一种桩身垂直度及桩长光学监测装置的制作方法

本发明属于建筑基础施工领域，具体涉及一种桩身垂直度及桩长光学监测装置。

背景技术：

水泥土搅拌桩技术具有施工设备简单、施工速度快、加固效果好、造价较低等优点，在软土地基处理工程中得到了广泛应用。其中通过保证打桩机的垂直度和下钻深度来保证水泥桩的垂直度和长度，从而保证桩质量有着重要的意义。目前，测量桩身垂直度的方法有两种：（1）传统的方法：利用一条细绳拉着垂线砣，利用重力，进行垂直度测量。缺点是：人眼直接观察不精确。（2）现代常用方法：在水泥搅拌桩桩顶安装电子倾角仪。缺点是：倾角仪受到震动的影响，在使用过后，需要校准。且安装在桩顶部，安装和维护的难度都较高。测量打桩长度用目视的方法，测量不准确。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了一种桩身垂直度及桩长光学监测装置，结构简单，测量精度高，减少安装和维护的难度，同时还可以计算下钻深度。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种桩身垂直度光学监测装置，包括激光探测器、感光板、感光板收发装置，所述激光探测器通过电源线挂在感光板上方，激光探测器的发射光源垂直向下，所述感光板设置在桩身上方，感光板上设有靶环以及中心十字线，激光探测器设置在感光板正上方，所述感光板收发装置设置在感光板的一侧。

作为本发明的一种改进，所述激光探测器具有发射端与接收端。

一种桩身垂直度及桩长光学监测的方法，包括以下步骤：

在打桩前打开激光探测器与感光板收发装置，其发射端发出的激光正对着感光板的正中心，然后桩身下滑，激光点在感光板上的移动轨迹被即感光板收发装置将信号发送到远程数据处理系统，远程数据处理系统根据接收到的位置信息，可以判断桩身的位置状态以及是否需要调整。

一种桩身打桩深度的测量方法，包括以下步骤：

（1）激光探测器的激光源离感光板中心的距离为l1，

（2）发出和接受到的激光时间差为t1=2*l1/c（c为光速，3*10^8m/s）

（3）打桩机运行一段时间后，激光源发出和接受到得时间差为t，测算出打桩的深度为l=t*c/2-l1。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种桩身垂直度及桩长光学监测方法及装置，结构简单，无需校准，测量精度高，减少安装和维护的难度，同时还可以计算打桩深度。

附图说明

图1为打桩机处于垂直状态示意图（光正对感光板正中心）。

图2为打桩机处于歪斜状态示意图（光偏离感光板正中心）。

图3为打桩机运行示意图。

附图标记列表：

1、电源线，2、激光探测器，3、感光板，4、感光板收发装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图所示，本发明所述的一种桩身垂直度及桩长光学监测装置，包括两个组成部分：1为由一根电源线1和数据线装置连接的垂直朝下的光源（即高灵敏度的ccd激光探测器2），2为在打桩机钻顶安装的感光装置（感光板3）和数据无线收发装置（感光板收发装置4）。

光源选择激光器，因为激光器的光斑小，对准精度高。

在打桩前可以打开光源装置，如果光正对着感光板的正中心（a点），（图1中虚线代表激光的光线），即打桩机是垂直的，如图1所示。

如图2所示，当打桩机处于歪斜状态时，激光在感光板的位置偏离中心a点，位于b点。

感光板收发装置的功能是：（1）在装机开始工作之前及打桩结束后，接收远程遥控信号，开启或关闭感光板3；（2）发送感光板3接收到的打在感光板上的激光位置信息，并将信号发送到远程数据处理系统。远程数据控制系统根据接收到的位置信息，可以判断桩身的位置状态以及是否需要调整。

本装置还有一个功能即为打桩深度的测量。是利用激光探测器具有发射与接收的功能；因为激光探测器接收端只接收由发射端发出的具有特定频率的激光束，激光探测器能够将数据传输给远程数据控制系统。

假设开始时候，激光源离感光板中心a点的距离为l1，此时发出和接受到的激光时间差为t1=2*l1/c（c为光速，3*10^8m/s）。打桩机运行一段时间后，激光源发出和接受到得时间差为t，此时打桩的深度为l=t*c/2-l1。示意可见图3。

本发明结构简单，而且能够用于桩身垂直度监测与打桩深度测量，检测精度高，时间快，实用性强。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

技术特征：

1.一种桩身垂直度及桩长光学监测装置，其特征在于：包括激光探测器、感光板、感光板收发装置，所述激光探测器通过电源线挂在感光板上方，激光探测器的发射光源垂直向下，所述感光板设置在桩身上方，感光板上设有靶环以及中心十字线，激光探测器设置在感光板正上方，所述感光板收发装置设置在感光板的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种桩身垂直度及桩长光学监测装置，其特征在于：所述激光探测器具有发射端与接收端。

技术总结
本发明公开了一种桩身垂直度及桩长光学监测装置，包括激光探测器、感光板、感光板收发装置，激光探测器的发射光源垂直向下，所述感光板设置在桩身上方，激光探测器设置在感光板正上方，所述感光板收发装置设置在感光板的一侧，测量时激光照在感光板上，激光点在感光板上的移动轨迹被即感光板收发装置将信号发送到远程数据处理系统，可以判断桩身的位置状态以及是否需要调整，结构简单，测量精度高，同时还利用激光探测器具有发射与接收的功能来计算打桩深度，一物两用，实用性强。

技术研发人员：戴正伟;袁朝;倪豪;刘萍;王圣鉴
受保护的技术使用者：中交三航局第三工程有限公司;中交第三航务工程局有限公司南京分公司
技术研发日：2019.12.25
技术公布日：2020.12.08