机控制***，所述激光测距装置设于钢管桩的水平正上方，所述反射膜设于钢管桩桩锤的顶部，所述计算机控制***用于处理接收到的激光测距装置的发射信号，所述激光测距装置与所述计算机控制***无线连接。

2.根据权利要求1所述的钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置，其特征在于：所述激光测距装置由三个激光测距仪所组成，按等边三角形三个顶点形式分布设于所述钢管桩的水平正上方。

3.根据权利要求2所述的钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置，其特征在于：所述等边三角形边长依照其外接圆直径来设定，所述外接圆直径最佳值为钢管桩直径的40%-60%，所述的三个激光测距仪与其在反射膜上的投影形成一个三棱柱，其中三棱柱中的三条侧边的单边最大长度小于100米。

4.根据权利要求2或3所述的钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置，其特征在于：所述激光测距装置的等边三角形外接圆与钢管桩的横截面平行，以等边三角形的外心为参照点，外心到所述反射膜的高线与钢管桩的中心线平行。

5.根据权利要求4所述的钢管桩锤击沉桩的贯入度检测装置，其特征在于：所述贯入度即为锤击前后外心到所述反射膜高线的差值。