一种桩孔轨迹检测方法、装置及带此装置的钻机.pdf

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1、10申请公布号CN102606141A43申请公布日20120725CN102606141ACN102606141A21申请号201210080934122申请日20120324E21B47/02220120171申请人北京市三一重机有限公司地址102206北京市昌平区沙河镇辛庄桥北清路三一产业园72发明人陈东坡李青姚德方54发明名称一种桩孔轨迹检测方法、装置及带此装置的钻机57摘要本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种桩孔轨迹检测方法、装置及带此装置的钻机。该桩孔轨迹检测方法，包括在每个预设检测点对应的桩孔内边缘下放进行多点测量，获取每个检测点的多个方位角和倾斜角；所述检测点为在桩孔周边按照。

2、预定距离间隔设置的多个检测点；根据每个检测点的多个方位角和倾斜角，计算每个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹；根据所述多个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹得出桩孔轨迹。本方法简单易行，通过设置四个检测点来对桩孔进行检测，能够完善地绘制出桩孔轨迹，成本低，测量准确。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图4页1/1页21一种桩孔轨迹检测方法，其特征在于，包括步骤一、在每个预设检测点对应的桩孔内边缘下放进行多点测量，获取每个检测点的多个方位角和倾斜角；所述检测点为在桩孔周边按照预定距离间隔设置的多个检测点；步骤二、根据。

3、每个检测点的多个方位角和倾斜角，计算每个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹；步骤三、根据所述多个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹得出桩孔轨迹。2如权利要求1所述的桩孔轨迹检测方法，其特征在于步骤一中所述检测点为在桩孔周边按照预定距离间隔设置的多个检测点，包括所述检测点为在桩孔周边圆弧线上按等弧度设置的四个检测点。3如权利要求1所述的桩孔轨迹检测方法，其特征在于，所述步骤一中，所述的测斜仪为多点测斜仪。4如权利要求13任一所述的桩孔轨迹检测方法，其特征在于，所述步骤一中测斜仪在每个预设检测点对应的桩孔内边缘下放进行多点测量包括测斜仪在每个预设检测点对应的桩孔内边缘以匀速下降的方式进行多点测量。5如。

4、权利要求4所述的桩孔轨迹检测方法，其特征在于，所述步骤二中计算每个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹，包括计算每个检测点对应桩孔内边缘下放的轨迹中第N个测量点的测斜仪的水平偏移量为其中SN为第N点测斜仪的水平偏移量；L为每T秒钟测斜仪往下走的距离；为第N次测斜仪测得的倾斜角；T为测斜仪测试数据的间隔时间；根据第N个测量点的测斜仪水平偏移量SN、测斜仪下降的距离L以及测斜仪得出的方位角N计算出第N个测量点的位置，并得出每个检测点对应桩孔内边缘下放的轨迹。6如权利要求5所述的桩孔轨迹检测方法，其特征在于，所述多点测斜仪通过钻机的卷扬牵引来匀速下降。7一种桩孔轨迹检测装置，其特征在于，包括测斜仪，在每。

5、个预设检测点对应的桩孔内边缘下放进行多点测量，获取每个检测点的多个方位角和倾斜角；所述检测点为在桩孔周边按照预定距离间隔设置的多个检测点；计算装置，根据每个检测点的多个方位角和倾斜角，计算每个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹；根据所述多个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹得出桩孔轨迹。8如权利要求7所述的桩孔轨迹检测装置，其特征在于，所述的测斜仪为多点测斜仪。9一种钻机，包括卷扬，其特征在于，还包括如权利要求7或8所述的桩孔轨迹检测装置，所述卷扬的端部与所述桩孔轨迹检测装置的测斜仪连接。权利要求书CN102606141A1/6页3一种桩孔轨迹检测方法、装置及带此装置的钻机技术领域0001本发明涉。

6、及工程机械技术领域，特别是涉及一种桩孔轨迹检测方法、装置以及带桩孔轨迹检测装置的钻机。背景技术0002目前钻机挖成桩孔后，桩孔质量检测有多种方式，如采用成孔以后下放钢筋笼方式检测，钢筋笼能下放到底即桩孔合格，此种方法误差过大，费时费力，无法清楚了解桩孔质量。0003另外采用成孔后超声波装置检测方法，此种方法可以生成桩孔内部图像，从而详细了解成孔质量和状态，但是此种方法由于成本过高而影响其进一步推广。0004还有利用陀螺测斜技术的传统测斜装置进行成孔状态检测，该方法存在精确度和操作复杂等因素难以获得更多的推广。0005因此，如何使工程机械中桩孔检测更加简单易行，测试数据准确，已成为本领域技术人员。

7、亟待解决的技术难题。发明内容0006有鉴于此，本发明旨在提出一种桩孔轨迹检测方法、装置及带此装置的钻机，以解决现有技术中桩孔检测成本高，操作复杂，测试数据不准确的问题。0007一方面，本发明提供了一种桩孔轨迹检测方法，包括0008步骤一、在每个预设检测点对应的桩孔内边缘下放进行多点测量，获取每个检测点的多个方位角和倾斜角；所述检测点为在桩孔周边按照预定距离间隔设置的多个检测点；0009步骤二、根据每个检测点的多个方位角和倾斜角，计算每个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹；0010步骤三、根据所述多个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹得出桩孔轨迹。0011进一步地，步骤一中所述检测点为在桩孔周边按照。

8、预定距离间隔设置的多个检测点，包括0012所述检测点为在桩孔周边圆弧线上按等弧度设置的四个检测点。0013进一步地，所述步骤一中，所述的测斜仪为多点测斜仪。0014进一步地，所述步骤一中测斜仪在每个预设检测点对应的桩孔内边缘下放进行多点测量包括0015测斜仪在每个预设检测点对应的桩孔内边缘以匀速下降的方式进行多点测量。0016进一步地，所述步骤二中计算每个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹，包括0017计算每个检测点对应桩孔内边缘下放的轨迹中第N个测量点的测斜仪的水平偏移量为0018说明书CN102606141A2/6页40019其中SN为第N点测斜仪的水平偏移量；0020L为每T秒钟测斜仪往下。

9、走的距离；0021为第N次测斜仪测得的倾斜角；0022T为测斜仪测试数据的间隔时间；0023根据第N个测量点的测斜仪水平偏移量SN、测斜仪下降的距离L以及测斜仪得出的方位角N计算出第N个测量点的位置，并得出每个检测点对应桩孔内边缘下放的轨迹。0024进一步地，所述多点测斜仪通过钻机的卷扬牵引来匀速下降。0025另一方面，本发明一种桩孔轨迹检测装置，包括0026测斜仪，在每个预设检测点对应的桩孔内边缘下放进行多点测量，获取每个检测点的多个方位角和倾斜角；所述检测点为在桩孔周边按照预定距离间隔设置的多个检测点；0027计算装置，根据每个检测点的多个方位角和倾斜角，计算每个检测点对应的桩孔内边缘下放。

10、的轨迹；根据所述多个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹得出桩孔轨迹。0028进一步地，所述的测斜仪为多点测斜仪。0029再一方面，本发明还提供了一种钻机，包括卷扬，还包括如上述的桩孔轨迹检测装置，所述卷扬的端部与所述桩孔轨迹检测装置的测斜仪连接。0030与现有技术相比较，本发明的有益效果在于00311、本发明方法中，通过测斜仪在每个预设检测点对应的桩孔内边缘下放进行多点测量，获取每个检测点的多个方位角和倾斜角；所述检测点为在桩孔周边按照预定距离间隔设置的多个检测点；计算装置根据每个检测点的多个方位角和倾斜角，计算每个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹；计算装置根据所述多个检测点对应的桩孔内边缘下放。

11、的轨迹得出桩孔轨迹。本方法简单易行，并通过设置多个检测点来对桩孔进行检测，能够完善地绘制出桩孔轨迹，成本低，测量准确。00322、本发明方法中，选择在桩孔四个位置进行测量，获取的数据可对比以便判断出多角度倾斜桩孔轨迹的偏移方向和偏移量，实现以最少的的测量次数得到准确的桩孔轨迹。00333、本发明的钻机中，钻机可以直接在其卷扬上连接测斜仪并对桩孔进行检测，无需其他专业设备，可行性高。附图说明0034图1为本发明实施例提供的桩孔轨迹检测方法的流程框图；0035图2为本发明实施例一中应用四个检测点的桩孔结构示意图；0036图3为本发明实施例一中四个检测点沿桩孔内边缘下放路径；0037图4为本发明实施。

12、例一中设定检测的坐标系；0038图5为本发明实施例一中桩孔单向偏移的模型图；0039图6为本发明实施例一中桩孔单向偏移量计算模型图；0040图7为本发明实施例一中A检测点和C检测点测斜仪记录列表；说明书CN102606141A3/6页50041图8为本发明实施例一中A检测点和C检测点方向倾斜图；0042图9为本发明实施例一中B检测点和D检测点方向倾斜图；0043图10为本发明实施例二中桩孔多向偏移的模型图；0044图11为本发明实际工作时的测量记录；0045图12为本发明一种桩孔轨迹检测装置的结构框图。具体实施方式0046为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例。

13、对本发明作进一步的详细说明。应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。0047请参考图1，其中，图1为本发明实施例提供的一种桩孔轨迹检测方法流程框图，其步骤包括0048步骤一、在每个预设检测点对应的桩孔1内边缘下放进行多点测量，获取每个检测点2的多个方位角和倾斜角；所述检测点2为在桩孔1周边按照预定距离间隔设置的多个检测点2；0049步骤二、根据每个检测点2的多个方位角和倾斜角，计算每个检测点2对应的桩孔1内边缘下放的轨迹；0050步骤三、根据所述多个检测点2对应的桩孔1内边缘下放的轨迹得出桩孔1轨迹。0051其中，在桩孔1周。

14、边选择的检测点可以是桩孔1的内边缘，也可以是桩孔1的外边缘；在桩孔1内边缘时，可以直接在紧靠桩孔1内边缘下放测斜仪对桩孔1进行测量；在外边缘设置检测点时，需要在对应于桩孔1内找到与检测点相对应的内边缘检测位置；由于桩孔1孔径比较大，所以选择的检测点越多，对桩孔1轨迹检测的越准确。0052每个检测点的下放路径为沿桩孔1内延伸方向，如图3所示，四个检测点2的下放路径21方向，通过对每个检测点的桩孔下放路径21的检测，获得各个下放路径上多个测量点的方位角和倾斜角，然后通过方位角可以判断下放路径的走向，通过倾斜角可以计算下放路径每个测量点的偏移量。0053在得出各个检测点对应桩孔1内边缘下放的轨迹后，。

15、通过将各个检测点的轨迹数据输入到现有的软件处理转换装置中，既可以得出桩孔1实际的轨迹图形，本方法简单易行，测试准确。0054如图2所示，在桩孔1边缘圆弧线上按等弧度设置四个检测点2，四个检测点2为围绕桩孔1周边每隔90做标记，测试时按照标记顺序A、B、C、D的顺序进行测试。选择四个检测点2可以通过检测出测斜仪在相同下降深度下各点的变化情况，得出桩孔1对应该截面的确切三维结构，操作简单，省时省力，测试准确。0055本方案利用多点测斜仪对所述的多个检测点进行检测；多点测斜仪以匀速下降的方式记录各个检测点的多个方位角和倾斜角；当然，也可以用其他测斜仪来对桩孔1各个检测点对应的桩孔内边缘下放路径进行检。

16、测，并获得多个方位角和倾斜角。多点测斜仪采用每秒计时匀速下降的方式记录方位角和倾斜角，方位角判断多点测斜仪的走向即桩孔1的轨迹，倾斜角可计算出每个点的具体位置即偏移量。0056计算各个检测点对应桩孔内边缘下放的轨迹方法是说明书CN102606141A4/6页60057首先，建立三维坐标OXYZ，其中，OXZ为水平面，Y轴垂直向下；在XOY平面中，取Y轴作为基准轴，使Y轴围绕交点O旋转至Y1的角度即为倾斜角；方位角为以正北方设为000，顺时针转一圈后的角度为360；因此正北方000或360正东方090正南方180正西方270。0058其次，将测斜仪在预定的检测点以匀速下降的方式记录方位角和倾斜角。

17、测斜仪测试数据的间隔时间为T，每间隔T秒记录一次方位角和倾斜角；T一般选择为1秒。0059测试获得的数据分为两组，一组为多点测斜仪在桩孔1内部的方位角，通过对方位角的测量得出桩孔1偏移方向。通过对倾斜角的分析得出桩孔1的具体偏移量S。综合考虑可得出桩孔1具体偏移的情况。0060例如实施例一中对倾斜角的分析得出偏移量如下0061桩孔1单向偏移模型如图5所示，其具体计算情况为0062测得的倾斜角为具体偏移量计算如图6。由于第N1时，S1水平位移量为0，所以从第S2开始计算00630064006500660067上式中L1L2L3LNL0068所以0069其中0070SN为第N点测斜仪的水平偏移量，。

18、即为在该测量点孔斜的水平偏移量；0071L为每T秒钟测斜仪往下走的距离；0072为第N次测斜仪测得的倾斜角。0073然后，根据第N个测量点的测斜仪水平偏移量SN、测斜仪下降的距离L以及测斜仪得出的方位角N计算出第N个测量点在三维坐标中确切位置，然后根据检测点的多个测量点的坐标绘制出与每个检测点对应桩孔内边缘下放的轨迹，并用此方法得出其它检测点对应桩孔内边缘下放的轨迹。0074具体测量过程中，需要统计检测点的多个测量点的倾斜角和方位角，以便于找到每个测量点的坐标，如图7所示，图中统计了A检测点上每间隔1秒获得的多个测量点的倾斜角和方位角，以及C检测点上每间隔1秒获得的多个测量点的倾斜角和方位角，。

19、从图7的统计中可分析出，多点测斜仪在A处测量获得的倾斜角逐渐增大，结合方位角可以判断钻孔轨迹偏移方向和偏移量。说明书CN102606141A5/6页70075通过对测试获得的数据进行分析，首先将异常数据例如由于测斜仪触井底产生的井斜异常数据剔除，将计算的结果画出A、C检测点孔倾斜形状如图8所示，S为测量点的偏移量，H为测量点下放的深度；B、D检测点孔倾斜形状如图9所示，S为测量点的偏移量，H为测量点下放的深度；计算最大偏移量是累加起来的结果，综合方位角对桩孔1轨迹方向的判断，可得出桩孔1具体偏移的情况。0076上述是以四个检测点的情况来说明本发明对桩孔轨迹检测方法，当然，也可以选择两个检测点、。

20、三个检测点、五个检测点、六个检测点、八个检测点或者更多检测点都可以实现对桩孔轨迹的检测，其具体操作方法与上述相似，在此不再赘述。0077实施例二，对桩孔1多方向偏移模型如图10所示0078根据桩孔1轨迹偏移方向设定五个转折点，桩孔1从E点处开始偏移，具体偏移量计算如下由图6根据公式可计算得出00790080其中0081SN为第N点测斜仪的水平偏移量，即为在该测量点孔斜的水平偏移量；0082L为每T秒钟测斜仪往下走的距离；0083为第N次测斜仪测得的倾斜角。0084下面以A检测点以及对应的C检测点为例来说明其判断方法如图10所示，多点测斜仪在第一转折点E处，桩孔在A检测点处测量的倾斜角变为0左右。

21、时，对应桩孔C检测点处测量角度发生变化；多点测斜仪在第二转折点F处时，A、C检测点位置测得倾斜角相对变化趋势发生改变，即F处角度变化为A检测点位置倾斜角变大，C检测点位置保持不变；G处A检测点位置倾斜角不变，C检测点处倾斜角变大。以此判断出对应的转折点从而获得相对应的轨迹偏移方向和偏移量。0085实际工作过程中，使用多点测斜仪进行本发明桩孔轨迹检测的操作流程为0086首先将桩孔口周边每隔90做标记，如图2所示，测试时将按照标记顺序A、B、C、D的顺序进行测试；0087然后将测斜仪安装完好，并与旋挖钻机辅卷扬下端连接，然后将其放置孔口标记A处，同时用秒表记录上述准备时间为5分钟因测斜仪准备时间为。

22、5分钟，即000500时开始采集数据；0088最后待时间为000500时开始计时，同时钻机机手操作辅卷扬使测斜仪沿着深孔边缘下放，使之匀速下放到深孔底部，此时记录时间为000557秒，即测斜仪下放时间为57秒，然后操作辅卷扬把测斜仪拉到孔口上；待准备好后开始沿B点下放，这时的开始时间为001055秒开始，重复上述操作，直到将B、C、D点为之测试完成，并记录每次需要的时间，如图11其为每次下放时间记录表，其中每1秒钟测试的井斜数据为需要分析处理的数据。0089利用获得的A、B、C、D的检测数据可以通过上述分析方法得出A、B、C、D各个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹数据，然后将此轨迹数据输入到软。

23、件处理转换装置得出整个桩孔的轨迹数据。说明书CN102606141A6/6页80090本发明实施例还提供一种桩孔轨迹检测装置，如图12所示，包括0091测斜仪，在每个预设检测点对应的桩孔内边缘下放进行多点测量，获取每个检测点的多个方位角和倾斜角；所述检测点为在桩孔周边按照预定距离间隔设置的多个检测点；0092计算装置，根据每个检测点的多个方位角和倾斜角，计算每个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹；根据所述多个检测点对应的桩孔内边缘下放的轨迹得出桩孔轨迹。0093其中，测斜仪通过有线电缆与计算装置连接，并将测得的数据传输给计算装置，并由计算装置计算得出桩孔轨迹。当然，测斜仪也可以通过发送无线信号将。

24、数据传输给计算装置，计算装置通过无线接收器接收测斜仪发送的数据，并计算出桩孔轨迹。0094优选地，所述的测斜仪为多点测斜仪。0095本发明实施例还提供了一种钻机，包括卷扬，还包括如上述的桩孔轨迹检测装置，所述卷扬的端部与所述桩孔轨迹检测装置的测斜仪连接。通过在钻机的卷扬上直接连接测斜仪，然后通过卷扬控制测斜仪匀速下降到桩孔内进行检测，无需其他专业设备，可行性高。0096以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN102606141A1/4页9图1图2图3说明书附图CN102606141A2/4页10图4图5图6说明书附图CN102606141A103/4页11图7图8图9图10说明书附图CN102606141A114/4页12图11图12说明书附图CN102606141A12。