一种水下混凝土数字化浇筑的系统及检测方法

技术领域

本发明涉及灌注桩、地连墙施工领域。更具体地说，本发明涉及一种水下混凝土数字化浇筑的系统及检测方法。

背景技术

灌注桩和地连墙是常见的基础工程，通常用于重要的建构筑物，桩基及地连墙的质量非常重要，但水下混凝土浇筑过程是难以被观察的，隐蔽性太强，浇筑过程中质量把控难度高。一般只能通过成桩(墙)后采用间接手段检测，一旦发现问题，返修难度、费用极高。往往要废弃整根桩。如果能实现混凝土浇筑施工参数自动测量、浇筑过程可视化，就可以极大方便工程各方人员把控施工质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下混凝土数字化浇筑的系统及检测方法，实现桩基(地连墙)施工的数字化，便于建设单位、设计单位和施工单位各方进行桩基质量控制，减小工程质量风险。

本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种水下混凝土数字化浇筑系统，包括：

浇筑架，其设置于桩孔上方的地面；

导管，其首节导管上沿高度方向间隔安装有多个压力传感器，压力传感器的数据线沿着导管设置并与地面的解调器连接；

计米器，其固定于浇筑架上，计米器的滚轮设置为当导管向桩孔下放时，计米器的滚轮可滚动计数；

无线传输模块和云平台，所述无线传输模块接收解调器和计米器的数据，并将数据上传至云平台。

优选的是，所述压力传感器为光纤光栅式压力传感器。

优选的是，所述计米器为弹簧式计米器，包括：

滚轮式计米器，其包括计米器主机和滚轮，所述计米器主机和所述滚轮通过数据线连接；所述滚轮包括一对滑轮和连接轴，一对滑轮可转动的对称固定于连接轴两端；

伸缩组件，其包括弹簧和多级伸缩杆，所述多级伸缩杆平行穿设于所述弹簧内，所述弹簧的两端上设置多个固定扣，通过固定扣与所述计米器主机、滚轮连接轴的中心固定；所述多级伸缩杆为圆筒形结构，其两端具有固定盘，所述固定盘的直径大于所述多级伸缩杆的直径，所述固定盘通过螺栓与所述计米器主机、滚轮的连接轴固定；多级伸缩杆位于滚轮的一端顶面设置有槽结构，所述弹簧的端头的一环钢丝卡设于所述槽体中。

优选的是，多级伸缩杆位于滚轮的一端顶面的槽结构为V型结构。

优选的是，所述浇筑架上安装有显示器，所述显示器用于显示云平台处理后的数据模型。

优选的是，所述浇筑架上可拆卸的安装有环形喷头，所述环形喷头包括环形支架和若干设置于环形支架周向的喷头，喷头与水管连接，水管通过水泵与储水装置连接。

本发明还提供了一种利用所述系统的水下混凝土浇筑检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、导管下放桩孔内，计米器滚轮转动，计米器开始对导管下放深度进行计数，计米器计数长度为L2，即为导管实入孔深度；

步骤二、计米器的数据通过无线传输模块上传至云平台，云平台后台处理数据后形成数字化图形显示，并同步在现场显示器上；

步骤三、浇筑混凝土时，混凝土没过压力传感器，对比压力传感器的数据差异，可以得知当前混凝土液面位置，该高度记为L3；

同时无线传输模块将压力传感器的数据上传至云平台，平台处理后转化为数字化图形显示，并计算混凝土实际液面高度L1，即为L1＝L-L2+L3，其中L为已知的桩孔深度，并同步在现场显示器上。

优选的是，还包括以下步骤：

步骤四、逐步拔导管，启动浇筑架上的环形喷头；

步骤五、滚轮反向滚动为减法计数，计米器输出的数据为导管剩余入孔深度，云平台将各项参数及数字化模型实时显示在显示器上。

本发明至少包括以下有益效果：水下混凝土数字化浇筑的系统及检测方法，实现桩基(地连墙)施工的数字化，便于建设单位、设计单位和施工单位各方进行桩基质量控制，减小工程质量风险，整体结构简单便于现场安装和实施。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明首节导管下放示意图；

图2是本发明多节导管下放示意图；

图3是本发明计米器设置示意图；

图4是本发明环形喷头设置示意图；

图5是本发明计算混凝土实际液面高度示意图；

图6是本发明弹性计米器示意图；

图7是本发明计米器主机和伸缩组件连接示意图；

图8是本发明弹簧和多级伸缩杆的连接示意图。

附图标记说明：1浇筑架，2导管，3计米器，4无线传输模块，5解调器，6桩孔，7显示器，8云平台，9环形喷头，10光纤光栅式压力传感器，11计米器主机，12滚轮，13数据线，14弹簧，15多级伸缩杆，16槽体，17固定螺栓孔，18固定板，19螺栓，20固定扣，21环形支架，22喷头，23水管，24固定盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

以下结合附图及实施对本发明作进一步的详细说明，其具体实施过程如下：

如图1～8所示，本发明提供一种水下混凝土数字化浇筑系统，包括：

浇筑架1，其设置于桩孔6上方的地面；

导管2，其首节导管2上沿高度方向间隔安装有多个压力传感器，压力传感器的数据线13沿着导管2设置并与地面的解调器5连接；

计米器3，其固定于浇筑架1上，计米器3的滚轮12设置为当导管2向桩孔6下放时，计米器3的滚轮12可滚动计数；

无线传输模块4和云平台8，所述无线传输模块4包括计米器3无线传输模块4和压力传感器无线传输模块4，分别用于接收计米器3和解调器5的数据，并将数据上传至云平台8。

在上述技术方案中，灌注桩(地连墙)一般都是通过导管2进行水下浇筑成型。导管2放入桩孔6后距离桩底高度，浇筑过程中混凝土上升高度，导管2随混凝土上升的提升高度是影响成桩质量的关键。在导管2上安装传感器，用于感知混凝土所处高度位置。解调器5再将数据通过无线通讯模块发送到云平台8，云平台8根据接收到的数据自动解析实时混凝土浇筑高度。导管2入孔深度是通过安装在浇筑架1上的计米器3实现，弹簧14式计米器3滚轮12始终密贴导管2，滚动的长度就是导管2在桩孔6中变化的深度，并上传至云平台8。云平台8根据上传的数据自动建模，模型的关键信息包括桩孔6总深、导管2入孔深度、混凝土当前液面高度。如此一来，不在工地现场的建设单位、设计单位等各方都可以看到整个施工过程。显示器7用于同步云平台8上的模型，工人可直观地看到导管2埋深等控制参数。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述压力传感器为光纤光栅式压力传感器10。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述计米器3为弹簧14式计米器3，包括：

滚轮12式计米器3，其包括计米器主机11和滚轮12，所述计米器主机11和所述滚轮12通过数据线13连接；所述滚轮12包括一对滑轮和连接轴，一对滑轮可转动的对称固定于连接轴两端；

伸缩组件，其包括弹簧14和多级伸缩杆15，所述多级伸缩杆15平行穿设于所述弹簧14内，所述弹簧14的两端上设置多个固定扣20，通过固定扣20与所述计米器主机11、滚轮12连接轴的中心固定；所述多级伸缩杆15为圆筒形结构，其两端具有固定盘24，所述固定盘24的直径大于所述多级伸缩杆15的直径，所述固定盘24通过螺栓19与所述计米器主机11、滚轮12的连接轴固定；多级伸缩杆15位于滚轮12的一端顶面设置有槽结构，所述弹簧14的端头的一环钢丝卡设于所述槽体16中。

在上述技术方案中，计米器主机11上设置有固定板18，固定板18上设置有固定螺栓孔17，便于计米器主机11与浇筑架1连接。如图所示，多级伸缩杆15在本实施例中为三级套接结构，可以根据实际情况选用，需满足能承载弹簧14及滚轮12自重的要求。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：多级伸缩杆15位于滚轮12的一端顶面的槽结构为V型结构，能更好的将弹簧14端头的钢丝卡住。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述浇筑架1上安装有显示器7，所述显示器7用于显示云平台8处理后的数据模型。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述浇筑架1上可拆卸的安装有环形喷头9，所述环形喷头9包括环形支架21和若干设置于环形支架21周向的喷头22，喷头22与水管23连接，水管23通过水泵与储水装置连接。

本发明还提供了一种利用所述系统的水下混凝土浇筑检测方法，包括以下步骤：

步骤一、导管2下放桩孔6内，计米器3滚轮12转动，计米器3开始对导管2下放深度进行计数，计米器3计数长度为L2，即为导管2实入孔深度；

步骤二、计米器3的数据通过无线传输模块4上传至云平台8，云平台8后台处理数据后形成数字化图形显示，并同步在现场显示器7上，工人方便实时掌握导管2位置；

步骤三、浇筑混凝土时，混凝土没过光纤光栅式压力传感器。，对比光纤光栅式压力传感器。的数据差异，可以得知当前混凝土液面位置，该高度记为L3；

同时无线传输模块4将光纤光栅式压力传感器。的数据上传至云平台8，平台处理后转化为数字化图形显示，并计算混凝土实际液面高度L1，即为L1＝L-L2+L3，其中L为已知的桩孔6深度，并同步在现场显示器7上。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：还包括以下步骤：

步骤四、逐步拔导管2，启动浇筑架1上的环形喷头9，环形喷头9与导管2关系如图4所示，环形喷头9与导管2同轴设置，环形喷头9对着导管2喷水，自动清洗导管2，有2个作用：1)减少工人手动清洗导管2的工作量；2)避免沾有泥浆或混凝土的导管2与计米器3滚轮12接触，污染滚轮12的同时还会导致滚轮12打滑，从而影响计数准确性；

步骤五、滚轮12反向滚动为减法计数，计米器3输出的数据为导管2剩余入孔深度，云平台8将各项参数及数字化模型实时显示在显示器7上，工人对着模型更精准的控制桩基施工。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。