本发明涉及一种灌注桩成桩质量自动监测控制装置，它的流体密度传感器的输出端连接现场监测控制主机，电机用于驱动收放线盘转动，测量电缆的一端接入收放线盘的电缆转节点，现场监测控制主机的流体密度传感器信号输入端通过电缆转节点与测量电缆的一端电连接，测量电缆的另一端连接流体密度传感器，测量电缆缠绕在收放线盘上由收放线盘控制收放线，测量电缆在深度计数滑轮上进行收放并对测量电缆的收放线长度进行记录，深度计数滑轮的深度反馈信号输出端连接现场监测控制主机，现场监测控制主机的电机控制信号输出端连接电机的控制信号输入端。本发明对基桩混凝土灌注质量进行自动实时监测控制，确保基桩混凝土灌注过程中不出现桩身质量问题。
1.一种利用灌注桩成桩质量自动监测控制装置的灌注桩成桩质量自动监测控制方法，所述灌注桩成桩质量自动监测控制装置包括现场监测控制主机(1)、流体密度传感器(3)、测量电缆(4)、深度计数滑轮(5)和电机(7)，所述流体密度传感器(3)的信号输出端连接现场监测控制主机(1)的流体密度传感器信号输入端，电机(7)的输出轴用于驱动收放线盘(9)转动，测量电缆(4)的一端接入收放线盘(9)的电缆转节点(9.1)，现场监测控制主机(1)的流体密度传感器信号输入端通过收放线盘(9)的电缆转节点(9.1)与测量电缆(4)的一端电连接，测量电缆(4)的另一端连接流体密度传感器(3)的信号输出端，测量电缆(4)缠绕在收放线盘(9)上由收放线盘(9)控制收放线，所述测量电缆(4)在深度计数滑轮(5)上进行收放，深度计数滑轮(5)对测量电缆(4)的收放线长度进行记录，所述深度计数滑轮(5)的深度反馈信号输出端连接现场监测控制主机(1)的深度反馈信号输入端，现场监测控制主机(1)的电机控制信号输出端连接电机(7)的控制信号输入端，所述流体密度传感器(3)用于测量混凝土桩孔(11)中的流体密度；
利用灌注桩成桩质量自动监测控制装置的灌注桩成桩质量自动监测控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：将升降线架(2)放置在需灌注混凝土桩孔(11)的孔口旁，在升降线架(2)上安装深度计数滑轮(5)，将测量电缆(4)置于深度计数滑轮(5)上；
步骤2：操作现场监测控制主机(1)控制电机(7)使流体密度传感器(3)下探，流体密度传感器(3)下探的过程中实时测量混凝土桩孔(11)中流体的密度，当流体密度传感器(3)检测到流体的密度值达到沉渣密度值范围区间时，通过深度计数滑轮(5)得到此时流体密度传感器(3)相对于混凝土桩孔(11)孔口的下探深度，该深度为沉渣顶部相对孔口的深度，将流体密度传感器(3)继续下探直到孔底，通过深度计数滑轮(5)得到混凝土桩孔(11)的总深度，将上述混凝土桩孔(11)的总深度减去沉渣顶部相对孔口的深度即可得到沉渣(12)的厚度；
步骤3：在现场监测控制主机(1)中设置液态混凝土(8)的密度设计值和液态混凝土(8)的灌注标高设计值，然后进行混凝土浇灌，现场监测控制主机(1)通过流体密度传感器(3)测量混凝土桩孔(11)中流体的密度，随着混凝土的灌注量增加，当混凝土桩孔(11)中流体的密度达到液态混凝土(8)的密度设计值时，此时通过深度计数滑轮(5)得到此时流体密度传感器(3)相对于混凝土桩孔(11)孔口的下探深度，通过该下探深度得到此时液态混凝土(8)的灌注标高；
现场监测控制主机(1)控制电机(7)提升流体密度传感器(3)，在流体密度传感器(3)提升的过程中继续实时测量混凝土桩孔(11)中流体的密度，当测量到的混凝土桩孔(11)中流体的密度小于液态混凝土(8)的密度设计值时，现场监测控制主机(1)控制电机(7)停止提升流体密度传感器(3)，并记录流体密度传感器(3)相对于混凝土桩孔(11)孔口的下探深度，这样既可对液态混凝土(8)的灌注标高进行实时监测，从而指导混凝土灌注导管(10)在混凝土浇灌过程中能提升的最大高度和能卸下的灌注导管段的长度；
步骤4：在混凝土浇灌过程中，当对液态混凝土(8)的灌注标高进行实时监测的结果显示液态混凝土(8)的灌注标高达到液态混凝土(8)灌注标高设计值时停止混凝土浇灌。
2.根据权利要求1所述的灌注桩成桩质量自动监测控制方法，其特征在于：它还包括频闪报警器(6)，所述现场监测控制主机(1)的报警信号输出端连接频闪报警器(6)的信号输入端。
3.根据权利要求1所述的灌注桩成桩质量自动监测控制方法，其特征在于：它还包括升降线架(2)，所述深度计数滑轮(5)安装在升降线架(2)上。
4.根据权利要求1所述的灌注桩成桩质量自动监测控制方法，其特征在于：所述步骤4中，根据液态混凝土(8)的灌注标高实时监测值实时计算当前余下未灌混凝土方量。
5.根据权利要求1所述的灌注桩成桩质量自动监测控制方法，其特征在于：所述流体密度传感器(3)的下探位置与混凝土桩孔(11)侧壁之间的距离等于混凝土桩孔(11)直径的三分之一。
6.根据权利要求1所述的灌注桩成桩质量自动监测控制方法，其特征在于：所述沉渣密度值范围区间为1.7～2.1g/cm3；液态混凝土(8)的密度设计值为2.2～2.4g/cm3。
灌注桩成桩质量自动监测控制装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及土木工桩基础施工技术领域，具体涉及一种灌注桩成桩质量自动监测控制装置及方法。
背景技术
[0002] 随着我国城市化进程的加速发展，建筑土地成本随之升高，高层和超高层建筑越来越多，因此城市地下空间的开发与利用成为了当前城市基本建设的热点之一，这样直接导致以下结果：1、作为建筑基础的形式更多采用钻孔桩基础，且桩径越来越大、桩长越来越长，2、钻孔灌注桩桩顶埋深越来越大，且空孔长度与桩身长度的比例越来越大。
[0003] 按照《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)的有关规定：“浇筑桩身混凝土时，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差，填写水下混凝土灌注记录。要求导管埋入混凝土深度宜为2～6m。严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度。”[0004] 常规的桩身混凝土面标高量测方法是通过一个带着测绳的测锤进行量测，测锤重量大约1kg，呈锥形。测锤通过人工向桩孔内放入，由于混凝土中含有碎石等粗骨料，当测锤在混凝土中通过时，其测量人员的手感与在泥浆中的手感不一样，通过这种感觉确认混凝土面的标高，这种测量方式随着混凝土面埋深的增加，其量测误差越来越大。
[0005] 随着空孔深度的增加，测锤量测误差越来越大，混凝土面的标高控制难以精确，待桩身混凝土凝固，基坑开挖后，坑内桩身柱高低不一，呈“石林”状。其直接导致的结果是：
[0006] 1、工程材料的浪费造成工程成本的上升；
[0007] 2、桩头的截取难度增加，不仅增加运出和处置费用，而且造成堆放地块的使用，同时造成坑内施工工期的延长。
[0008] 钻孔桩砼灌注面的控制是灌注桩成桩质量控制的一个关键环节。为克服重锤法确定砼灌面高程的弊端，国内的工程施工单位做了诸多尝试。如江西省地质工程(集团)公司的朱景萍等，2007提出了采用专门的混凝土取样器来判定砼灌面高程的方法。专用的混凝土取样器在混凝土面接近设计桩顶标高时下入孔内取出混凝土，考察其质量，以判断其是否该中止灌注。该方法对砼灌注面离场面较大的工程无法使用，取样器很难插到界面。
[0009] 在我国的香港、澳门地区，桩基工程项目多采用全套管护壁的贝诺特工法，钻进中能避开桩孔质量问题，同时能准确估算所需砼的理论方量，避免砼超灌，还能准确估计砼灌面的标高；同时由于环境保护等因素的考虑，泥浆应用较少，用常规方法容易得到砼灌面的位置。虽然该方法避开了测量砼灌面高程的复杂问题，但是其配套机械设备却非常昂贵，在现有的竞争条件和单价水平下，一般国内的施工方难以采用。
[0010] 因此，在基桩混凝土灌注过程中，对实时监测控制钻孔灌注桩在灌注过程中混凝土与泥浆界面的标高、指导混凝土灌注导管提拔高度和拆卸导管长度、实时计算当前余下未灌混凝土方量、灌注混凝土达到设计标高处时自动报警等功能显得相当重要；同时测量孔底沉渣厚度和桩孔泥浆比重也必不可少。
[0011] 参考文献：
[0012] [1]连绍平。采用探测杆测定桩顶混凝土面。探矿工程，1999,3,380[0013] [2]文木春。一种简易的测量桩基混凝土深度测量仪[[J]。施工技术，2006,35(11):98a
[0014] [3]张国强，曹慧宾。水下混凝土灌注标高定位研究[[J]。地质装备，2006,2:33-360
[0015] [4]朱景萍，刘留春，贺学庆，等。灵江特大桥大直径水下钻孔灌注桩施工技术阴。建筑施工，2007,29(3):211-213 0
[0016] [5]宋小军。保证水下灌注桩灌注桩成桩质量的技术条件及方法[[J]。工程勘察，1998,3:9-13,69a
[0017] [6]史敏，刘海平。大直径水下混凝土灌注桩灌注桩成桩质量影响因素[[J]。工程勘察，1999,1:39一20
发明内容
[0018] 本发明的目的在于提供一种灌注桩成桩质量自动监测控制装置及方法，通过该装置和方法，可对基桩混凝土灌注质量进行自动实时监测控制，确保基桩混凝土灌注过程中不出现桩身质量问题。
[0019] 为解决上述技术问题，本发明公开的一种灌注桩成桩质量自动监测控制装置，它包括现场监测控制主机、流体密度传感器、测量电缆、深度计数滑轮和电机，所述流体密度传感器的信号输出端连接现场监测控制主机的流体密度传感器信号输入端，电机的输出轴用于驱动收放线盘转动，测量电缆的一端接入收放线盘的电缆转节点，现场监测控制主机的流体密度传感器信号输入端通过收放线盘的电缆转节点与测量电缆的一端电连接，测量电缆的另一端连接流体密度传感器的信号输出端，测量电缆缠绕在收放线盘上由收放线盘控制收放线，所述测量电缆在深度计数滑轮上进行收放，深度计数滑轮对测量电缆的收放线长度进行记录，所述深度计数滑轮的深度反馈信号输出端连接现场监测控制主机的深度反馈信号输入端，现场监测控制主机的电机控制信号输出端连接电机的控制信号输入端，所述流体密度传感器用于测量混凝土桩孔中的流体密度。
[0020] 一种利用上述装置的灌注桩成桩质量自动监测控制方法，它包括如下步骤：
[0021] 步骤1：将升降线架放置在需灌注混凝土桩孔的孔口旁，在升降线架上安装深度计数滑轮，将测量电缆置于深度计数滑轮上；
[0022] 步骤2：操作现场监测控制主机控制电机使流体密度传感器下探，流体密度传感器下探的过程中实时测量混凝土桩孔中流体的密度，当流体密度传感器检测到流体的密度值达到沉渣密度值范围区间时，通过深度计数滑轮得到此时流体密度传感器相对于混凝土桩孔孔口的下探深度，该深度为沉渣顶部相对孔口的深度，将流体密度传感器继续下探直到孔底，通过深度计数滑轮得到混凝土桩孔的总深度，将上述混凝土桩孔的总深度减去沉渣顶部相对孔口的深度即可得到沉渣的厚度；
[0023] 步骤3：在现场监测控制主机中设置液态混凝土的密度设计值和液态混凝土的灌注标高设计值，然后进行混凝土浇灌，现场监测控制主机通过流体密度传感器测量混凝土桩孔中流体的密度，随着混凝土的灌注量增加，当混凝土桩孔中流体的密度达到液态混凝土的密度设计值时，此时通过深度计数滑轮得到此时流体密度传感器相对于混凝土桩孔孔口的下探深度，通过该下探深度得到此时液态混凝土的灌注标高；
[0024] 现场监测控制主机控制电机提升流体密度传感器，在流体密度传感器提升的过程中继续实时测量混凝土桩孔中流体的密度，当测量到的混凝土桩孔中流体的密度小于液态混凝土的密度设计值时，现场监测控制主机控制电机停止提升流体密度传感器，并记录流体密度传感器相对于混凝土桩孔孔口的下探深度，这样既可对液态混凝土的灌注标高进行实时监测，从而指导混凝土灌注导管在混凝土浇灌过程中能提升的最大高度和能卸下的灌注导管段的长度；
[0025] 步骤4：在混凝土浇灌过程中，当对液态混凝土的灌注标高进行实时监测的结果显示液态混凝土的灌注标高达到液态混凝土灌注标高设计值时停止混凝土浇灌。
[0026] 所述步骤4中，根据液态混凝土的灌注标高实时监测值实时计算当前余下未灌混凝土方量。
[0027] 本发明相比于现有的基桩混凝土灌注质量控制方法，本发明的有益效果主要表现在：
[0028] 1、本发明能实时监测控制钻孔灌注桩在灌注过程中液态混凝土的标高，可大大提高混凝土灌注桩的合格率，克服混凝土资源的严重浪费，降低基础开挖的难度，减少处理多余混凝土弃块的环境污染和降低工程项目的建设成本；
[0029] 2、本发明能指导混凝土灌注导管提拔高度和拆卸导管长度，克服非熟练灌注工人易出现拔出导管造成桩身断桩或夹泥的质量问题，提高基桩合格率；
[0030] 3、本发明能自动实时计算当前余下未灌混凝土方量，可以更好安排混凝土用量，以免造成浪费；
[0031] 4、本发明能测量孔底沉渣厚度，可以避免因沉渣不合格而造成基桩承载力不合格而产生建筑下降不均的后果；
[0032] 因此，本发明的装置具备可操作性、有效性和实用性等优点，为基桩工程质量提供保障。
附图说明
[0033] 图1为本发明的使用状态下的结构示意图；
[0034] 图2为本发明的电控部分的原理框图。
[0035] 其中，1—现场监测控制主机、2—升降线架、3—流体密度传感器、4—测量电缆、5—深度计数滑轮、6—频闪报警器、7—电机、8—液态混凝土、9—收放线盘、9.1—电缆转节点、10—混凝土灌注导管、11—混凝土桩孔、12—沉渣、13—泥浆。
具体实施方式
[0036] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
[0037] 本发明的灌注桩成桩质量自动监测控制装置，它包括现场监测控制主机1、流体密度传感器3、测量电缆4、深度计数滑轮5和电机7，所述流体密度传感器3的信号输出端连接现场监测控制主机1的流体密度传感器信号输入端，电机7的输出轴用于驱动收放线盘9转动，测量电缆4的一端接入收放线盘9的电缆转节点9.1，现场监测控制主机1的流体密度传感器信号输入端通过收放线盘9的电缆转节点9.1与测量电缆4的一端电连接，测量电缆4的另一端连接流体密度传感器3的信号输出端，测量电缆4缠绕在收放线盘9上由收放线盘9控制收放线，所述测量电缆4在深度计数滑轮5上进行收放，深度计数滑轮5对测量电缆4的收放线长度进行记录，所述深度计数滑轮5的深度反馈信号输出端连接现场监测控制主机1的深度反馈信号输入端，现场监测控制主机1的电机控制信号输出端连接电机7的控制信号输入端，所述流体密度传感器3用于测量混凝土桩孔11中的流体密度。上述设计，结构简单，方便对混凝土灌注过程进行监控，提高基桩合格率。
[0038] 上述技术方案中，灌注桩成桩质量自动监测控制装置还包括频闪报警器6，所述现场监测控制主机1的报警信号输出端连接频闪报警器6的信号输入端。
[0039] 上述技术方案中，灌注桩成桩质量自动监测控制装置还包括升降线架2，所述深度计数滑轮5安装在升降线架2上。深度计数滑轮5用于对测量电缆4进行导向，并记录测量电缆4的收放长度。
[0040] 一种利用上述装置的灌注桩成桩质量自动监测控制方法，它包括如下步骤：
[0041] 步骤1：将升降线架2放置在需灌注混凝土桩孔11的孔口旁，在升降线架2上安装深度计数滑轮5，将测量电缆4置于深度计数滑轮5上；
[0042] 步骤2：操作现场监测控制主机1控制电机7使流体密度传感器3下探，流体密度传感器3下探的过程中实时测量混凝土桩孔11中流体的密度(混凝土桩孔11上部和中部为泥浆13，底部为沉渣12)，当流体密度传感器3检测到流体的密度值达到沉渣密度值范围区间时，通过深度计数滑轮5得到此时流体密度传感器3相对于混凝土桩孔11孔口的下探深度，该深度为沉渣顶部相对孔口的深度，将流体密度传感器3继续下探直到孔底，通过深度计数滑轮5得到混凝土桩孔11的总深度，将上述混凝土桩孔11的总深度减去沉渣顶部相对孔口的深度即可得到沉渣12的厚度；
[0043] 步骤3：在现场监测控制主机1中设置液态混凝土8的密度设计值和液态混凝土8的灌注标高设计值，然后进行混凝土浇灌，现场监测控制主机1通过流体密度传感器3测量混凝土桩孔11中流体的密度，随着混凝土的灌注量增加，当混凝土桩孔11中流体的密度达到液态混凝土8的密度设计值时，此时通过深度计数滑轮5得到此时流体密度传感器3相对于混凝土桩孔11孔口的下探深度，通过该下探深度得到此时液态混凝土8的灌注标高；
[0044] 现场监测控制主机1控制电机7提升流体密度传感器3，在流体密度传感器3提升的过程中继续实时测量混凝土桩孔11中流体的密度，当测量到的混凝土桩孔11中流体的密度小于液态混凝土8的密度设计值时，现场监测控制主机1控制电机7停止提升流体密度传感器3，并记录流体密度传感器3相对于混凝土桩孔11孔口的下探深度，这样既可对液态混凝土8的灌注标高进行实时监测，从而指导混凝土灌注导管10在混凝土浇灌过程中能提升的最大高度和能卸下的灌注导管段的长度(一段导管长为2～3米)；同时显示已液态灌注混凝土8的立方量和还需液态混凝土8的立方量；
[0045] 步骤4：在混凝土浇灌过程中，当对液态混凝土8的灌注标高进行实时监测的结果显示液态混凝土8的灌注标高达到液态混凝土8灌注标高设计值时，现场监测控制主机1控制频闪报警器6报警，停止混凝土浇灌。
[0046] 上述技术方案的步骤4中，根据液态混凝土8的灌注标高实时监测值实时计算当前余下未灌混凝土方量。
[0047] 上述技术方案中，所述流体密度传感器3的下探位置与混凝土桩孔11侧壁之间的距离等于混凝土桩孔11直径的三分之一。
[0048] 上述技术方案中，沉渣密度值范围区间为1.7～2.1g/cm3。液态混凝土8的密度设计值为2.2～2.4g/cm3。
[0049] 本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
