JJC1E灌注桩孔径检测系统.docx

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JJC1E灌注桩孔径检测系统

JJC-1E型

灌注桩孔径检测系统

使用说明书

上海昌吉地质仪器有限公司

一、概述……………………………………………………………3

二、主要技术指标和参数…………………………………………3

三、系统组成………………………………………………………4

四、工作原理………………………………………………………7

1、地面控制箱工作原理………………………………………7

2、井径/井斜测量原理………………………………………8

3、沉渣/井斜测量原理………………………………………10

4、自动排缆绞车工作原理…………………………………10

五、操作说明………………………………………………………12

1、仪器连接方法……………………………………………12

2、井径标定方法……………………………………………13

3、扶正器调整………………………………………………13

4、深度修正…………………………………………………14

5、现场布置…………………………………………………14

6、操作步骤…………………………………………………14

⑴垂直度检测………………………………………………14

⑵孔径检测…………………………………………………15

⑶沉渣检测…………………………………………………16

六、检测软件操作说明……………………………………………17

1、软件介绍…………………………………………………17

2、软件安装…………………………………………………17

3、USB驱动安装……………………………………………18

4、仪器标定…………………………………………………21

5、测量操作步骤……………………………………………22

6、文件打印…………………………………………………29

7、资料整理…………………………………………………31

七、仪器保养和故障检修…………………………………………32

1、仪器保养…………………………………………………32

2、常见故障检修……………………………………………32

3、注意事项…………………………………………………33

八、仪器成套及技术文件…………………………………………34

本仪器为高精度精密测量仪器，

使用前请务必仔细阅读本说明书，谨慎操作！

一、概述

JJC-1E型灌注桩孔径检测系统是为钻孔灌注桩的成孔质量检测而开发的专用设备。

它经历了JJC-1A、JJC-1B、JJC-1C、JJC-1D四代的发展，充分考虑施工现场的工作环境及施工要求，操作简单实用，测量精度进一步得到提升，完全适合灌注桩成孔检测的要求。

本系统由JJC-1E型地面控制箱、JJY-6型井径/井斜测量探管、JNC-2型沉渣/井斜测量探管、JC-100型自动排缆绞车及井口滑轮等部分组合而成。

本系统是在JJC-1D灌注桩孔径检测系统基础上重新开发而成，主要特点是：

●井下测量探管完全数字化；

●井下探管采用全不锈钢材质；

●自动排缆绞车；

●井径/井斜和沉渣/井斜探管合二为一方便测量；

●井径测量误差减小至5毫米；

●地面控制箱自动判断井下探管类型；

●操作软件适合WINXP/WINVISTA/WIN7操作系统；

●是已被广泛应用、深受用户欢迎的JJC-1D灌注桩孔径检测系统的更新换代产品，可大大提高工程检测工作的效率和质量。

二、主要技术指标和参数

1、孔径测量范围：

Ф500mm～Ф1600mm。

2、孔径测量误差：

≤±5mm。

3、垂直度检测：

测量范围0°～10°；

分辨率°；

测量误差≤±°。

4、沉渣厚度检测：

井下探管直径：

Ф40mm；

电极间距:

20mm±0.5mm；

电阻率测量误差:

≤5%。

5、绞车指标：

电缆长度（深度）：

100m（可根据用户配置）；

电缆拉力：

≥（拉断力）；

绞车速度：

　　　　10m/min；

深度指示误差：

≤1‰；

绞车重量：

50kg；

电机功率：

550W；

体积（长×宽×高）：

600mm×450mm×350mm，手摇高度600mm；

控制方式：

倒顺开关；

排缆方式：

具有自动排缆、手摇功能。

6、工作温度：

测量探管0℃～50℃；

地面仪器-10℃～45℃。

7、相对湿度：

＜85%。

8、整机工作电源：

AC（220V±10%）、50Hz。

三、系统组成

JJC-1E灌注桩孔径检测系统由下列组件构成:

1、JJC-1E型地面控制箱（见图1-1）

①机箱锁扣

②机箱盖

③光脉冲连接插口

④与计算机通讯RS232接口

⑤电源开关

⑥机箱把手

⑦机箱提手

⑧电源插口

⑨接地插口

⑩绞车连接插口或直连仪器探管图1-1

工作时，为保护地面控制箱和方便操作，特制了机架，专门放置控制箱和小工具等，见图1-2所示。

笔记本电脑

地面控制箱

控制箱机架

图1-2

2、JJY-6型井径/井斜测量探管（见图2）

①快速接口①

②密封筒——仪器电子线路腔体②

③测量腿活动关节③

④压力补偿器④

⑤测量腿⑤

⑥井径标定器⑥

3、JNC-2型沉渣/井斜测量探管（见图3）

①快速接口

②仪器电子线路腔体

③电极系图2

④取样器

④③②①

图3

4、JC-100型自动排缆绞车、井口滑轮（图4）

①手持式控制器⑤⑥⑦⑧⑨

②自动排缆微调

③电动机①

④井口滑轮组件②

⑤手动刹车③

⑥绕线轴④

⑦自动排缆装置

⑧脉冲发生器

⑨快速接头

图4-1

工作时，考虑到工地上地面条件较差，为保护绞车特制了机架，专门放置绞车，见图4-2所示。

绞车

机架

图4-2

5、井径标定器

如图2⑥所示，井径标定器作为一个标准组件，在工作一段时间或调整井径仪后可以对井径仪进行标定，保证井径仪处于一个正确的工作状态。

6、相关的连线

①地面控制箱电源线

②绞车信号连接线

③光脉冲深度连接线

④RS232转USB转换器

⑤接地线

⑥四芯信号短接线

⑦绞车电源线

⑧绞车控制器

7、笔记本电脑（选配件）

要求具有RS232或USB接口，具备WINXP或WINVISTA或WIN7操作系统。

四、工作原理

1、地面控制箱工作原理（JJC-1E地面控制箱见图1）

⑴JJC-1E地面控制箱是以单片机为核心构成的供电、信号采集和数据处理的装置。

它主要由电源模块、RS485串行接口、单片机控制电路、计数电路等组成，电路框图如图5所示。

⑵电源模块主要将市电220V交流电转换成稳定的直流电源，供本机和井下测量探管使用，它输出+24V、+12V和+5V三组直流电源。

⑶RS485串行接口负责井下测量探管与单片机通讯，传输测量结果以及主机发送的功能命令和参数。

⑷单片机控制电路板完成测量数据和测量深度的采集、发送功能命令和参数、并将结果传送给笔记本电脑。

⑸计数电路完成测量深度的转换，并提供给单片机控制电路。

⑹RS232串行接口用与地面控制箱与笔记本电脑的连接，完成单片机控制电路与笔记本电脑的通讯（如笔记本电脑无RS232接口时需使用RS232转USB转换器转接并在电脑上安装USB转换驱动程序）。

2、井径/井斜测量原理（JJY-6型井径/井斜测量探管见图2）

⑴快速接头①用来连接下井电缆，整个仪器重量全部由下井电缆承受，并提供电源、传输数据和测量命令。

⑵密封筒②内装有测量机构、井斜测量模块及电子线路，其下端的压力补偿器④采用耐油橡胶制成，且与密封筒②贯通，其中注满变压器油，仪器在井下时，虽测量腿会扩张和收缩但因内外压力始终保持平衡，泥浆不会侵入密封筒内，保证传感器正常工作。

⑶仪器有四条测量井径大小的测量腿⑤，平时被束缚盒收紧，仪器下井时将束缚盒沉到开腿盒底部，测量腿被开腿盒约束，到达井底时可被打开（详见操作说明）。

⑷四个直线传感器能检测出井径测量腿在两个正交方向变化，经放大器放大后计算出孔径值的实际变化量。

原理框图如图6，其中1、2、3、4是与4条测量腿相连的直线传感器。

⑸特殊的制造工艺保证了井径（D）与测量信号△V成线性函数关系。

⑹孔径计算公式：

△V＝△V1+△V2+△V3+△V4；

孔径值Ｄ＝Ｄ0＋△VK0Ｄ0—起始孔径（常数）

Ｋ0—仪器常数，由标定得出

⑺井径/井斜测量探管原理框图如图7所示

⑻井斜测量采用二维重力加速度计传感器，其电压输出值大小与传感器倾斜的角度呈现性关系。

倾斜计算公式为：

顶角值α=tg-1（√（X-X0）2+（Y-Y0）2/K）

X、Y：

正交的二维传感器信号；

X0、Y0、K：

仪器常数。

⑼仪器常数X0、Y0是在井斜仪校正台上标定后确定的，当仪器维修后，或受撞击误差大于±°需重新返厂标定。

3、沉渣/井斜测量原理（JNC-2型沉渣/井斜测量探管见图3）

图8

⑴钻孔灌注桩泥浆多为钻机钻进过程中自然形成，它的粘度和含砂量决定于土层的性质及破碎程度和循环处理的工艺，这些都会造成桩孔中泥浆的不均匀，尤其是桩孔底部未被完全破碎的土块及含砂量大、胶体率差的泥浆都会被大量沉淀下来，在孔底，比重较大的泥浆与上部颗粒悬浮较好的泥浆之间存在着较明显的电特性差异。

⑵本仪器采用电阻率法，在泥浆中由仪器提供一个不受土层影响的交变电场，测量此时的泥浆电阻率，均匀泥浆电阻率为一恒值而在沉渣界面上电阻率会发生变化，测量电阻率随深度的变化，经计算作图可利用曲线的拐点确定沉渣的厚度。

⑶沉渣/井斜测量探管原理框图如图9所示

⑷井斜测量采用二维重力加速度计传感器，其电压输出值大小与传感器倾斜的角度呈现性关系。

倾斜计算公式为：

顶角值α=tg-1（√（X-X0）2+（Y-Y0）2/K）

X、Y：

正交的二维传感器信号；

X0、Y0、K：

仪器常数。

⑸仪器常数X0、Y0是在井斜仪校正台上标定后确定的，当仪器维修后，或受撞击误差大于±°需重新返厂标定。

4、自动排缆绞车工件原理（JC-100型自动排缆绞车和井口滑轮见图４）

⑴JC-100型自动排缆绞车设计轻巧、操作新颖方便，具有自动排缆、深度计数功能。

⑵采用铝合金材料框架整体重量较轻，绞车具有深度采样装置，电缆每移动一米，滑轮转动三圈。

光电脉冲发生器随着滑轮一起转动，深度脉冲信号传送到地面控制箱处理后发送到计算机作深度显示。

⑶绞车采用　七芯电缆，六根缆芯可用作传输测井信号芯线（现用4根2根备用），另一根为拉力加强芯，拉力可达。

⑷绞车上配有四芯的集流环，采用特殊合金制成，连接可靠无须维护。

⑸井口滑轮装在由二条铝合金槽钢组成的井口支架上（槽钢由铝合金板用螺栓装配而成，不用时可以拆成单件以便运输），能使电缆在孔的中心顺利下放。

⑹下井时只须把绞车的快速接接头与井下仪器快速接口的4芯航空插头正确对接，拧上螺母，电缆即可与井下仪器连成一体。

⑺绞车的操控采用倒顺开关手柄，操作时应密切注意绞车的工作情况，如有不测情况发生请即刻切断电源，并拉下手刹装置。

⑻绞车具有手摇功能，在断电时或需要不同转速时可以采用手摇方式。

尤其要沉渣测量时需要使用手摇功能。

⑼绞车必须使用带漏电保护开关的电源，以防漏电。

切记！

五、操作说明

1、仪器连接方法

⑴如图10所示，连接电源线、接地线、RS232插座连接笔记本电脑RS232串口或用转接器连接USB端口、光脉冲插座与绞车的光电脉冲发生器连接、绞车插座与绞车电缆集流环插座连接、电缆的快速接头与井下探管连接。

绞车的电源线必须连接至带漏电保护开关的电源。

⑵接通电源，打开仪器面板电源开关，仪器将处于测量准备状态。

图10

2、井径标定方法

⑴标定时仪器的连接可以无须连接自动排缆绞车，直接用一根配套的短接线将井径仪与地面控制箱的绞车插座相连。

⑵其它连接如图10所示。

⑶将井径仪置于井径标定器上，并将测量腿放置在欲标定尺寸的最大位置。

⑷打开JJC-1E型灌注桩孔径检测系统软件，在主界面上按仪器标定按钮。

⑸按开始按钮。

⑹在输入值窗口输入当前测量腿在井径标定器上的尺寸，待电压值窗口数据稳定后按回车键保存数据。

⑺移动测量腿在在井径标定器上的位置。

⑻按从最大尺寸逐渐到最小尺寸，然后再从最小尺寸逐渐到最大尺寸的规则重复以上二条过程，直至采样回到第一个位置并完成采样数据，按停止按钮结束采样。

⑼按验证按钮，移动测量腿可对数据加以验证，如果正确则按主菜单按钮返回主界面，如果有误可重新标定，直至正确。

3、扶正器调整

扶正器基座在出厂前已经经过调整，请勿轻易调整。

经过一段时间使用或仪器经激烈碰撞后应验证和调整扶正器基座位置准确性。

其方法如下

1将井径/井斜测量探管上下均安装好200毫米的扶正器

⑵连接测井电缆后，利用电缆将安装好扶正器的仪器悬吊起来，悬吊点需离仪器接头1米以上。

⑶在上扶正器上四个螺钉位置分别悬挂吊锤，并观察锤线与下扶正器的位置。

⑷调整上扶正器的四个固定螺丝，使锤线与下扶正器之间的距离小于1.5毫米，并上紧螺丝。

⑸分别调整正交的四个方向上下扶正器的锤线离小于1.5毫米，就可以保证仪器零位误差小于度。

此时仪器的读数可以不为零。

⑹仪器读数在正常测量时，软件会自动修正吊零时的零位值。

4、深度修正

⑴在首次使用本系统前应作一次深度显示值的修正。

⑵用钢卷尺量取电缆记号到深度特殊标志（5米）的距离，在负重情况下再在距深度特殊标志45米处再作一处电缆记号，那么这一电缆记号就是50米深度标记。

⑶当在实际下放测量探管的过程中，在放到这一电缆记号时如果深度显示值不为50米时表明电缆与滑轮配合有偏差，将需要加以修正。

⑷修正系数K=实际丈量值/深度显示值×K0。

（K0为当前深度修正系数）

⑸在软件的主菜单中点选仪器标定按钮，在孔深系数框中输入K值后回车确认后退出即可。

⑹输入K值后可再次下放测量探管以复验深度的准确性。

⑺仪器久置不用后在使用前宜再修正一次。

5、现场布置

⑴妥善置放井口架；将井口滑轮置于钻孔中心并固定，

⑵绞车安置应正对井口架中心线上且离井口一定距离（稍远一点为好）。

⑶利用带漏电保护开关的拖线盘将交流220V电源引至测量地点。

注意电源应有良好接地，如接地不佳，可将所配接地棒置于泥浆池内，并将引线夹在拖线盘上接地以防触电。

⑷电缆快速接头中两只“O”型圈应抹少许黄油，再与井径/井斜探管或沉渣/井斜测量探管连接，注意4芯航空插头的槽与键一定要对齐才能拧紧螺母。

⑸按图10连接井下探管、绞车、地面控制箱和笔记本电脑。

6、操作步骤

⑴垂直度检测

a、二种测量探管均能测量垂直度，沉渣/井斜测量探管用于钻杆中测量，大口径测量时使用井径/井斜测量探管

b、将绞车快速密封接头与井径/井斜或沉渣/井斜测量探管对接，并将测量探管放入井口。

c、开动绞车下放测量探管，当电缆上特殊标志下到钻进深度起算面时停止下放，井径/井斜测量探管默认为5m。

使用沉渣/井斜测量探管请改为4.4m。

d、打开地面控制箱电源。

e、并打开JJC-1E型灌注桩孔径检测系统软件，从软件主菜单窗体进入资料设置窗体，建立工程后（如已建立则跳过）输入检测桩号、设计孔深、设计孔径和检测人，并选择垂直度检测后按确定按钮进入垂直度检测窗体（详细见检测软件操作说明）。

f、软件默认扶正器的外径为200mm,如果扶正器为其它尺寸请在仪器与孔壁间距输入框中输入修正值（孔半径-扶正器半径，单位为毫米）。

g、如果孔深有误请在设计孔深输入框中输入正确值，单位为米。

h、按开始测量按钮，输入深度显示值预置为（与电缆上特殊标志对应）。

i、在此深度作井斜仪顶角零度值校验。

j、当测量探管稳定后，按测顶角值按钮，如数据稳定（可多次按测顶角值按钮）请按存顶角值按钮保存当前的孔深度值和顶角值数据，仪器将第一点测量位置修正为0度。

k、下放测量探管至下一个测量位置（一般每间隔5米测量一次）。

l、循环执行以上二条，直至孔底测量完最一个数据后按停止测量按钮。

m、井下测量探管下放深度应在到达孔底前2米终止，以免较厚的泥浆影响测量结果（如在钻杆内测量，终止深度应提前5米，以免井下测量探管卡在钻头内）。

n、测量结束时，软件将最后一个测点值顺延到终孔深度。

o、软件将自动计算偏心距、垂直度、存储垂直度测量资料。

p、按孔径检测按钮可直接进入孔径检测窗体。

如果此时采用沉渣/井斜测量探管可以按沉渣检测按钮直接进入沉渣检测窗体

⑵孔径检测

a、如果先测量垂直度请在完成垂直度检测后按孔径检测按钮转至孔径检测窗体并从第f步开始执行。

b、将绞车快速密封接头与井径测量探管对接，并将井径测量探管放入井口。

c、开动绞车下放测量探管，当电缆上特殊标志下到钻进深度起算面时停止下放，默认为5.00m。

d、打开地面控制箱电源。

e、打开JJC-1E型灌注桩孔径检测系统软件，从软件主菜单窗体进入资料设置窗体，建立工程后（如已建立则跳过）输入检测桩号、设计孔深、设计孔径和检测人，并选择孔径检测后按确定按钮进入孔径检测窗体。

f、按开始测量按钮，输入当前测量探管的深度和终止深度（默认3米）。

g、此时孔径文本框出现孔径数值,其值约为开腿盒的直径。

h、开动绞车下放测量探管，此时将显示深度的变化。

当测量探管到达孔底时，绞车电缆就会松弛。

适当上提测量探管将电缆收紧绷直。

i、再适当放松电缆，并在井口手动快速上提电缆，泥浆的阻力将使开腿盒与测量腿脱开，测量腿随即自动弹开并贴住孔壁。

j、在测量腿未打开前，孔径框中显示测量腿束缚状态孔径值，当测量腿弹开时显示值将大于束缚状态孔径值（注意：

当孔底泥浆太厚时，测量腿扩张不到孔壁，测量孔径值就可能小于设计值），如果仍然显示为测量腿束缚状态孔径值请重复上条，直至测量腿打开。

k、开动绞车收紧电缆，按开始上测按钮，开动绞车提升测量探管开始上测。

l、软件将自动记录孔径-深度曲线，直到仪器被提升到孔口为止。

m、当深度值小于预置的终止深度值加3米时系统开始报警（例：

预置终止深度值为5米时，系统在8米处开始报警），提醒现场人员注意安全并作好停止上提测量探管的准备。

n、在终止深度到达时，停止上提测量探管，按停止测量按钮结束测量，当深度为3.00米时系统自动停止记录。

o、从孔中提出测量探管，冲洗并擦干测量探管卸下电缆快速接头，抹上黄油备用。

⑶沉渣检测

a、如果先测量垂直度请在完成垂直度检测后按沉渣检测按钮转至沉渣检测窗体并从第f步开始执行。

B、将绞车快速密封接头与沉渣/井斜测量探管对接，并将测量探管放入井口。

c、开动绞车下放测量探管，当电缆上特殊标志下到钻进深度起算面时停止下放，默认为4.40m。

沉渣/井斜测量探管其测量点位置比井径仪高0.5m，当电缆上特殊标志下到钻进深度起算面其实际深度应为4.40m。

d、打开地面控制箱电源。

e、打开JJC-1E型灌注桩孔径检测系统软件，从软件主菜单窗体进入资料设置窗体，建立工程后（如已建立则跳过）输入检测桩号、设计孔深、设计孔径和检测人，并选择沉渣检测后按确定按钮进入沉渣检测窗体（详细见检测软件操作说明）。

f、按沉渣测量窗体中开始测量按钮，开动绞车，下放沉渣/井斜测量探管到孔底，此时电缆发生松弛现象。

g、下测时观察视电阻率值变化范围，选取合适的测量量程或图形放大倍数。

h、提升电缆1～2米，抓住绞车的刹车把手，并将绞车置于手摇状态，突然松开刹车把手，让沉渣/井斜测量探管自由下落，穿透沉渣层达到原土层。

i、按沉渣测量窗体开始上测按钮，缓慢摇动绞车（约1米/分）提升电缆，开始上测。

j、注意当探头插入原土层提升困难时，不要强制手摇提升，应施加外力协助缓慢提升电缆，否则绞车转动部分可能损坏

k、软件将自动记录泥浆视电阻率-深度曲线。

直到仪器上测至自动结束测量，或在小时根据检测曲线手动按停止测量按钮结束测量。

l、根据泥浆视电阻率-深度曲线判断沉渣厚度。

m、如需打印资料可连接打印机现场打印报表数据。

n、将绞车恢复电动状态，关闭地面控制箱电源。

o、从孔中提出测量探管，冲洗并擦干测量探管，卸下电缆快速接头，抹上黄油备用。

六、检测软件操作说明

1、软件介绍

本软件主要用于灌注桩孔径检测系统的现场测试及资料管理工作，其中包括仪器的标定和灌注桩孔的孔深、孔径测量、垂直度测量、沉渣厚度测量、桩孔曲线资料打印等功能。

2、软件安装

打开所附光盘中的“JJC-1E灌注桩安装程序”文件夹。

运行文件，安装到所指定的路径中。

将光盘中的“KJCLXS”文件夹中的文件复制到软件安装到电脑中相应的文件夹中。

3、USB驱动安装

⑴首先将USB插口插到电脑的USB接口上。

⑵用管理员身份登录windows，将驱动光盘放入光驱，弹出自动运行界面：

（如图11,亦可双击光盘上的autorun文件到此界面）

选择简体中文版

选择USBTORS232Converter（如图12）

点击左边侧的安装驱动，若弹出此驱动没有微软数字签字，点击“继续”即可完成驱动的安装。

（如图13）

⑶Windows设置：

桌面—->我的电脑—->右键选择属性—->硬件—->设备管理器—->找到端口prolificUSB-to-SerialConmmPort—->右键选择属性—->端口设置—->高级—->COM端口号，选择com1，确定后按系统提示重启电脑即可使用。

（如图14，15，16，17）

4、仪器标定

打开JJC-1E型灌注桩孔径检测系统软件（运行桌面或开始菜单“JJC-1E型灌注桩.EXE”文件快捷方式进入程序），进入主菜单，如图18所示。

按主菜单的仪器标定按钮进入仪器标定窗体。

如图19所示。

⑴孔径标定

a、将仪器置于标定架上，连接好仪器，机箱，电脑，打开机箱电源。

b、选择仪器编号（默认1号仪器，配多台仪器时需选择，仪器编号自定，测量时要根据标定时的编号选择对应的仪器），按本窗体开始按钮，在输入值窗口输入当前测量腿在井径标定器上的尺寸，待电压值窗口数据稳定后按回车键保存数据。

c、依次按从最大尺寸逐渐到最小尺寸，然后再从最小尺寸逐渐到最大尺寸的规则重复以上条过程，直至采样回到第一个位置并完成采样数据（采样点不小于3个，采样点范围应覆盖要测量的标准孔径值），按停止按钮结束采样。

d、如在标定过程中某一输入的孔径值或该测点的测量值不正确，按清除按钮，可清除此错误值。

待所有取值全部输入完成后，按停止按钮停止采样，软件自动计算并存储参数。

e、按验证按钮“验证值”文本框中显示的是仪器的测量值（机箱刚开机或重新启动时，按此按钮可读取孔径数据，如已有数据显示，不需再按此按钮），依次选取几个标准孔径值，如实测值均在误差范围内，可认定仪器通过标定。

f、如配有外加测量腿选择“外加测量腿”中的“是”，按参数输入按钮根据提示依次输入扩展腿参数值（出厂已设置好无需自行设置，如另外单独购买，可联系厂家咨询参数设置值，再自行输入）。

按验证按钮“验证值”文本框中显示的是连接外加测量腿