一种反射波法桩基检测装置及其激振设备

摘要

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种反射波法桩基检测装置及其激振设备。反射波法桩基检测装置的激振设备，所述顶板上固定有竖向的弹簧安装筒；所述弹簧安装筒内穿设竖杆，竖杆的第一端连接托盘，且竖杆的第二端可拆卸连接锤头；弹簧安装筒内设有第一压缩弹簧。反射波法桩基检测装置，包括如上所述的激振设备。本激振设备采用机械结构，反射波法桩基检测装置的使用，节省人工，降低劳动强度。激振设备可以视为反射波法桩基检测装置的一个智能执行组件，激振设备可以根据主机的分析反馈，而调节弹性力之后对桩基进行敲击产生脉冲。主机根据测得的波形数据，可以在线分析桩基中混凝土的材料特性，进一步判别桩基的完整性，从而检测桩基的质量。

权利要求

1.一种反射波法桩基检测装置的激振设备，包括支架（4）、固定在支架（4）上的顶板（19）；其特征在于，所述顶板（19）上固定有竖向的弹簧安装筒（17），弹簧安装筒（17）的下部设置有两条对称的竖向滑槽（6）；所述弹簧安装筒（17）内穿设竖杆（5），竖杆（5）的第一端连接托盘（21），托盘（21）位于弹簧安装筒（17）中，且竖杆（5）的第二端可拆卸连接锤头（1）；所述弹簧安装筒（17）内设有抵接托盘（21）的第一压缩弹簧；还包括插入所述竖向滑槽（6）中的弹性手指（12）；所述弹性手指（12）连接有驱动机构（20），弹性手指（12）用于举起托盘（21）挤压压缩弹簧后释放托盘（21），形成锤头（1）敲击的效果；

所述弹性手指（12）包括横向的固定筒（11）；所述固定筒（11）内设置有底板（10）、推杆（9）及位于底板（10）和推杆（9）之间的第二压缩弹簧；所述推杆（9）的第一端伸出固定筒（11）并连接有手指本体（7）；所述手指本体（7）插入所述竖向滑槽（6）中；

所述托盘（21）的上表面设为锥面，手指本体（7）的下表面设为与所述锥面配合的第一斜面；所述手指本体（7）用于下移中受锥面顶推缩回，并越过托盘（21）后承托起托盘（21）；

所述驱动机构（20）包括竖向设置的螺纹驱动杆（8）；所述螺纹驱动杆（8）的上端穿过所述固定筒（11）并与顶板（19）转动连接；所述螺纹驱动杆（8）与固定筒（11）螺纹配合；

所述弹簧安装筒（17）的顶端固定连接有电动缸（22），电动缸（22）的伸缩杆（23）伸入弹簧安装筒（17）中连接第一压缩弹簧的顶端；所述电动缸（22）用于调节第一压缩弹簧的压缩程度；所述托盘（21）上固定连接有用于检测第一压缩弹簧的弹性力的测力传感器（24）；

推杆（9）的第一端的上方设置有推块（13），推块（13）上设置有第二斜面；顶板（19）的下方固定连接有推条（14），推条（14）的下端设置有与第二斜面配合的第三斜面。

2.根据权利要求1所述的一种反射波法桩基检测装置的激振设备，其特征在于，所述螺纹驱动杆（8）的上端传动连接有动力设备。

3.根据权利要求1所述的一种反射波法桩基检测装置的激振设备，其特征在于，所述锤头（1）上设置有沉孔，竖杆（5）的第二端设有螺纹段，竖杆（5）的第二端插入沉孔中并连接锁紧螺母（2）。

4.根据权利要求1所述的一种反射波法桩基检测装置的激振设备，其特征在于，所述锤头（1）的材质为尼龙、铁或铜。

5.一种反射波法桩基检测装置，包括主机；所述主机连接有探头；其特征在于，还包括如权利要求1‑4中任意一项所述的反射波法桩基检测装置的激振设备；所述反射波法桩基检测装置的激振设备用于配合探头在桩基上敲击产生激振脉冲。

说明书

一种反射波法桩基检测装置及其激振设备

技术领域

[0001] 本发明属于建筑工程技术领域，特别是涉及一种反射波法桩基检测装置及其激振设备。

背景技术

[0002] 反射波法检测装置是用于检测桩基础构筑物内部完整性的装置。在桩基础的表面施加激振信号产生应力波，当其在传播过程中遇到不连续界面或者自身底面时，会将产生的反射波发射到控制系统，通过控制系统将反射波转换成数据传输至显示屏，方便工作人员对检测到的数据进行分析处理。其中，低应变反射波法的主要功能是检验桩身结构的完整性，如缺陷位置判断、混凝土强度测算等，用手锤或力锤、力棒敲击桩顶。反射波法是建立在一维波动理论基础上，将桩基础假设为一维弹性连续杆，在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显差异的界面(如桩底、断桩和严重离析等)或桩身截面积变化(如缩径或扩径)部位，波阻抗将发生变化，产生反射波。通过安装在桩顶的传感器接收反射信号，对接收的反射信号进行放大、滤波和数据处理，可以识别来自桩身不同部位的反射信息。利用波在桩体内传播时纵波波速、桩长与反射时间之间的对应关系，通过对反射信息的分析计算，判断桩身混凝土的完整性及根据平均波速校核桩的实际长度，判定桩身缺陷程度及位置。

[0003] 现有技术中，反射波法桩基检测装置需要两人配合进行使用，一人操作激振设备，另一人安装探头并观察仪器。此外，低应变法检测桩基时采集的波形必须要清晰反映阻抗变化和桩底反射，需要正确选择激振设备，获得适当宽度和频率的脉冲。但现有的激振设备采用人工锤击的形式，施力不稳，则不太容易获得较满意的波形，且耗时费力。

发明内容

[0004] 本发明旨在提供一种反射波法桩基检测装置及其激振设备，以解决现有技术中激振设备人工操作不便，效果不佳的上述技术问题。

[0005] 为了实现上述目的，一方面，本发明采用的技术方案为：

[0006] 一种反射波法桩基检测装置及其激振设备，包括支架、固定在支架上的顶板；所述顶板上固定有竖向的弹簧安装筒，弹簧安装筒的下部设置有两条对称的竖向滑槽；所述弹簧安装筒内穿设竖杆，竖杆的第一端连接托盘，托盘位于弹簧安装筒中，且竖杆的第二端可拆卸连接锤头；所述弹簧安装筒内设有抵接托盘的第一压缩弹簧；还包括插入所述竖向滑槽中的弹性手指；所述弹性手指连接有驱动机构，弹性手指用于举起托盘挤压压缩弹簧后释放托盘，形成锤头敲击的效果。

[0007] 优选的，有如下改进：所述弹性手指包括横向的固定筒；所述固定筒内设置有底板、推杆及位于底板和推杆之间的第二压缩弹簧；所述推杆的第一端伸出固定筒并连接有手指本体；所述手指本体插入所述竖向滑槽中。

[0008] 优选的，有如下改进：所述托盘的上表面设为锥面，手指本体的下表面设为与所述锥面配合的第一斜面；所述手指本体用于下移中受锥面顶推缩回，并越过托盘后承托起托盘。

[0009] 优选的，有如下改进：所述驱动机构包括竖向设置的螺纹驱动杆；所述螺纹驱动杆的上端穿过所述固定筒并与顶板转动连接；所述螺纹驱动杆与固定筒螺纹配合。

[0010] 优选的，有如下改进：所述螺纹驱动杆的上端传动连接有动力设备。

[0011] 优选的，有如下改进：所述锤头上设置有沉孔，竖杆的第二端设有螺纹段，竖杆的第二端插入沉孔中并连接锁紧螺母。

[0012] 优选的，有如下改进：所述锤头的材质为尼龙、铁或铜。

[0013] 优选的，有如下改进：所述弹簧安装筒的顶端固定连接有电动缸，电动缸的伸缩杆伸入弹簧安装筒中连接第一压缩弹簧的顶端；所述电动缸用于调节第一压缩弹簧的压缩程度；所述托盘上固定连接有用于检测第一压缩弹簧的弹性力的测力传感器。

[0014] 另一方面，本发明采用的再一技术方案为：

[0015] 一种反射波法桩基检测装置，包括主机；所述主机连接有探头；还包括如上任意一项所述的反射波法桩基检测装置的激振设备；所述反射波法桩基检测装置的激振设备用于配合探头在桩基上敲击产生激振脉冲。

[0016] 本发明的有益效果：

[0017] 本激振设备的弹性手指在驱动机构的作用下可以举升锤头挤压第二压缩弹簧蓄能，之后释放锤头，锤头在弹性力作用下敲击桩基。本激振设备不再采用人工敲击的形式，而采用机械结构。反射波法桩基检测装置的使用只需要一个人操作即可完成桩基的检测操作，节省人工，降低劳动强度。此外，根据现场工作情况，选择好位置并固定激振设备，激振设备可投入工作，可连续敲击桩基以获得满意的波形，并选择合适的波形进行分析，使用效果较佳。

[0018] 反射波法桩基检测装置可以设定多组不同大小弹性力，通过锤头多次敲击桩基；选择一组清晰的波形进行分析，可以分析出桩身混凝土的完整性，判定桩身缺陷程度及位置。激振设备可以视为反射波法桩基检测装置的一个智能执行组件，激振设备可以根据主机的分析反馈，而调节弹性力之后对桩基进行敲击产生脉冲。主机根据测得的波形数据，可以在线分析桩基中混凝土的材料特性，进一步判别桩基的完整性，从而检测桩基的质量。

附图说明

[0019] 图1是本发明优选实施例一、优选实施例二的结构示意图；

[0020] 图2是图1中手指本体准备抓取托盘的示意图；

[0021] 图3是支架与支脚配合的俯视示意图；

[0022] 图4是图1中A‑A的剖视示意图；

[0023] 图5是弹簧安装筒的仰视示意图；

[0024] 附图标记：

[0025] 1‑锤头，2‑锁紧螺母，3‑支脚，4‑支架，5‑竖杆，6‑竖向滑槽，7‑手指本体，8‑螺纹驱动杆，9‑推杆，10‑底板，11‑固定筒，12‑弹性手指，13‑推块，14‑推条，15‑释放机构，16‑驱动电机，17‑弹簧安装筒，18‑调力压板，19‑顶板，20‑驱动机构，21‑托盘，22‑电动缸，23‑伸缩杆，24‑测力传感器。

具体实施方式

[0026] 下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

[0027] 另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

[0028] 本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

[0029] 实施例一

[0030] 请参阅图1‑图5，本发明提供了一种反射波法桩基检测装置的激振设备，包括支架4、固定在支架4上的顶板19；支架4是整个激振设备的安装基础，本反射波法桩基检测装置的激振设备在使用中时，支架4需要放置并固定在桩基上。所述顶板19上固定有竖向的弹簧安装筒17，弹簧安装筒17的下部设置有两条对称的竖向滑槽6；如图5。所述弹簧安装筒17内穿设竖杆5，竖杆5的第一端连接托盘21，托盘21位于弹簧安装筒17中，且竖杆5的第二端可拆卸连接锤头1。所述弹簧安装筒17内设有抵接托盘21的第一压缩弹簧；弹簧安装筒17内设有调力压板18，调力压板18与弹簧安装筒17滑动连接；调力压板18的上端面与电动缸22连接，第一压缩弹簧的上端固定连接在调力压板18的下端面；通过电动缸22驱动调力压板18上下移动的位移而控制第一压缩弹簧的变形程度，变形越大，弹性力越大；从而控制锤头1敲击桩基的力度。进一步的，该力度由固定在所述托盘21上的测力传感器24(选用上海久制的L10EM微型测力传感器)进行检测；也即测力传感器24用于检测第一压缩弹簧的弹性力的测力传感器24，从而控制锤头1的敲击力度。需要说明的是，电动缸22固定在所述弹簧安装筒17的顶端，电动缸22的伸缩杆(23)伸入弹簧安装筒(17)中通过调力压板18连接第一压缩弹簧。托盘21的初始状态是挤压第一压缩弹簧变形。锤头1被释放后，在第一压缩弹簧的弹力作用下敲击桩基的顶部，以产生激振脉冲。工作中，电动缸22驱动调力压板18移动几组位移数据，每组位移对应的第一压缩弹簧的弹性力数据由测力传感器24测得，之后托盘21、锤头1被释放敲击桩基，从而产生对应的几组波形。挑选其中波形清晰的一组冲击波，进行数据分析。当然的，上述中锤头1的敲击不需要一次完成几组，可以根据前一组敲击的波形情况，而决定是否启动电动缸22、调力压板18而改变弹性力的大小后，再行敲击，再分析波形，而选择合适的波形进行分析。

[0031] 本反射波法桩基检测装置的激振设备，还包括插入所述竖向滑槽6中的弹性手指12；所述弹性手指12连接有驱动机构20，驱动机构20可带动弹性手指12上升下降。弹性手指
12下降后可与托盘21接合；之后，弹性手指12上升中即可举起托盘21，托盘21挤压压缩弹簧到设定的位置；最后，弹性手指12继续上升中，托盘21触发释放机构15，托盘21被释放；锤头
1在第一压缩弹簧的弹力作用下快速下落并敲击桩基，以激发出激振脉冲。此激振脉冲在桩基中传播、反射后，经过探头捕捉，并经主机处理分析后以检测出桩基中空洞、裂纹、坍塌等的缺陷。

[0032] 本激振设备用于敲击桩基产生激振脉冲，是反射波法桩基检测装置的一个零部件。弹性手指12在驱动机构20的作用下可以举升锤头1挤压第一压缩弹簧蓄能，之后释放锤头1，锤头1在弹性力作用下敲击桩基。本激振设备不再采用人工敲击的形式，而采用机械结构。反射波法桩基检测装置的使用只需要一个人操作即可完成桩基的检测操作，节省人工，降低劳动强度。此外，根据现场工作情况，选择好位置并固定激振设备，激振设备可投入工作，可连续多次敲击桩基以获得满意的波形，并选择合适的波形进行分析，使用效果较佳。即使敲击产生的波形不佳，可以快速敲击的力度或更换位置，继续作业。

[0033] 上述反射波法桩基检测装置的激振设备还可以有如下的改进：

[0034] 如图3，由于本反射波法桩基检测装置的激振设备需要整体固定在桩基上，锤头1敲击时，反作用力可能使激振设备本身翻倒。为了自身稳定，在支架4的底部设置有支脚3。支架4固定后，通过重物压住支脚3即可。当然，有条件的，可以打膨胀螺丝、钉子固定。支架4可以设为笼状，具体的，支架4包括多根支柱；多根支柱环绕设置一圈。支脚3可以设置为环板。

[0035] 弹性手指12对应竖向滑槽6设置有两件，两件配合后形成一对。当然，弹性手指12也可设为两对。弹性手指12包括横向的固定筒11；所述固定筒11内设置有底板10、推杆9及位于底板10和推杆9之间的第二压缩弹簧。底板10的外周与固定筒11的内壁为螺纹连接，先安装推杆9，再固定筒11内放入第二压缩弹簧，之后安装底板10压紧第二压缩弹簧顶住推杆9。所述推杆9的第一端伸出固定筒11并连接有手指本体7；所述手指本体7插入所述竖向滑槽6中，便于手指本体7抓取托盘21。

[0036] 进一步的，所述托盘21的上表面设为锥面，手指本体7的下表面设为与所述锥面配合的第一斜面；所述手指本体7被驱动机构20带动而下移，手指本体7的第一斜面挤压受锥面后被顶推缩回，手指本体7越过托盘21后卡在托盘21的下方并承托起托盘21。之后，弹性手指12在驱动机构20的带动下上升，即可举升起托盘21、竖杆5、锤头1，并挤压第一压缩弹簧。

[0037] 弹性手指12需要被驱动机构20带动实现上升、下降。驱动机构20包括竖向设置的螺纹驱动杆8；所述螺纹驱动杆8的上端穿过所述固定筒11并与顶板19转动连接；所述螺纹驱动杆8与固定筒11螺纹配合。螺纹驱动杆8需要避让开底板10，螺纹驱动杆8的上端与顶板19的连接处设置轴承实现转动配合。此外，螺纹驱动杆8的下端连接有耳板，耳板固定在支架4的内侧，耳板与螺纹驱动杆8之间同样设置轴承。同时，所述螺纹驱动杆8的上端传动连接有动力设备。可以在两根螺纹驱动杆8的上端同时配置驱动电机16，此时驱动电机16设为同步驱动电机16。也可以，只在一根螺纹驱动杆8的上端配置驱动电机16，并设置从动轮，以形成主动杆；并在另一根螺纹驱动杆8的上端连接被动轮，形成从动杆。主动轮与从动轮上设置传动皮带、传动同步带、传动链条。这样，只需要驱动一根主动杆转动，即可带动从动杆同步转动。两根螺纹驱动杆8转动，固定筒11与螺纹驱动杆8啮合，但固定筒11因手指本体7收到竖向滑槽6的限制而上下移动，即可实现弹性手指12的上升和下降。

[0038] 每根推杆9上均设置有用于释放托盘21的释放机构15。具体的，推杆9的第一端的上方设置有推块13，推块13上设置有第二斜面。顶板19的下方固定连接有推条14，推条14的下端设置有与第二斜面配合的第三斜面。托盘21在弹性手指12的举升作用下挤压第二压缩弹簧，托盘21顶升到设定位置后继续缓慢上升，此时推块13的第二斜面与推条14的第三斜面接合并被第三斜面顶推，推块13带动手指本体7缩回并解除对托盘21的卡接，托盘21释放后在第二压缩弹簧的作用下快速下移并敲击桩基。

[0039] 锤头1设计为圆饼状。在锤头1上设置有沉孔，竖杆5的第二端设有螺纹段，竖杆5的第二端插入沉孔中并连接锁紧螺母2。通过锁紧螺母2固定住锤头1。为便于锤头1的安装，竖杆5上设置有与锁紧螺母2配合的卡环。上述锤头1的可快速拆卸式的设置方式，便于激振设备在使用中，更换不同重量的锤头1，或者不同材质的锤头1。其中，所述锤头1的材质为尼龙、铁或铜。对于长桩基的检测，可采用质量较大、刚度较小的尼龙锤头1，激振脉冲的频率低、波长长，能量传播更远。对于短桩基的检测，可采用质量较小、刚度较大的金属锤头1，激振脉冲的频率高、波长短，对小缺陷较为敏感。

[0040] 实施例二

[0041] 请参阅图1‑图5，本发明提供了一种反射波法桩基检测装置，包括主机；所述主机连接有探头；主机还连接测力传感器24、电动缸22；反射波法桩基检测装置还包括如上实施例一中所述的反射波法桩基检测装置的激振设备；所述反射波法桩基检测装置的激振设备用于配合探头在桩基上敲击产生激振脉冲。反射波法桩基检测装置可以设定多组不同大小弹性力，通过锤头1多次敲击桩基；选择一组清晰的波形进行分析，可以分析出桩身混凝土的完整性，判定桩身缺陷程度及位置。激振设备可以视为反射波法桩基检测装置的一个智能执行组件，激振设备可以根据主机的分析反馈，而调节弹性力之后对桩基进行敲击产生脉冲。主机根据测得的波形数据，可以在线分析桩基中混凝土的材料特性，进一步判别桩基的完整性，从而检测桩基的质量。

[0042] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。