一種懸浮式重錘測(cè)斜儀及測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及垂直度測(cè)量裝置及測(cè)量方法，主要用于測(cè)量鉆孔垂直度(傾斜度）的測(cè) 量器具，尤其設(shè)及一種帶懸浮裝置用于測(cè)量鉆孔傾斜度的組合測(cè)量器具。
【背景技術(shù)】
[0002] 垂直度是鉆孔施工過程中經(jīng)常需要測(cè)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，垂直度的優(yōu)劣直接影響 鉆孔的施工質(zhì)量。尤其在水利水電大巧安全監(jiān)測(cè)工程，會(huì)遇到各種類型的鉆孔，如正垂孔、 倒垂孔、雙金屬標(biāo)鉆孔、測(cè)溫鋼管標(biāo)鉆孔等，運(yùn)些鉆孔主要用來(lái)安裝精密監(jiān)測(cè)設(shè)備，要求鉆 孔有效孔徑150~400之間，垂直度的要求非常高，現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范要求傾斜度小于0.1%，而 大型水電站安全監(jiān)測(cè)工程中超過100米的鉆孔已非常普遍，按100米計(jì)，垂直度偏差不能超 過IOcm,運(yùn)樣的精度要求在常規(guī)鉆孔施工至少高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。且鉆孔垂直度質(zhì)量的好壞 直接影響鉆孔的成敗，如果鉆孔不符合要求，就會(huì)造成已鉆孔報(bào)廢再重新鉆孔，運(yùn)樣的質(zhì)量 事故會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要在鉆孔過程中經(jīng)常檢測(cè)鉆孔的垂直度，一般要求每 鉆進(jìn)Im~2m即應(yīng)檢測(cè)一次。在W往施工中，通常使用較為簡(jiǎn)陋的垂線測(cè)斜設(shè)備，測(cè)量范圍和 精度都難W滿足要求;或者使用非常昂貴的抗磁干擾測(cè)斜儀，測(cè)量效率非常低，直接影響施 工工期。為了適應(yīng)如此高精度、高頻度的檢測(cè)要求，設(shè)計(jì)了一種操作快、精度高的懸浮式重 鍵測(cè)斜裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種懸浮式重鍵測(cè)斜儀及測(cè)量方法，此測(cè)斜儀 針對(duì)垂直度要求非常高的鉆孔施工中需要高頻度、高精度檢測(cè)，通過此測(cè)斜儀為鉆孔施工 現(xiàn)場(chǎng)提供一種安裝便捷、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)需要高效高精度垂直度檢測(cè)裝置。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)特征，本發(fā)明所采用的技術(shù)特征是:一種懸浮式重鍵測(cè)斜儀， 它包括卷?yè)P(yáng)電機(jī)，卷?yè)P(yáng)電機(jī)的卷?yè)P(yáng)筒上卷有鋼絲繩，鋼絲繩穿過固定在支撐平臺(tái)頂部的定 滑輪，所述支撐平臺(tái)的中部安裝有浮筒裝置，鋼絲繩穿過浮筒裝置，在鋼絲繩的末端連接有 線垂懸掛裝置，所述線垂懸掛裝置位于待測(cè)孔的內(nèi)部，待測(cè)孔的進(jìn)口位置設(shè)置有測(cè)量裝置。
[0005] 所述支撐平臺(tái)包括多根支撐腿，支撐腿的頂端通過交叉角鋼焊接有頂部平臺(tái)；所 述支撐腿的中間部位固定有中部平臺(tái)，中部平臺(tái)的中屯、加工有中屯、孔，中屯、孔的底部連接 有鋼髓，鋼髓的底端焊接有支撐板，所述支撐板的下端面固定有夾線器;所述頂部平臺(tái)的中 屯、垂直安裝有定滑輪。
[0006] 所述浮筒裝置包括外筒體，外筒體的中屯、設(shè)置有中屯、密封管，所述外筒體內(nèi)部配 合設(shè)置有內(nèi)筒體，內(nèi)筒體的中屯、設(shè)置有定位空屯、柱，所述外筒體內(nèi)部注有水，所述內(nèi)筒體能 夠漂浮在水上。
[0007] 所述測(cè)量裝置包括橫向測(cè)量桿，橫向測(cè)量桿和縱向測(cè)量桿垂直固定，所述橫向測(cè) 量桿的上表面加工有滑槽，滑槽上通過滑動(dòng)配合安裝有滑塊，滑塊上固定有縱向板尺，所述 橫向測(cè)量桿的邊緣固定有橫向板尺，所述橫向測(cè)量桿和縱向測(cè)量桿的交叉點(diǎn)設(shè)置為坐標(biāo)原 點(diǎn)；所述縱向板尺和橫向板尺上都加工有刻度線，所述橫向測(cè)量桿和縱向測(cè)量桿為直角坐 柄系。
[0008] 所述線垂懸掛裝置包括連接頭，連接頭通過螺紋配合固定在螺桿的上頂部，連接 頭與鋼絲繩相連，所述螺桿上從上致下依次安裝有上對(duì)中圓盤、中間固定對(duì)中圓盤和下對(duì) 中圓盤，所述上對(duì)中圓盤通過上調(diào)節(jié)螺母固定在螺桿上;所述中間固定對(duì)中圓盤通過中調(diào) 節(jié)螺母固定在螺桿上;所述下對(duì)中圓盤通過下調(diào)節(jié)螺母固定在螺桿上;所述上對(duì)中圓盤和 下對(duì)中圓盤之間設(shè)置有六個(gè)均布的鋼帶尺彈黃片，所述鋼帶尺彈黃片的上端通過上銷釘較 接在上對(duì)中圓盤上，所述鋼帶尺彈黃片的下端通過下銷釘較接在下對(duì)中圓盤上;所述上對(duì) 中圓盤和中間固定對(duì)中圓盤之間安裝有=個(gè)均布的短調(diào)節(jié)螺桿;所述螺桿的末端通過螺紋 連接有重鍵。
[0009] 采用懸浮式重鍵測(cè)斜儀進(jìn)行孔徑傾斜度測(cè)量方法，它包括W下步驟：
[0010] 1)安裝支撐平臺(tái)，搭建測(cè)量平臺(tái)，在位于鉆孔之后的待測(cè)孔正上方搭建測(cè)量平臺(tái)， 其中支撐平臺(tái)距離待測(cè)孔的高度為2m;
[0011] 2)安置浮筒裝置，將外筒體放置到支撐平臺(tái)的鋼髓中，使外筒體的中屯、和鋼髓的 軸屯、線保持一致，將外筒體內(nèi)部加滿水，并使內(nèi)筒體漂浮在水上；
[0012] 3)調(diào)整線垂懸掛裝置的直徑，使其與待測(cè)孔的孔徑相配合，并保證其能夠順利穿 過待測(cè)孔徑，
[0013] 4)掛鋼絲繩，將纏繞在卷?yè)P(yáng)電機(jī)的卷?yè)P(yáng)筒上的直徑1.0~1.2mm的不誘鋼絲繩通過 定滑輪，穿過安裝在支撐平臺(tái)上的浮筒裝置，再將鋼絲繩的末端與調(diào)整好直徑的線垂懸掛 裝置的連接頭相連，其中鋼絲繩上標(biāo)注了刻度；
[0014] 5)求待測(cè)孔的孔口中屯、，在鉆孔孔口都設(shè)置導(dǎo)向管，并用混凝±加^固結(jié)，巧慢前 要對(duì)待測(cè)孔進(jìn)行縱橫垂直四等分標(biāo)定，并在混凝±上用油漆標(biāo)注好四等分方向線，將測(cè)量 裝置的橫向測(cè)量桿和縱向測(cè)量桿分別對(duì)準(zhǔn)四等分方向線，即可判定測(cè)量裝置的原點(diǎn)為鉆孔 孔口中屯、位置點(diǎn)；
[0015] 6)將測(cè)量裝置固定之后，分別將橫向測(cè)量桿和縱向測(cè)量桿作為坐標(biāo)系的X軸和Y 軸，W測(cè)量裝置的原點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，并劃分標(biāo)注好i、ii、m、iv象限；
[0016] 7)測(cè)量待測(cè)孔的不同高度的數(shù)據(jù)信息；
[0017] 8)根據(jù)步驟7)中的數(shù)據(jù)計(jì)算待測(cè)孔的傾斜度。
[0018] 所述步驟3)中線垂懸掛裝置的調(diào)節(jié)過程為：
[0019] 1)根據(jù)待測(cè)孔不同，通過調(diào)節(jié)鋼帶尺彈黃片彎曲半徑，從而達(dá)到改變不同測(cè)量孔 徑的目的，通過調(diào)節(jié)上調(diào)節(jié)螺母、中調(diào)節(jié)螺母和下調(diào)節(jié)螺母，松動(dòng)上對(duì)中圓盤和下對(duì)中圓 盤，調(diào)節(jié)上下兩個(gè)對(duì)中圓盤與中間固定對(duì)中圓盤的距離從而改變鋼帶尺彈黃片彎曲半徑或 者直徑，進(jìn)而調(diào)整已加工好的線垂懸掛裝置的直徑，調(diào)整后的直徑與待測(cè)孔的直徑接近一 致;并在線垂懸掛裝置的螺桿底部安裝重鍵，重鍵的重量根據(jù)鉆孔的深度計(jì)算，其計(jì)算公式 為:W含10(1+0.0化），其中W為重鍵重量，單位Kg;L為孔深，單位m;
[0020] 2)在掛好重鍵的線垂懸掛裝置上系好鋼絲繩，將其放入待測(cè)孔中進(jìn)行鉆孔孔徑初 次試探，如能順利從孔口放到孔底，說(shuō)明線垂懸掛裝置的直徑調(diào)整到位，反之，則需要將線 垂懸掛裝置的直徑重新進(jìn)行調(diào)整，可將直徑調(diào)整至稍微小于鉆孔直徑0.5~1mm，再次進(jìn)行 鉆孔孔徑初次試探，直至彈性導(dǎo)中器調(diào)整到位。
[0021] 所述步驟7)中不同高度數(shù)據(jù)信息的測(cè)量過程為：
[0022] 1)將掛好鋼絲繩的線垂懸掛裝置放入孔中，通過卷?yè)P(yáng)電機(jī)的卷?yè)P(yáng)筒慢慢下放鋼絲 繩，當(dāng)放置2m處時(shí)停止放線，利用浮筒裝置上的夾線器將鋼絲繩夾緊，避免下滑，同時(shí)使浮 桶裝置中的內(nèi)筒體不受力、不靠外筒體，在浮桶中處于自由狀態(tài)，當(dāng)鋼絲繩靜止不動(dòng)時(shí)，在 待測(cè)孔用測(cè)量裝置測(cè)定鋼絲繩至X、Y軸的距離，即為2m處鉆孔中屯、相對(duì)待測(cè)孔中屯、的坐標(biāo)；
[0023] 2)松開夾線器，再次慢慢下放鋼絲繩，分別在4m、6m、8m……孔底測(cè)量出該位置鉆 孔中屯、相對(duì)與待測(cè)孔中屯、的坐標(biāo)，即完成了孔斜測(cè)量。
[0024] 所述步驟8)計(jì)算過程為：
[00劇 1)通過將步驟7)中量測(cè)的坐標(biāo)將Om、2m、4m、6m……各點(diǎn)投影到同一平面上，其中 Om時(shí)的孔口坐標(biāo){0，}，依次為{Li，（Xi，yi)}，其中i為測(cè)量的次數(shù)，Li為測(cè)量次數(shù)為i時(shí)的測(cè) 量深度，xi、y功測(cè)量深度為以時(shí)待測(cè)孔的中屯、在X、Y軸上的坐標(biāo)；
[0026] 2) W各點(diǎn)位圓屯、、鉆孔半徑為半徑做圓，所有圓相交形成一公共區(qū)域；
[0027] 3)做公共區(qū)域的內(nèi)切圓，標(biāo)注出圓屯、并求出其坐標(biāo)(x，y);
[002引 4)利用求出的坐標(biāo)值，通過公式argsin(vV+rA)計(jì)算出來(lái)的角度即為整個(gè)鉆孔 的孔斜。
[0029] 本發(fā)明有如下有益效果：
[0030] 1、通過設(shè)置卷?yè)P(yáng)電機(jī)能夠?qū)︿摻z繩進(jìn)行拉伸，進(jìn)而能夠方便的對(duì)線垂懸掛裝置進(jìn) 行下放和上升，通過自動(dòng)化控制能夠簡(jiǎn)化操作，提高作業(yè)效率。
[0031] 2、通過設(shè)置支撐平臺(tái)能夠?qū)φ麄€(gè)吊裝系統(tǒng)進(jìn)行支撐，而且保證了平臺(tái)的穩(wěn)定性， 使其能夠平穩(wěn)的支撐在待測(cè)孔的上方。
[0032] 3、通過定滑輪減少了鋼絲繩運(yùn)行的摩擦力，同時(shí)保證能夠改變其鋼絲繩的運(yùn)行方 向。
[0033] 4、通過在支撐平臺(tái)上設(shè)置浮筒裝置能夠保證整個(gè)線垂懸掛裝置保持垂直懸掛狀 態(tài)，進(jìn)而保證其在水的浮力作用下保持受力平衡，避免內(nèi)浮筒裝置靠近外浮筒或者其他側(cè) 壁，避免對(duì)線垂懸掛裝置的垂直懸掛狀態(tài)產(chǎn)生影響。
[0034] 5、通過調(diào)節(jié)線垂懸掛裝置能夠改變其直徑進(jìn)而保證其能夠適應(yīng)不同的待測(cè)孔的 直徑，在調(diào)節(jié)時(shí)通過旋動(dòng)下調(diào)節(jié)螺母，進(jìn)而改變下對(duì)中圓盤和上對(duì)中圓盤之間的距離，進(jìn)而 改變鋼帶尺彈黃片的彎曲半徑，從而改變其直徑;也可W通過改變中間固定對(duì)中圓盤和上 對(duì)中圓盤之間的距離，來(lái)改變鋼帶尺彈黃片的彎曲半徑，進(jìn)而改變其直徑使其適應(yīng)不同的 待測(cè)孔。
[0035] 6、通過設(shè)置測(cè)量裝置能夠準(zhǔn)確的測(cè)量鋼絲繩在下放到不同深度的待測(cè)孔時(shí)孔屯、 的坐標(biāo)值。
[0036] 7、通過多次測(cè)量不同深度的待測(cè)孔時(shí)得到的中屯、孔坐標(biāo)值能夠?yàn)楹罄m(xù)的傾斜度 測(cè)量提供