本实用新型涉及桩基施工设备领域，具体讲是一种灌注桩施工时进行二次清孔步骤后用于测量桩孔的孔底沉渣厚度的装置。
背景技术：
灌注桩由于具备对周围地层扰动小、适应性强、承载力高、施工速度快等优点，已成为工程基础中最常见桩型。灌注桩的施工步骤大致为：先用钻机等钻孔设备钻孔，同时采用泥浆护壁，钻进到孔底标高后，进行正循环或反循环的第一次清孔作业，再下放钢筋笼，然后下插导管，利用导管和泥浆进行正循环或反循环的第二次清孔作业，最后灌注混凝土。
在钻孔及下放钢筋笼的过程中，钻机切削、钢筋笼刮擦和孔壁塌落均会产生砾石、砂、碎岩和泥土等杂质，上述杂质会漂浮在泥浆中形成浮渣，或沉积在桩孔孔底形成沉渣。所以，需要进行两次清孔，即钻进到孔底后进行一清，下放钢筋笼后进行二清。但实际施工中，虽然进行了两次清孔，但总会有一部分沉渣会残余在孔底，若沉渣厚度不大，则影响不大，但沉渣厚度过大，会降低桩端承载力，导致桩体受到荷载后沉降量过大，影响工程的正常运行。所以，国内相关规范严格限定了灌注桩的孔底沉渣厚度，即钻孔到达设计深度后，灌注混凝土前，端承型桩，沉渣厚度不应大于50mm，摩擦型桩，沉渣厚度不应大于100mm，抗拔抗水平力桩沉渣厚度不应大于200mm。所以，对桩孔孔底沉渣厚度的检测是施工质量控制的重要举措，必须确定孔底沉渣厚度不超过规范要求，才能灌注混凝土，否则，继续二清作业，直至孔底沉渣厚度满足规范要求。
现有技术对二次清孔后孔底沉渣厚度的检测手段主要有重锤法和电阻率法两种。其中，重锤法是将重锤挂在牵引绳上，依靠人工手感去判断沉渣界面，从而得到沉渣厚度；上述方式人为误差较大，测量精度太低，而且重锤下放时容易与钢筋笼发生钩挂触碰，不易下放。而电阻率法是通过沉渣测量仪来测量，测量前，需要将导管从钻孔内拔起一部分，以腾出搁置沉渣测量仪的空间，这样，上拔导管的步骤费时费力，工效低下；而且，下放沉渣测量仪的过程，测量仪的电阻率探头容易钩挂在钢筋笼上，同样导致不易下放；况且，更重要的是，由于沉渣包含了砾石、砂、碎岩和泥土等多种杂质，不同类型杂质的电阻率不同，故电阻率法的测量结果同样存在一定的误差。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种测量过程无需上拔导管、也不会钩挂钢筋笼，测量精度高、误差小的灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置。
本实用新型的技术解决方案是，提供一种灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置，它包括放置于桩孔内的钢筋笼和插入到钢筋笼中心孔内的导管，该测量装置还包括一根经卷扬机驱动的牵引绳；该牵引绳下端悬吊有测量部，测量部包括动力部和压板；动力部和压板的宽度均小于导管的内径；
导管下开口径向内凸有第一限位环；
动力部包括顶板、壳体和用于与第一限位环钩挂以限定放线长度的挂梁；挂梁上设有用于判定是否与第一限位环抵靠的第一压力传感器；挂梁和壳体均与顶板固定，顶板上设有用于连接牵引绳的吊环；壳体内设有电动机，电动机输出轴向下伸出壳体且输出轴固定有丝杠，顶板还设有竖向的导向套，导向套下开口径向内凸有第二限位环；
每个导向套内活动套合有一根导向杆，每个导向杆上端设有用于卡住第二限位环的扩大头，每个导向杆下端与压板固定；压板上设有开口向上的内螺纹套管，丝杠与内螺纹套管旋合；压板还设有用于测量阻力的第二压力传感器；
该测量装置还包括一个用于测量压板行程的感应器。
采用以上结构的灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置与现有技术相比，具有以下优点。
该装置的工作过程为：驱动卷扬机放线，将测量部从导管中下放，直至测量部下放至导管底端，此时，第一压力传感器会感知到挂梁与第一限位环相互抵靠，并通知主控制器如plc芯片，主控制器会驱动电动机，而测量部本质上构成了一个滚珠丝杠副，压板及内螺纹套管为转子，相互套合的导向杆和导向套构成了可伸缩且周向限位的导轨，故电动机旋转丝杠，使得压板平稳下降，当压板与孔底沉渣界面接触抵靠时，会被第二压力传感器精确感知并汇报给主控制器，从而停止电动机，而用于测量压板行程的感应器可以精确测得压板的具体行程也就是测量部的伸缩高度；接着，将测量部的伸缩高度、测量部原始高度及导管长度三个量叠加，就获得了钻孔的实际深度，用钻孔的设计深度减去实际深度，就精确获知了钻孔孔底沉渣的实际厚度。
由以上分析可知，首先，该测量装置的整体宽度小于导管，故可以将测量部置入导管内腔下放，且下放过程中不会与钢筋笼发生钩挂触碰，故下放平顺方便；而且，由于下放过程中横梁两端卡住导管壁，故可以确保测量部始终位于导管中心位置，自动导向定位，进一步提高放线稳定性；还由于该装置的测量部体积和高度均不大，无需上拔导管，故省时省力；再者，电动机内置保护在壳体内，避免直接接触泥浆，保证其使用寿命；还有，相互套合的导向杆和导向套构成了滚珠丝杠副的导轨，而该导轨是可伸缩的，且丝杠和内螺纹套管同样可伸缩，故有效降低了测量部的整体高度；况且，测量部实质上构成了滚珠丝杠副，其运动精度高，而压板的第二压力传感器反应也灵敏，故有效提高了测量精度，进而进一步保障了最后沉渣厚度测量的精确性。从而为后续是否继续进行二清施工提供精确的数据支持，进而保障孔底沉渣厚度满足规范要求。
作为优选，扩大头上端设有红外线距离传感器；这样，红外距离传感器向上发射红外线，经导向套顶壁反射后，可精确测得压板的下降量，也就是测量部的伸缩量，进一步确保测量结果的精准，且红外线距离传感器内置保护在相对封闭的导向套管腔内，隔绝了泥浆，确保信号发射不受干扰。
作为另一种优选，电动机的输出轴上设有转角编码器；该编码器能精确获知丝杠旋转的角度，发送给主控制器，从而换算成转子即压板下降的高度，测量精准。
作为进一步优选，导向套和导向杆均为两根，两根导向套沿顶板周向均匀分布，两根导向杆沿压板周向均匀分布；这样，使得动力部与压板之间连接牢固，受力均衡，相对升降平顺稳定，进一步提高测量结果的精确性。
作为再优选，第一限位环上设有两个用于阻挡挂梁旋转的止推块，一个止推块位于挂梁前端左侧，另一个止推块位于挂梁后端右侧；先分析该设计的动机，挂梁钩挂在第一限位环上，由于自重导致的摩擦力，正常情况下可以抵消掉电动机旋转的反作用力，但某些意外状况下，电动机仍存在受到反作用力旋转的状况，故在第一限位环上设置止推块，即便电动机带动挂梁发生反转，最多反转半圈后也能被止推块牢固支撑、抵靠、阻止，确保整个测量部运行稳定可靠，进而保证测量精度。
附图说明
图1是本实用新型灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置的结构示意图。
图2是本实用新型灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置的测量部的结构示意图。
图3是本实用新型灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置的测量部安装在导管尾段的半剖视结构示意图。
图4是本实用新型灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置的导管尾段偏俯视方向看的结构示意图。
图中所示1、导管，2、卷扬机，3、牵引绳，4、动力部，4.1、顶板，4.2、壳体，4.3、挂梁，5、压板，6、第一限位环，7、吊环，8、电动机，9、丝杠，10、导向套，11、第二限位环，12、导向杆，13、扩大头，14、内螺纹套管，15、止推块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1～图4所示，本实用新型灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置，它包括放置于桩孔内的钢筋笼和插入到钢筋笼中心孔内的导管1，由常识可知，导管1经导管架固定在桩孔孔口，而导管1长度可知，故测量导管1伸出桩孔部分的高度就可以精确获得导管1底端的高度。
该测量装置还包括一根经卷扬机2驱动的牵引绳3；该牵引绳3下端悬吊有测量部，测量部包括动力部4和压板5；动力部4和压板5的宽度均小于导管1的内径。换句话说，动力部4和压板4的最大宽度都小于导管1正常段也就是除了底端以外部分的内径，这样，便于将测量部放入导管1中下放。
导管1下开口径向内凸有第一限位环6。动力部4包括顶板4.1、壳体4.2和用于与第一限位环6钩挂以限定放线长度的挂梁4.3；挂梁4.3上设有用于判定是否与第一限位环6抵靠的第一压力传感器。动力部4中除了挂梁4.3以外的其它部件宽度均小于第一限位环6内径，而压板5外径也小于第一限位环6内径。第一限位环6钩挂住挂梁4.3，阻止测量部下降。第一压力传感器设置在挂梁4.3的下表面。第一限位环6上设有两个用于阻挡挂梁4.3旋转的止推块15，一个止推块15位于挂梁4.3前端左侧，另一个止推块15位于挂梁4.3后端右侧。
挂梁4.3和壳体4.2均与顶板4.1固定，即壳体4.2固定在顶板4.1的下表面而挂梁4.3固定在顶板4.1的上表面。顶板4.1的挂梁4.3上设有用于连接牵引绳3的吊环7；壳体4.2内设有电动机8，电动机8输出轴向下经壳体4.2底板的中心孔伸出壳体4.2且输出轴固定有丝杠9，顶板4.1还设有两根竖向的导向套10，两根导向套10沿顶板4.1周向均匀分布，每根导向套10下开口径向内凸有第二限位环11。
每个导向套10内活动套合有一根导向杆12，每个导向杆12上端设有用于卡住第二限位环11的扩大头13，每个导向杆12下端与压板5固定；具体的说，导向杆12也为两根，两根导向杆12沿压板5周向均匀分布。压板5中心设有开口向上的内螺纹套管14，丝杠9与内螺纹套管14旋合；压板5还设有用于测量阻力的第二压力传感器。当压板5与孔底沉渣界面接触后，第二压力传感器的读数会发生明显变化。
该测量装置还包括一个用于测量压板5行程的感应器。本实施例中的行程感应器优选为设置在扩大头13上端的红外线距离传感器；当然，还可以采用设置在电动机8的输出轴上的转角编码器。
由常识可知，本申请的测量装置还设有主控制器如plc芯片，该主控制器与第一压力传感器、第二压力传感器、电动机8以及用于测量压板5行程的感应器信号连接。
1.一种灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置，它包括放置于桩孔内的钢筋笼和插入到钢筋笼中心孔内的导管(1)，其特征在于：该测量装置还包括一根经卷扬机(2)驱动的牵引绳(3)；该牵引绳(3)下端悬吊有测量部，测量部包括动力部(4)和压板(5)；动力部(4)和压板(5)的宽度均小于导管(1)的内径；
导管(1)下开口径向内凸有第一限位环(6)；
动力部(4)包括顶板(4.1)、壳体(4.2)和用于与第一限位环(6)钩挂以限定放线长度的挂梁(4.3)；挂梁(4.3)上设有用于判定是否与第一限位环(6)抵靠的第一压力传感器；挂梁(4.3)和壳体(4.2)均与顶板(4.1)固定，顶板(4.1)上设有用于连接牵引绳(3)的吊环(7)；壳体(4.2)内设有电动机(8)，电动机(8)输出轴向下伸出壳体(4.2)且输出轴固定有丝杠(9)，顶板(4.1)还设有竖向的导向套(10)，导向套(10)下开口径向内凸有第二限位环(11)；
每个导向套(10)内活动套合有一根导向杆(12)，每个导向杆(12)上端设有用于卡住第二限位环(11)的扩大头(13)，每个导向杆(12)下端与压板(5)固定；压板(5)上设有开口向上的内螺纹套管(14)，丝杠(9)与内螺纹套管(14)旋合；压板(5)还设有用于测量阻力的第二压力传感器；
该测量装置还包括一个用于测量压板(5)行程的感应器。
2.根据权利要求1所述的灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置，其特征在于：扩大头(13)上端设有红外线距离传感器。
3.根据权利要求1所述的灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置，其特征在于：电动机(8)的输出轴上设有转角编码器。
4.根据权利要求1所述的灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置，其特征在于：导向套(10)和导向杆(12)均为两根，两根导向套(10)沿顶板(4.1)周向均匀分布，两根导向杆(12)沿压板(5)周向均匀分布。
5.根据权利要求1所述的灌注桩施工时二次清孔后孔底沉渣厚度测量装置，其特征在于：第一限位环(6)上设有两个用于阻挡挂梁(4.3)旋转的止推块(15)，一个止推块(15)位于挂梁(4.3)前端左侧，另一个止推块(15)位于挂梁(4.3)后端右侧。
技术总结