錨桿鉆孔深度自動監(jiān)測裝置設(shè)計及試用

文/孫波勇、龐媛媛、張璐璐、鄭濤 重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 重慶 400013

1、理論設(shè)計

在施工過程中，鉆機(jī)鉆進(jìn)一定深度后將鉆頭拔出，然后將第一節(jié)套筒套在鉆頭上，調(diào)整好位置將第一節(jié)套筒隨鉆頭頂進(jìn)已鉆的錨孔，繼續(xù)施鉆，鉆入一定深度，再將鉆頭拔出，將第二節(jié)套筒套在鉆頭上，與第一節(jié)套筒進(jìn)行連接，再將第二節(jié)套筒隨鉆頭頂進(jìn)已鉆的錨孔，重復(fù)以上的施工工藝流程，直至將套筒頂至完整巖石界面[1]。

2、理論實驗

圖1 套餐長度檢測原理示意圖

如圖1套餐長度檢測原理示意圖，絕緣探測桿1的頭端設(shè)有金屬片2作為主觸頭，金屬片2通過導(dǎo)線3與副觸頭4連接，導(dǎo)線上設(shè)有電池5和電燈6，整個裝置在工作時位于套筒7內(nèi)。將預(yù)先制作好的絕緣探測桿與導(dǎo)線及指示燈按圖示連接好，絕緣探測桿前端的金屬片要接觸套筒內(nèi)壁，使導(dǎo)線、電源和指示燈構(gòu)成電路回路，絕緣探測桿在套筒壁緩緩?fù)七M(jìn)，如果片狀金屬在套筒內(nèi)，則指示燈亮，探測桿仍需向前伸；指示燈滅則說明片狀金屬已超過套筒。找到指示燈由亮到滅的轉(zhuǎn)折點，即確定了套筒的最末端，通過絕緣探測桿上標(biāo)注的長度刻度讀取即可檢測出套筒埋置的長度。

3、硬件設(shè)計

經(jīng)過分析評估，只要根據(jù)所述4點的實施方式，就可以進(jìn)行套筒長度的檢測。包括有可伸入套筒內(nèi)的探測桿，探測桿的長度應(yīng)當(dāng)能夠深入埋設(shè)的套筒最深處；探測桿的兩端設(shè)有通過傳導(dǎo)通路連接的主觸頭和副觸頭；傳導(dǎo)通路上設(shè)有電源和導(dǎo)通檢測裝置；設(shè)置有對探測桿長度進(jìn)行檢測的器具。

本研究主要涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)部分有：探測桿、傳導(dǎo)通路、主副觸頭、導(dǎo)通檢測裝置、電源、皮尺。

探測桿：選用加厚壁厚伸縮桿，其伸縮功能可以實現(xiàn)對不同長度檢測的需要。

傳導(dǎo)通路：傳導(dǎo)通路選用RVS1.5MM^2電線，

電線卡子：粘固在探測桿的表面，用于固定電線避免電線隨意晃動。

觸頭：包括主觸頭和副觸頭，均選用普通銅片，固定在在探測桿的頭端，并與電線進(jìn)行連通，為提高導(dǎo)通的穩(wěn)定性，在觸頭前可以增加毛刷態(tài)的柔性銅絲。

電源：選用普通干電池及配套的干電池盒。

4、試用前的準(zhǔn)備

將干電池裝入電池盒，用電線將主觸頭、電池盒、燈泡和副觸頭依次連通，保證主觸頭和副觸頭導(dǎo)通后燈泡可發(fā)光提示。

5、試用過程

以一鋼制的套筒為試用對象，該套筒已經(jīng)整體埋設(shè)入土壤之中。把組裝完成的錨桿鉆孔深度自動監(jiān)測裝置移至套筒外端入口處，將副觸頭緊壓在套筒外端并保持導(dǎo)通，副觸頭與套筒相接的是套筒露出土壤的部分。然后將探測桿頭端的主觸頭與套筒體接觸，以檢測裝置是否工作正常，若燈泡發(fā)光則說明正常，可以繼續(xù)進(jìn)行測量程序。

然后將探測桿拉伸至最長狀態(tài)，檢測人員手持探測桿的外端，使探測桿內(nèi)端在套筒壁內(nèi)緩緩伸長推進(jìn)，在移動的過程中絕緣探測桿內(nèi)端的主觸頭要保持接觸套筒內(nèi)壁，如果主觸頭與套筒發(fā)生導(dǎo)通，則燈泡亮，探測桿仍需向前伸；燈泡滅則說明副觸頭已超過套筒埋設(shè)在土壤中的部分。找到燈泡由亮到滅的轉(zhuǎn)折點，也就是找到了套筒埋于土壤中的末端，通過探測桿上皮尺的讀數(shù)即可檢測出套筒埋置的長度。

由于套管存在電阻，為了檢測套管過長后其電阻給檢測帶來的影響，我們還對不同長度套管進(jìn)行試用以觀測測量效果，另外選取了多根不同長度的套管，并按上述的步驟進(jìn)行測試，套管的長度包括10米左右，20米左右，30米左右，其測試結(jié)果如表所示：

?

根據(jù)上表可以看到，并未出現(xiàn)我們擔(dān)心的電阻給檢測帶來的影響，制約本裝置最大檢測長度的反而是探測桿的長度而非電阻，從理論上說探測桿的長度也難以無限制的增加。

結(jié)論：

本研究成果能夠直接應(yīng)用到各種已埋設(shè)套筒的長度檢測工作中，能顯著提高施工的效率，可對施工中的狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，進(jìn)而提高邊坡支護(hù)的工程質(zhì)量，對保障人民的生命財產(chǎn)安全具有重要作用，也是提高建筑施工安全和實現(xiàn)十八大提出的“強(qiáng)化公共安全體系和企業(yè)安全生產(chǎn)基礎(chǔ)建設(shè)，遏制重特大安全事故。”國家目標(biāo)的重大需求。因此，本研究成果具有很大的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益，可有效填補(bǔ)國內(nèi)在錨桿鉆孔深度測量方面的空白，實現(xiàn)錨桿鉆孔深度的準(zhǔn)確測量，而這也將必然能提高錨桿施工質(zhì)量，推廣應(yīng)用價值廣泛，由于市面上尚未有類似產(chǎn)品出現(xiàn)，故該錨桿鉆孔深度測量裝置研發(fā)出后將填補(bǔ)國內(nèi)市場的空白，擁有廣闊市場。