[发明专利]沉桩过程管桩土塞高度监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种沉桩过程管桩土塞高度监测装置，其特征在于包括：第一带编码器定滑轮、第二带编码器定滑轮、第一电动卷扬机、第二电动卷扬机、编码器采集及卷扬机控制一体机、计算机、第一钢丝绳、第二钢丝绳、第一定滑轮、第二定滑轮、第一支架、第二支架及重球，

第一带编码器定滑轮、第二带编码器定滑轮架设在待测管桩同一外侧的监测平台的同一竖直面内且架设高度相同；第一定滑轮及第二定滑轮分别设置于待测管桩的预留孔孔壁内、外侧且设置高度相同；重球在待测管桩的桩孔内自然垂放至管内泥面，重球与第一钢丝绳及第二钢丝绳相连；第一钢丝绳依次绕过第一定滑轮、第二定滑轮、第一带编码器定滑轮后与第一电动卷扬机连接；第二钢丝绳依次绕过第一定滑轮、第二定滑轮、第二带编码器定滑轮后与第二电动卷扬机连接；第一带编码器定滑轮、第二带编码器定滑轮、第一电动卷扬机、第二电动卷扬机均电路连接至编码器采集及卷扬机控制一体机，编码器采集及卷扬机控制一体机与计算机连接，第一带编码器定滑轮及第二带编码器定滑轮记录自身转动的圈数并将数据信息传送至编码器采集及卷扬机控制一体机，编码器采集及卷扬机控制一体机将转动的圈数采集并传输至计算机换算成钢丝绳收放长度，并控制第一电动卷扬机及第二电动卷扬机根据换算得到的长度收放钢丝绳。

2.根据权利要求1所述的沉桩过程管桩土塞高度监测装置，其特征在于，所述第一定滑轮、第二定滑轮分别通过第一支架及第二支架安装固定于待测管桩预留孔孔壁。

3.根据权利要求1所述的沉桩过程管桩土塞高度监测装置，其特征在于，第一电动卷扬机、第二电动卷扬机、编码器采集及卷扬机控制一体机、计算机均安置于所述监测平台上。

4.一种沉桩过程管桩土塞高度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、打桩开始前，组装如权利要求1～3任一所述的沉桩过程管桩土塞高度监测装置，控制第一卷扬机及第二卷扬机收放，使第一钢丝绳及第二钢丝绳保持在绷紧状态，根据未收卷进卷扬机的钢丝绳总长度和带编码器定滑轮至卷扬机钢丝绳长度计算带编码器定滑轮至重球的钢丝绳长度作为初始长度；

S2、测量并记录以下数据：第一带编码器定滑轮与待测管桩的水平距离l₁，第二带编码器定滑轮与待测管桩的水平距离l₂，第二定滑轮与待测管桩预留孔孔壁水平距离l₃，第一定滑轮与待测管桩预留孔孔壁水平距离l₄，第一带编码器定滑轮与监测平台垂直距离h₃，监测平台与泥面垂直距离d_W，第一定滑轮与待测管桩顶垂直距离LP₁，待测管桩长度LP；

S3、位置数据记录完毕，将编码器清零，准备打桩；

S4、开始打桩，开口管桩打入土中，形成土塞，重球被抬高后通过编码器采集及卷扬机控制一体机和计算机控制第一电动卷扬机及第二电动卷扬机收卷钢丝绳并记录收卷长度，将初始长度减去收卷长度，即为当前第一带编码器定滑轮及第二带编码器定滑轮至重球的钢丝绳长度y₁及y₂；求得第一定滑轮至重球的高度为h₁，以及第一顶滑轮至第一带编码器定滑轮的垂直距离为h₂，

b₁＝(l₁-l₃)²，b₂＝(l₂-l₃)²，b₁＝(y₁-y₂)²；

S5、计算当前时刻的土塞高度和管桩入土深度：土塞高度＝LP-LP₁-h₁，管桩入土深度LP-LP₁-h₂-h₃-d_w。