CN115684353A - 一种用于钢管管幕管周空隙探测装置及其探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种用于钢管管幕管周空隙探测装置及其探测方法，包括地下管道上的信号接收器一，用于接收地表超声波发射器的声波，并根据声波振幅变化判断管道上部是否存在空洞或间隙；超声波发射器和信号接收器二共同设置在地表的移动装置上；超声波发射器用于朝地下管道及其周边发射超声波，信号接收器二用于接收不同介质反射的声波，并根据反射声波的能量变化定位空洞或间隙，以及通过声波经过的时间计算空洞或间隙的深度。本发明利用超声波进行多重探测和识别，计算出空隙精确位置和深度，解决了现有技术无法较为准确的探测地下注浆管周的空隙，导致发生加固不到位或是在后续施工的影响下加固部位失效的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种用于钢管管幕管周空隙探测装置及其探测方法。
背景技术
当在管幕施工时采用注浆加固周围土层或是利用土体本身性质使管道与管道成为一个整体承载上部压力时，因无法直接观测内部情况，故易发生加固不到位或是在后续施工的影响下加固部位失效的情况，但现今未有较为准确的方式探测管周的空隙。为此，我们提出一种用于钢管管幕管周空隙探测装置及其探测方法。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于钢管管幕管周空隙探测装置及其探测方法，具有利用超声波进行多重探测和识别，计算出空隙精确位置和深度的特点，解决了现有技术无法较为准确的探测地下注浆管周的空隙，导致发生加固不到位或是在后续施工的影响下加固部位失效的问题。
本发明提供如下技术方案：一种用于钢管管幕管周空隙探测装置，包括超声波发射器和信号接收器一、信号接收器二；
所述信号接收器一安装在地下管道上，用于接收地表超声波发射器的声波，并根据声波振幅变化判断管道上部是否存在空洞或间隙；
所述超声波发射器和信号接收器二共同设置在地表的移动装置上，且移动装置可沿地表移动；
所述超声波发射器用于朝地下管道及其周边发射超声波，所述信号接收器二用于接收不同介质反射的声波，并根据反射声波的能量变化定位空洞或间隙，以及通过声波经过的时间计算空洞或间隙的深度。
优选的，所述超声波发射器包括超声波发射探头、转换器和变频电源，所述超声波发射探头配合转换器、变频电源发射出不同频率的声波。
优选的，所述移动装置上设置有调节与地面距离的升降装置。
优选的，所述信号接收器均匀分布在管道顶部的四周。
优选的，所述信号接收器一外部设置有金属套筒，信号接收器通过焊接板与管道焊接。
优选的，所述信号接收器通过供电线与管道外部的电源连接。
优选的，所述信号接收器通过信号传输线与管道外部的显示器连接。
一种用于钢管管幕管周空隙探测装置的探测方法，包括如下步骤：
S1、在管道灌浆前，将若干个信号接收器一间隔设置在管道顶部，并通过信号传输线与外部的显示器连接，通过电源线与外部的电源连接；
S2、在管道灌浆完成后，在地表利用带有超声波发生器和信号接收器二的移动装置沿管道移动，同时利用超声波发生器发射低频声波，当管道内的信号接收器一检测到声波震动幅度明显减小时，表示管道上部区域存在空洞或空隙；
S3、将超声波发生器发射的声波调至高频，当信号接收器二接收的能量明显大于其余区域反射波时，确认该区域存在空洞或间隙，并根据超声波从超声波发生器发出到信号接收器二接收经过的时间计算出空洞所在深度。
本发明提供了一种用于钢管管幕管周空隙探测装置及其探测方法，通过将现有的超声波接收装置与超声波发射装置进行拆分。超声波发射装置可使用压电陶瓷换能器，其位于地表，且可移动，能够发射20～50MHZ低频声波以及100MHZ以上的高频声波；超声波接收装置分为两部分，一部分布置于管道内部，接收低频超声波穿透土层、水泥层、钢管之后的声波，然后将声信号转化为电信号输出，另一部分随着发射装置进行移动，可接收高频声波。通过监测声波穿过空洞时声波震动幅度减小和反射能量变大，进而精确判断管道上部区域是否存在空洞或空隙，以及空洞所在深度。解决了现有技术无法较为准确的探测地下注浆管周的空隙，导致发生加固不到位或是在后续施工的影响下加固部位失效的问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明超声波发射器组成图；
图3为本发明信号接收器一示意图。
图中：1、超声波发射器；2、信号接收器一；21、超声波发射探头；22、转换器；23、变频电源；3、信号接收器二；31、金属套筒；32、焊接板；4、移动装置；5、管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种用于钢管管幕管周空隙探测装置，包括超声波发射器1和信号接收器一2、信号接收器二3；
信号接收器一2安装在地下管道5上，用于接收地表超声波发射器1的声波，并根据声波振幅变化判断管道5上部是否存在空洞或间隙；
超声波发射器1和信号接收器二3共同设置在地表的移动装置4上，且移动装置4可沿地表移动；
超声波发射器1用于朝地下管道5及其周边发射超声波，信号接收器二3用于接收不同介质反射的声波，并根据反射声波的能量变化定位空洞或间隙，以及通过声波经过的时间计算空洞或间隙的深度。
本申请中将现有的超声波接收装置与超声波发射装置进行拆分。超声波发射装置可使用压电陶瓷换能器，其位于地表，且可移动，能够发射20～50MHZ低频声波以及100MHZ以上的高频声波；超声波接收装置分为两部分，一部分布置于管道5内部，接收低频超声波穿透土层、水泥层、钢管之后的声波，然后将声信号转化为电信号输出，另一部分随着发射装置进行移动，可接收高频声波。
如图2所示，超声波发射器1包括超声波发射探头21、转换器22和变频电源23，超声波发射探头21配合转换器22、变频电源23发射出不同频率的声波。移动装置4上设置有调节与地面距离的升降装置。
超声波拥有方向性好，并且拥有高频、短波时发射性好，低频、长波时传播距离较远能量损耗较好的特点。考虑到超声波在穿越固体、液体时能量损耗远远小于在气体中传播，故需要在发射超声波时越是贴近地面越好，地面越是光滑越好，在此情况下，且管幕埋深较浅，故超声波经过的介质大部分情况下为土体、水泥、钢管，均为固体或流体，能够保证在传播过程中能量损失在可接受范围内。根据上述内容，将超声波发射器1设计为可上下移动的密封金属箱中的双晶片超声波发射器1，可上下移动是为了便于仪器的移动。
信号接收器均匀分布在管道5顶部的四周。如图3所示，信号接收器一2外部设置有金属套筒31，信号接收器通过焊接板32与管道5焊接。信号接收器通过供电线与管道5外部的电源连接。信号接收器通过信号传输线与管道5外部的显示器连接。
在安装管内接收装置时，即信号接收器一2，考虑到管幕在地下时也可能存在一定角度，故管道5两端在土中埋深可能有一定差别，故在不同段进行监测时波形波动幅度有所不同，为了监测准确，每隔0.5m即需要安装一个接收装置，同时考虑到信号接收器位于管道5下部的话几乎没有超声波能够到达，故只将超声波接收器安装于管道5顶部及管道5左右两侧上方的位置。当存在空洞时，超声波经过空洞时能量损失很大，所以在图像上表现比其他没有空洞处波动幅度小很多。
探测的具体过程如下：
在进行监测时，先将发射装置调至低频段，然后给在管内的接收装置通电，在检测时，超声波发射器1应位于在管道5内接收器的差不多正上方位置，该距离可根据管道5的走向与管内接收器的安装间距进行控制。
逐根管道5进行检测，将发射装置沿着管道5方向移动。当在某个接受装置周围可能存在空洞或空隙时，位于管道5内的超声波接收器声波震动幅度相比于其他无空洞或空隙的超声波接收器接受到的声波震动幅度有明显减小，故此可以粗略判断是否存在有空洞或空隙。
之后可通过将发射装置调至高频段，再打开随发射装置一起移动的接收装置。当超声波经过不同介质接触的界面时，会反射部分波，当经过的路径中存在空洞时几乎会完全反射，故在接收器上显示能量远远大于其余反射波，之后根据超声波经过时间可就算出空洞所在深度，再之后安排适合的操作进行填补。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于钢管管幕管周空隙探测装置，其特征在于：包括超声波发射器(1)和信号接收器一(2)、信号接收器二(3)；
所述信号接收器一(2)安装在地下管道(5)上，用于接收地表超声波发射器(1)的声波，并根据声波振幅变化判断管道(5)上部是否存在空洞或间隙；
所述超声波发射器(1)和信号接收器二(3)共同设置在地表的移动装置(4)上，且移动装置(4)可沿地表移动；
所述超声波发射器(1)用于朝地下管道(5)及其周边发射超声波，所述信号接收器二(3)用于接收不同介质反射的声波，并根据反射声波的能量变化定位空洞或间隙，以及通过声波经过的时间计算空洞或间隙的深度。
2.根据权利要求1所述的一种用于钢管管幕管周空隙探测装置，其特征在于：所述超声波发射器(1)包括超声波发射探头(21)、转换器(22)和变频电源(23)，所述超声波发射探头(21)配合转换器(22)、变频电源(23)发射出不同频率的声波。
3.根据权利要求1所述的一种用于钢管管幕管周空隙探测装置，其特征在于：所述移动装置(4)上设置有调节与地面距离的升降装置。
4.根据权利要求1所述的一种用于钢管管幕管周空隙探测装置，其特征在于：所述信号接收器均匀分布在管道(5)顶部的四周。
5.根据权利要求1所述的一种用于钢管管幕管周空隙探测装置，其特征在于：所述信号接收器一(2)外部设置有金属套筒(31)，信号接收器通过焊接板(32)与管道(5)焊接。
6.根据权利要求1所述的一种用于钢管管幕管周空隙探测装置，其特征在于：所述信号接收器通过供电线与管道(5)外部的电源连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于钢管管幕管周空隙探测装置，其特征在于：所述信号接收器通过信号传输线与管道(5)外部的显示器连接。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种用于钢管管幕管周空隙探测装置的探测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、在管道(5)灌浆前，将若干个信号接收器一(2)间隔设置在管道(5)顶部，并通过信号传输线与外部的显示器连接，通过电源线与外部的电源连接；
S2、在管道(5)灌浆完成后，在地表利用带有超声波发生器和信号接收器二(3)的移动装置(4)沿管道(5)移动，同时利用超声波发生器发射低频声波，当管道(5)内的信号接收器一(2)检测到声波震动幅度明显减小时，表示管道(5)上部区域存在空洞或空隙；
S3、将超声波发生器发射的声波调至高频，当信号接收器二(3)接收的能量明显大于其余区域反射波时，确认该区域存在空洞或间隙，并根据超声波从超声波发生器发出到信号接收器二(3)接收经过的时间计算出空洞所在深度。
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| CN202211376378.2A CN115684353A (zh) | 2022-11-04 | 2022-11-04 | 一种用于钢管管幕管周空隙探测装置及其探测方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116816385A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-09-29 | 中铁十一局集团有限公司 | 富水破碎围岩注浆方法及相关设备 |
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2022
- 2022-11-04 CN CN202211376378.2A patent/CN115684353A/zh active Pending
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