[發(fā)明專利]一種超聲波成槽檢測探頭裝置及其檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011172144.7
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112359884B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張杰;楊永波;鄒宇;尹中南;程四磊
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢中巖科技股份有限公司
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本發(fā)明提供一種超聲波成槽檢測探頭裝置及其檢測方法，裝置包括電纜線、控制單元、電子羅盤、陀螺儀、加速度計、超聲波發(fā)射接收模塊，超聲波發(fā)射接收模塊包括M個指向四周水平方向的超聲波發(fā)射接收單元?？刂茊卧狿實時讀取電子羅盤、陀螺儀、加速度計數(shù)據(jù)，確定裝置擺動位置、空間姿態(tài)和超聲波發(fā)射接收單元的空間指向，控制完成發(fā)射接收超聲波的檢測過程，得到槽壁反射點?？刂茊卧x取加速度計數(shù)據(jù)，判斷檢測過程中是否觸碰槽壁，確定觸碰時間，計算觸碰槽壁點。根據(jù)槽壁反射點和觸碰槽壁點，最終得到整個深度范圍內(nèi)的成槽寬度、傾斜、走向。檢測過程中無需抑制探頭裝置的擺動，極大的簡化了對地面絞車的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用超聲波法檢測地下混凝土連續(xù)墻成槽質(zhì)量的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波成槽檢測探頭裝置，還涉及一種超聲波成槽檢測探頭裝置的檢測方法。

背景技術(shù)

成槽檢測是地下連續(xù)墻施工過程質(zhì)量控制的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要在澆灌混凝土前檢測開挖完成的溝槽的寬度和傾斜狀況，類似于鉆孔灌注樁澆灌混凝土前必須進行成孔質(zhì)量檢測?，F(xiàn)有技術(shù)通常采用超聲波法進行成槽質(zhì)量檢測，現(xiàn)場檢測多直接借用超聲波灌注樁成孔質(zhì)量檢測裝置進行檢測，將檢測探頭裝置放置在溝槽中的泥漿里，計算機控制地面絞車收放檢測探頭裝置，同時計算機控制探頭裝置向溝槽兩側(cè)槽壁發(fā)射超聲波并接收槽壁的反射波，計算反射位置，進而得到槽壁位置。由于沒有專門針對成槽檢測的檢測裝置和檢測方法，現(xiàn)有技術(shù)檢測過程中存在一些技術(shù)缺陷。

首先，借用超聲波灌注樁成孔質(zhì)量檢測裝置進行檢測，超聲波灌注樁成孔質(zhì)量檢測裝置通常只能向水平面均布分布的四個方向發(fā)射超聲波，用于檢測灌注樁成孔質(zhì)量檢測時，在某個高度位置，只要獲取三個水平方向的反射點，即可計算該高度位置成孔圓心的平面坐標和半徑，可以滿足灌注樁成孔質(zhì)量檢測的需要，但是用于地下連續(xù)墻成槽質(zhì)量檢測時，往往四個超聲波收發(fā)單元中只有兩個對著成槽的兩側(cè)槽壁，因此每個側(cè)壁上往往只能獲取一個反射點，另兩個超聲波收發(fā)單元正對的方向是成槽的走向，通常無法接收到反射波。如此，得到的檢測結(jié)果實際上是檢測點附近成槽狀況的一個縱剖面，無法全面反映檢測點處成槽狀況，特別是無法反映成槽走向隨著深度發(fā)生的偏移，而一旦成槽走向發(fā)生偏移，成槽寬度的檢測結(jié)果也會有誤差。

與運用超聲波檢測鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量最大的不同在于，鉆孔在某個深度位置上的幾何特征是一個圓，當檢測探頭由于鉆孔傾斜或探頭擺動導(dǎo)致探頭過于靠近孔壁某處時，會導(dǎo)致某檢測方向探頭與孔壁距離小于盲區(qū)，難以準確識別孔壁反射點，但總會有相對應(yīng)的另外幾個發(fā)射方向距孔壁距離大于盲區(qū)，只要保證得到不少于3個方向的孔壁反射點，就可以計算鉆孔的中心位置和直徑。可是在運用超聲波檢測地下連續(xù)墻成槽質(zhì)量檢測時，兩側(cè)的槽壁實際上是相對獨立的兩個待檢測對象，一個側(cè)槽壁得不到反射點，另一側(cè)槽壁有再多的發(fā)射點也于事無補，因此要確保檢測探頭在距離槽壁很近的位置也能得到反射點，必須消除盲區(qū)的影響。

其次，檢測過程中收放探頭裝置時，通常要確保探頭裝置始終處在一條鉛錘線上，特別是不能發(fā)生扭轉(zhuǎn)，即探頭裝置中的超聲波傳感器面對的方向不能發(fā)生改變，否則得到的成槽傾斜狀況和成槽寬度不準確。檢測裝置的超聲波發(fā)射接收部分并不復(fù)雜，檢測裝置的復(fù)雜性是要求檢測過程中確保探頭裝置“始終處在一條鉛錘線上”、確保探頭裝置“不發(fā)生扭轉(zhuǎn)”等特定要求帶來的。實際檢測過程中，檢測深度往往有數(shù)十米，放置在槽中的探頭裝置與電纜線構(gòu)成一個擺系統(tǒng)，有多種因素可能帶來復(fù)雜的擾動，導(dǎo)致探頭裝置擺動和扭轉(zhuǎn)，見圖1a。由于必須考慮抑制探頭裝置的擺動或扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致絞車往往需要同時收放多根電纜線和定位鋼絲，見圖1b，帶來諸多同步問題，導(dǎo)致絞車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且衍生出諸多維護性問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種超聲波成槽檢測探頭裝置，還提供一種超聲波成槽檢測方法，在檢測過程中無盲區(qū)影響，無需抑制探頭擺動和扭轉(zhuǎn)，實時探測探頭擺動和扭轉(zhuǎn)狀況，控制檢測過程，在極大簡化對地面絞車的要求的同時，得到準確的檢測結(jié)果。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：