申请/专利权人：中铁大桥局第七工程有限公司;中铁大桥局集团有限公司

申请日：2018-04-25

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN108344407B

主分类号：G01C15/12

分类号：G01C15/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2018.08.24#实质审查的生效;2018.07.31#公开

摘要：本发明公开了一种深水钢护筒垂直度检测装置，涉及深水区域钢护筒施工垂直度检测领域，该装置包括吸附构件和悬浮构件。所述吸附构件用于吸附于钢护筒上。所述悬浮构件用于悬浮于水面上，且通过绳子和所属吸附构件相连。通过测量吸附构件的入水深度，再根据悬浮构件距离钢护筒的距离，能够准确测量钢护筒的垂直度。本发明提供了一种深水钢护筒垂直度检测装置，其结构简单，且易于测量钢护筒的垂直度。

主权项：1.一种使用深水钢护筒垂直度检测装置的方法，其特征在于，所述深水钢护筒垂直度检测装置包括：吸附构件（1），所述吸附构件（1）用于吸附于钢护筒（7）上；检测绳（2），所述检测绳（2）一端与所述吸附构件（1）相连；悬浮构件（3），所述悬浮构件（3）与所述检测绳（2）另一端相连，且所述悬浮构件（3）用于浮出水面或悬浮于水面以上，使所述检测绳（2）保持垂直状态；所述吸附构件（1）为连接有开关（4）的电磁铁；所述检测绳（2）上设有刻度，或者，所述检测绳（2）和悬浮构件（3）上均设有刻度；所述方法包括：S1：在钢护筒（7）水平横截面所形成的圆上选定4个测量点，使得相邻的所述测量点之间连线形成一个正方形；S2：在每一个地点上进行测量：将吸附构件（1）放置并吸附于钢护筒（7）筒壁测量位置，通过悬浮构件（3）受到的浮力保持悬浮构件（3）和吸附构件（1）之间的绳子绷直；S3：测量悬浮构件（3）和吸附构件（1）距离H，测量4处地点上的悬浮构件（3）牵引绳（6）子处距离钢护筒（7）的距离获得4个数值，并取4个数值最大的两个数值D1和D2，测量吸附构件（1）上绳头处距离吸附构件（1）吸附边距离d；S4：计算钢护筒（7）的垂直K：。

全文数据：一种深水钢护筒垂直度检测装置技术领域[0001]本发明涉及深水区域钢护筒施工垂直度检测领域，具体涉及一种深水钢护筒垂直度检测装置。背景技术[0002]在深水粧基施工中，需要进行钢护筒插打，而钢护筒插打的垂直度是至关重要的。但是由于是其涉及深水施工，在钢护筒插打完后，其大部分位于水面之下，而漏出水面部分的长度较短。如果针对测量钢护筒水上部分进行垂直度的测量，会由于钢护筒水上部分过短，存在一定测量偏差，最终导致测量数据无法真实的反应护筒的实际垂直度，而水下部分的垂直度无法通过现有的仪器或者常用的线锤垂悬的方法直接测出来。[0003]因此亟须一种装置能够直接测出水下护筒的垂直度，能够及时检测出垂直度达不到施工技术要求的护筒，使得施工方能够及时采取措施进行纠正，减少给钢护筒垂直度不合要求造成的困难和损失。发明内容[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种深水钢护筒垂直度检测装置，结构简单，且易于测量钢护筒的垂直度。[0005]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：[0006]—种深水钢护筒垂直度检测装置，其包括：[0007]吸附构件，所述吸附构件用于吸附于钢护筒上；[0008]检测绳，所述检测绳一端与所述吸附构件相连；[0009]悬浮构件，所述悬浮构件与所述检测绳另一端相连，且所述悬浮构件用于浮出水面或悬浮于水面以上，使所述检测绳保持垂直状态。[0010]在上述技术方案的基础上，所述吸附构件还连接有一牵引绳。[0011]在上述技术方案的基础上，测量装置，所述测量装置用于测量吸附构件在水下的深度。[0012]在上述技术方案的基础上，所述测量装置为组设在所述吸附构件上的水压传感器。[0013]在上述技术方案的基础上，所述检测绳上设有刻度，或者，[0014]所述检测绳和悬浮构件上均设有刻度。[0015]在上述技术方案的基础上，所述吸附构件为磁铁。[0016]在上述技术方案的基础上，所述吸附构件为连接有开关的电磁铁。[0017]在上述技术方案的基础上，测量深水钢护筒⑺垂直度的方法:将吸附构件吸附于钢护筒筒壁，悬浮构件浮出水面或悬浮于水面以上并保持检测绳处于垂直状态；[0018]通过测量吸附构件与悬浮构件距离钢护筒的距离之差以及吸附构件与悬浮之间的距离计算钢护筒的垂直度。[0019]—种使用如权利要求1所述的一种深水钢护筒垂直度测量装置的方法：[0020]SI:将吸附构件放置并吸附于钢护筒筒壁测量位置，悬浮构件浮出水面或悬浮于水面以上，并使检测绳处于垂直状态；[0021]S2:测量悬浮构件和悬浮构件的距离，以及悬浮构件距离钢护筒的距离D;[0022]S3:计算钢护筒的垂直度K:[0023][0024]其中d为吸附构件上绳头处距离吸附构件吸附边距离，H为悬浮悬浮构件距离吸附构件距离，D为悬浮构件上绳头距离钢护筒的距离。[0025]—种使用如权利要求1所述的一种深水钢护筒垂直度测量装置的方法：[0026]SI:在钢护筒水平横截面所形成的圆上选定4个测量点，使得相邻的所述测量点之间连线形成一个正方形；[0027]S2:在每一个地点上进行测量:将吸附构件放置并吸附于钢护筒筒壁测量位置，通过悬浮构件受到的浮力保持悬浮构件和吸附构件之间的绳子绷直；[0028]S3:测量悬浮构件和吸附构件距离H，测量4处地点上的悬浮构件牵引绳子处距离钢护筒的距离获得4个数值，并取4个数值最大的两个数值Dl和D2;[0029]S4:计算钢护筒的垂直K:[0030]与现有技术相比，本发明的优点在于：[0031]1本发明设置了悬浮构件和吸附构件，通过测量吸附构件的入水深度，再根据悬浮构件距离钢护筒的距离，能够准确测量钢护筒的垂直度。[0032]2本发明设置带有开关的电磁铁能够随着用户的需求调整吸附的时间以及位置，方便用户进行测量。[0033]3本发明设置的检测生上设有刻度，能够通过直接读取检测绳上的刻度得出吸附构件的入水深度十分方便。附图说明[0034]图1为本发明一个实施例的测量钢护筒垂直度结构的示意图；[0035]图2为本发明另一个实施例测量钢护筒垂直度结构的示意图；[0036]图3为本发明另一个实施例测量钢护筒垂直度结构的示意图；[0037]图4为本发明另一个实施例测量钢护筒垂直度方法的示意图；[0038]图5为本发明另一个实施例测量钢护筒垂直度方法的示意图。[0039]图中：1-吸附构件，2-检测绳，3-悬浮构件，4-开关，5-防水电缆，6-牵引绳，7-钢护筒。具体实施方式[0040]以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。[0041]实施例一[0042]参见图1所示，本发明实施例提供一种深水钢护筒7垂直度检测装置，包括吸附构件1和悬浮构件3和检查绳2。[0043]吸附构件1，所述吸附构件1用于吸附于钢护筒7上;检测绳2的一端与所述吸附构件1相连;悬浮构件3与检测绳2的另一端相连，且悬浮构件3用于浮出水面或悬浮与水面以上，使所述检测绳2保持垂直状态。在静置一段时间后，获取悬浮构件3到深水护筒筒壁的距离，以及吸附构件1和悬浮构件3之间的距离，吸附构件1上绳头到吸附构件1吸附边的距离。由于浮力的作用，连接悬浮构件3和吸附构件1的检测绳2为垂直状态，在获得上述测量的数据后，比较悬浮构件3到深水钢护筒7筒壁的距离和吸附构件1上绳头到吸附构件1吸附边的距离，即将钢护筒7筒壁与垂直状态的检测绳2进行对比，可以得出深水钢护筒7筒壁相对于绳子的垂直度。[0044]本发明结构简单，使用方法也简单，其能够通过吸附构件1定位钢护筒7深水区域内任意一点的位置，并通过悬浮构件3受到浮力作用悬浮，表现出深水区域内被吸附构件1吸附的点在悬浮构件3所在水平面的投影，通过比较悬浮构件3到钢护筒7筒壁的距离得出钢护筒7筒壁的垂直度。[0045]需要说明的是，当吸附构件1吸附钢护筒7筒壁的一侧向钢护筒7的圆心倾斜时候，悬浮构件3可能因为紧贴于钢护筒7悬浮，使得检测绳2无法保持垂直状态导致该检测点测量不准。此时，使用者只需要在钢护筒7筒壁上找到和该测量点圆心对称的测量点重新测量。因为钢护筒7倾向的另一侧悬浮构件3不再紧贴于钢护筒7悬浮，使得检测绳2保持垂直状态。[0046]还需要说明的是，悬浮构件3悬浮的位置不限于水面。悬浮构件3可以是充气的悬浮物，其受到水的浮力作用悬浮在水面上，此时悬浮构件3和吸附构件1之间的距离等于悬浮构件3入水深度减去悬浮构件3浸没深度，还等于检测绳2的长度。如图2所示，悬浮构件3还可以是充有氢气的气球，其悬浮半空中，优选该气球悬浮的水平面和用户所需的测量水平面处于一平面内，以方便用户测量充有氢气气球距离钢护筒7筒壁的距离。优选的，氢气球和吸附构件1相连接的绳子上设有刻度，用户能够通过直接读取悬浮在半空中氢气球上的绳子的刻度直接读取氢气球和吸附构件1之间的距离，从而更加方便和效率地用户计算钢护筒7筒壁的垂直度。[0047]实施例二：[0048]参见图3所示，本发明提供的一种深水钢护筒7垂直度检测装置与实施例一的区别在于，该检测装置还包括一牵引绳6,该牵引绳6与吸附构件1相连且能够承受吸附构件1的重量。[0049]在吸附构件1需要沉入深水钢护筒7中的深水区域时候，通过牵引绳6牵引吸附构件1来将吸附构件1放置并吸附在深水钢护筒7筒壁上需要测量的位置即可。此外通过牵引绳6能够调整连接悬浮构件3和吸附构件1的绳子是否处于紧绷状态，使得测量更加精确。牵引绳6能够使得使用者能够更加方便的放置吸附构件1，保持绳子处于紧绷状态使得本发明的良好的测量状态。[0050]优选的，本发明还包括一测量构件用于测量吸附构件1的入水深度。在用户使用本发明时，通过测量构件能够获取吸附构件1入水深度再结合其他数据计算钢护筒7筒壁测量点的深度，更加方便和效率。需要说明的是，测量构件可以是一压力传感器，在吸附构件1进入钢护筒7的水中后，压力传感器通过测量吸附构件1所处的水压计算吸附构件1的入水深度;测量构件也可以连接在吸附构件1和悬浮构件3上的收卷测量绳子，该收卷测量绳上设有刻度，收券测量绳能够随着吸附构件1和悬浮构件3之间的相对距离收紧或者放出，当用户将吸附构件1吸附在钢护筒7筒壁的测量点上后，通过绳子的收卷使得绳子在悬浮构件3悬浮在水面的同时绳子紧绷，此时读取绳子上刻度的读数可以得出吸附构件1的入水深度，进一步的，该收卷测量绳为上述的检测绳2，除了检测绳2设有刻度外，悬浮构件3也设有刻度供用户读取。除了以上两种的具体方式外，本领域技术人员通过简单的替换或者推理得出的测量吸附构件1入水深度的方式均属于本发明所述的测量构件。[0051]实施例三：[0052]进一步的，本发明提供的一种深水钢护筒7垂直度检测装置与实施例一的区别在于，吸附构件1为磁铁，优选的，该磁性构件为带有开关4的电磁铁，进一步的，开关4通过防水电缆和电磁铁连接;悬浮构件3为气球。[0053]通过防水电缆5将电磁铁逐渐放置到深水出的深水钢护筒7筒壁测量点，通过开关4和与电磁铁相连的防水电缆5使得电磁铁中有电流通过，从而产生磁力进而吸附在深水钢护筒7筒壁测量。而悬浮构件3为气球，其受浮力的悬浮在水面或半空中，使得用户不需要进入水中或者将复杂的测算仪器放入水中即能够测量钢护筒7筒壁的垂直度。[0054]设置带有开关4的电磁铁，方便用户在吸附构件1达到测量地点后再进行吸附作用，将吸附构件1放置在深水区钢护筒7筒壁的测量地点，该方法便捷而易于操作，同时结构简单，成本低而易于生产。悬浮构件3为气球，使其悬浮在水面或者半空中，相比较用户进入水中进行实地测量，或者将复杂的测量仪器放入水中，用户只需要关注气球距离钢护筒7筒壁的距离即可，气球距离电磁铁的距离为检测绳2的长度，电磁铁上绳头距离吸附边的距离为常数。因此测量玩气球距离钢护筒7筒壁的距离即完成了垂直度的测量工作，成本低且效率高。[0055]进一步的，上述的开关4和通过防水电缆5和电磁铁相连，且防水电联为一牵引绳6,该牵引绳6上设有刻度供用户读取，用户能够通过直接读取防水电缆5上设置的刻度得出电磁铁的入水深度，当悬浮构件3悬浮在水面上时，电磁铁的入水深度即为气球距离电磁铁的距离。使得测量进一步的优化，计算垂直更加效率。[0056]实施例四：[0057]参见图4所示，本发明提供的一种深水钢护筒7垂直度的检测方法其使用上述的深水钢护筒7垂直度测量装置：[0058]将吸附构件1吸附于钢护筒7筒壁上，悬浮构件3浮出水面或悬浮于水面以上并保持检测绳2处于垂直状态，[0059]测量吸附构件1距离钢护筒7的距离，测量悬浮构件3距离钢护筒7的距离，并获得吸附构件1与悬浮构件3距离钢护筒7的距离之差;获取吸附构件1与悬浮之间的距离;根据上述测量数据计算钢护筒7的垂直度。[0060]上述测量数据中悬浮构件3距离钢护筒7的距离即未悬浮构件3上绳头距离吸附边的距离为常数，吸附构件1与悬浮之间的距离即为检测绳2的绳长尾常数，因此用户实际需要测量的只是吸附构件1距离钢护筒7的距离，在通过已知的上述常数进行计算即对钢护筒7的垂直度进行计算，十分方便以及效率。[0061]进一步的，上述测量方法包括以下步骤：[0062]SI:将吸附构件1放置并吸附于钢护筒7筒壁测量位置，悬浮构件3浮出水面或悬浮于水面以上，并使检测绳2处于垂直状态，其具体为：[0063]SlOl将吸附构件1放入深水钢护筒7深水区的测量地点，并使吸附构件1吸附在预设的测量地点上[0064]S102将悬浮构件3放置于钢护筒7所包围的水中或者水面上方的空气中，使悬浮构件3自由漂浮水面或者水面上方的空气中使得检测绳2保持垂直状态。[0065]吸附构件1吸附于钢护筒7上的测量位置，而悬浮构件3通过浮力作用绷直的绳子，使得绳子可以看成一条垂直于水平面的标准线，即构建了一条状态是垂直的绳子。[0066]需要说明的是，当吸附构件1吸附钢护筒7筒壁的一侧向钢护筒7的圆心倾斜时候，悬浮构件3可能因为紧贴于钢护筒7悬浮，使得检测绳2无法保持垂直状态导致该检测点测量不准。此时，使用者只需要在钢护筒7筒壁上找到和该测量点圆心对称的测量点重新测量。因为钢护筒7倾向的另一侧悬浮构件3不再紧贴于钢护筒7悬浮，使得检测绳2保持垂直状态。[0067]S2:测量悬浮构件3和悬浮构件3的距离即检测绳2绳子长度，以及悬浮构件3距离钢护筒7的距离D，具体为：[0068]S201待悬浮构件3静止后，测量悬浮构件3上绳头距离钢护筒7筒壁的最小距离[0069]S202收起吸附构件1和悬浮构件3,测量检测绳2长度[0070]S203测量吸附构件1上绳头距离吸附构件1吸附边的距离，即绳头距离钢护筒7筒壁的最小距离。[0071]S3:计算钢护筒7的垂直度K:[0072][0073]其中d为吸附构件1上绳头处距离吸附构件1吸附边距离，H为悬浮漂浮悬浮构件3距离吸附构件1距离，即检测绳2长度，D为悬浮构件3上绳头距离钢护筒7的距离。[0074]通过测量状态是垂直于水平面的绳子两头的绳头和钢护筒7筒壁的距离，将钢护筒7的筒壁和垂直状态的参照物即检测绳2,进行了比较和计算，从而得出了钢护筒7筒壁的垂直度。该方法简单效率，同时易于测量和操作。[0075]为了能够更准确的测量钢护筒7的垂直度，优选对钢护筒7的多个地点进行测量，并取最大值为垂直度：由于钢护筒7是向一个方向倾斜的，当测量地点不处于该倾斜方向上时候，测量得到的垂直度是小于钢护筒7的真实的垂直度的。因此，对钢护筒7的多个地点进行测量并取最大值能够更加准确的反应钢护筒7的垂直度。[0076]实施例五[0077]在钢护筒存在倾斜角度时候，任选一个地点测量可能并不处于钢护筒的倾斜方向，甚至在倾斜的侧面使得测量为无倾斜的。因此，进一步的：如图5所示，在钢护筒7横截面所形成的圆上选定4个地点测量，相邻的所述4个测量地点之间连线形成一个正方形。具体为:在立体的钢护筒7上作一虚拟的水平的正方形，正方形的4个顶点位于钢护筒7筒壁上，这四个点即为测量点。[0078]在每一个地点上进行测量:将吸附构件1放置并吸附于钢护筒7筒壁测量位置，通过悬浮构件3受到的浮力保持悬浮构件3和吸附构件1之间的绳子绷直。[0079]测量悬浮构件3和吸附构件1距离H，测量4处地点上的悬浮构件3牵引绳6子处距离钢护筒7的距离获得4个数值，并取4个数值最大的两个数值Dl和D2。具体为:吸附构件1上绳头和吸附构件1吸附边距离设为d为常数，由于钢护筒7是向着一个方向倾斜的，其水平界面上圆心对称的两个测量点上，吸附构件1上绳头到钢护筒7筒壁的距离设为XjPX2必然一个大于吸附构件1上绳头和吸附构件1吸附边距离d，一个小于吸附构件1上绳头和吸附构件1吸附边距离d，即XidX2或者X2dX1。[0080]而正方形4个点有2对相对圆心对称的点，故选取2个最大的两个数值即选择了两个均大于吸附构件1上绳头和吸附构件1吸附边距离的点，再将两个点所测量得到的倾斜度进行综合即得到了钢护筒7的垂直度：[0081]计算钢护筒7的垂直K:[0082][0083]具体的，综上述所述：（D2-d为一测量地点的倾斜位移，（D1-Cl为相邻另一点的倾斜位移，且两个测量地点为圆的一个四分之一弧的端点，通过勾股定理对两个倾斜位移综合得到钢护筒7的总倾斜位移，此时和绳长相比，得出垂直度。这种测量钢护筒7垂直度的方法，仅通过测量4个地点就能够较准确的得出钢护筒7的垂直度，方法简单，而测量精确，同时易于操作以及计算。[0084]本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

权利要求：1.一种深水钢护筒垂直度检测装置，其特征在于，其包括：吸附构件（1，所述吸附构件⑴用于吸附于钢护筒⑺上；检测绳2，所述检测绳⑵一端与所述吸附构件⑴相连；悬浮构件（3，所述悬浮构件（3与所述检测绳（2另一端相连，且所述悬浮构件（3用于浮出水面或悬浮于水面以上，使所述检测绳2保持垂直状态。2.如权利要求1所述的一种深水钢护筒垂直度检测装置，其特征在于，所述吸附构件1还连接有一牵引绳6。3.如权利要求1所述的一种深水钢护筒垂直度检测装置，其特征在于，测量装置，所述测量装置用于测量吸附构件（1在水下的深度。4.如权利要求3所述的一种深水钢护筒垂直度检测装置，其特征在于，所述测量装置为组设在所述吸附构件（1上的水压传感器。5.如权利要求1所述的一种深水钢护筒垂直度检测装置，其特征在于：所述检测绳⑵上设有刻度，或者，所述检测绳⑵和悬浮构件⑶上均设有刻度。6.如权利要求1所述的一种深水钢护筒垂直度检测装置，其特征在于：所述吸附构件1为磁铁。7.如权利要求1所述的一种深水钢护筒垂直度检测装置，其特征在于：所述吸附构件1为连接有开关⑷的电磁铁。8.—种使用如权利要求1-7任意一项所述装置测量深水钢护筒7垂直度的方法，其特征在于：将吸附构件（1吸附于钢护筒（7筒壁，悬浮构件3浮出水面或悬浮于水面以上并保持检测绳2处于垂直状态；通过测量吸附构件（1与悬浮构件（3距离钢护筒⑺的距离之差以及吸附构件（1与悬浮之间的距离计算钢护筒7的垂直度。9.一种使用如权利要求1所述的一种深水钢护筒垂直度测量装置的方法：SI:将吸附构件（1放置并吸附于钢护筒7筒壁测量位置，悬浮构件3浮出水面或悬浮于水面以上，并使检测绳2处于垂直状态；S2:测量悬浮构件（3和悬浮构件（3的距离，以及悬浮构件（3距离钢护筒（7的距离D；S3:计算钢护筒⑺的垂直度K:其中d为吸附构件（1上绳头处距离吸附构件（1吸附边距离，H为悬浮悬浮构件（3距离吸附构件⑴距离，D为悬浮构件⑶上绳头距离钢护筒⑺的距离。10.—种使用如权利要求1所述的一种深水钢护筒垂直度测量装置的方法：SI:在钢护筒7水平横截面所形成的圆上选定4个测量点，使得相邻的所述测量点之间连线形成一个正方形；S2:在每一个地点上进行测量:将吸附构件（1放置并吸附于钢护筒⑺筒壁测量位置，通过悬浮构件⑶受到的浮力保持悬浮构件⑶和吸附构件⑴之间的绳子绷直；S3:测量悬浮构件（3和吸附构件⑴距离H，测量4处地点上的悬浮构件⑶牵引绳6子处距离钢护筒7的距离获得4个数值，并取4个数值最大的两个数值Dl和D2;S4:计算钢护筒⑺的垂直K:

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