本發(fā)明涉及土建工程領(lǐng)域，特別涉及一種碎石基床注漿飽滿性檢測傳感器及檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

基床是土建工程中的基礎(chǔ)受力承載層，碎石基床更是廣泛的應(yīng)用在鐵路基建或者沉管隧道建設(shè)等工程中，基床注漿飽滿性是評價注漿基床完整性的主要指標之一?；沧{飽滿性對注漿基床的承載力的影響尤其突出，影響基床承載物的結(jié)構(gòu)安全。為控制好基床注漿的飽滿性，碎石基床注漿飽滿性檢測方法應(yīng)運而生。碎石基床注漿飽滿性檢測方法可以準確監(jiān)控注漿飽滿性，指導(dǎo)注漿施工?，F(xiàn)階段后注漿飽滿性控制一般采用觀察法來判斷是否注漿飽滿，即觀察出漿口是否連續(xù)流出性能良好的漿體?；蛘卟捎糜昧抗浪惴?，即提前估算注漿的漿體用量?，F(xiàn)有的后注漿觀察法，雖能夠判斷后注漿施工是否完成，但由于復(fù)雜的施工環(huán)境和水流的影響，在注漿過程中無法保證基床注漿飽滿性，且會造成注漿材料浪費和環(huán)境污染?，F(xiàn)有后注漿檢測用量估算法，雖能夠控制好漿體總用量，但是不夠精準，且會因為復(fù)雜的施工環(huán)境導(dǎo)致漿體外流，達不到注漿飽滿性的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的測量注漿飽滿性精度不夠，進而容易導(dǎo)致材料浪費或者環(huán)境污染的問題，提供一種可以精確檢測碎石基床注漿飽滿性的注漿飽滿性檢測傳感器。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種碎石基床注漿飽滿性檢測傳感器，包括，信號采集器及與該信號采集器連接的平板電容；

所述信號采集器包括介電常數(shù)測量儀，所述介電常數(shù)測量儀通過測量平板電容兩個極板間的介電常數(shù)變化判斷是否有注漿到達該平板電容所在位置。

進一步的，所述檢測傳感器還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述信號采集器連接。

進一步的，所述平板電容的兩個極板為外包環(huán)氧銅極板。

進一步的，所述平板電容兩個極板間的間距大于注漿骨料最大粒徑的1.5倍。

進一步的，所述平板電容極板面積為極板間距平方的1到4倍。

本發(fā)明同時提供一種碎石基床注漿飽滿性檢測系統(tǒng)，包括，

傳感器陣列，由至少一個信號采集器及多個設(shè)置在碎石基床中平板電容構(gòu)成，所述信號采集器包括介電常數(shù)測量儀，所述介電常數(shù)測量儀通過測量各個平板電容兩個極板間的介電常數(shù)變化判斷是否有注漿到達該平板電容所在位置；

信號發(fā)射器，與信號采集器連接，用于將信號采集器處理后的信號通過無線方式發(fā)射出去；

信號處理器，與一信號接收器連接，用于將信號采集器傳送來的各傳感器信號處理分析。

進一步的，所述平板電容處還設(shè)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述信號采集器連接。

進一步的，所述信號處理器中存儲有各種組分注漿的溫度與強度變化對比，其通過溫度傳感器采集到的注漿溫度判斷該注漿的強度變化。

進一步的，所述平板電容的兩個極板為外包環(huán)氧銅極板。

進一步的，所述平板電容兩個極板間的間距大于注漿骨料最大粒徑的1.5倍。

進一步的，所述平板電容極板面積為極板間距平方的1到4倍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過在基床注漿施工中的基床中設(shè)置一個或多個平板電容，采用感應(yīng)平板電容介電常數(shù)變化的方式感應(yīng)各個平板電容處是否有注漿，從而達到感應(yīng)基床中注漿是否飽滿的目的；同時在一些實施方式中，本發(fā)明還通過在平板電容處同時設(shè)置溫度傳感器，根據(jù)感測到的基床中相應(yīng)位置的溫度判斷基床注漿的強度變化，進而根據(jù)基床注漿強度的變化規(guī)劃下一步的工程施工；本發(fā)明不僅保證了后注漿基床的飽滿度，而且能夠監(jiān)控注漿工藝的施工順序，有效減少漿體的浪費和對環(huán)境的污染。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明提供的注漿飽滿性檢測傳感器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明中平板電容具體實施例的正視圖。

圖3為圖2中平板電容的側(cè)視圖。

圖4為圖3中平板電容的俯視圖。

圖5是本發(fā)明提供的注漿飽滿性檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖6是本發(fā)明中注漿飽滿性檢測系統(tǒng)傳感器分布示例圖。

圖7是本發(fā)明中注漿飽滿性檢測系統(tǒng)具體應(yīng)用示例圖。

圖8是某種組分注漿的溫度與強度變化關(guān)系圖。

圖中標記：1-平板電容，11-極板，12-溫度傳感器，13-硬質(zhì)絕緣板，2-信號采集器，3-信號發(fā)射器，4-信號接收器，5-信號處理器，6-碎石基床，7-沉管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實施例1：如圖1所示，本實施例提供一種碎石基床6注漿飽滿性檢測傳感器，包括，信號采集器2及與該信號采集器2連接的平板電容1；

所述信號采集器2包括介電常數(shù)測量儀，所述介電常數(shù)測量儀通過測量平板電容1兩個極板11間的介電常數(shù)變化判斷是否有注漿到達該平板電容1所在位置。因為注漿的介電常數(shù)通常與隨時基床所設(shè)置環(huán)境的主要介質(zhì)的介電常數(shù)不同，比如，設(shè)置在陸地上的碎石基床6，其環(huán)境介質(zhì)為空氣，其介電常數(shù)通常為1左右，而設(shè)置在海底用于沉管7隧道的碎石基床6，其環(huán)境介質(zhì)為海水，其介電常數(shù)通常在81左右，而注漿（主要組分為混凝土，其具體組分根據(jù)需要不同而不同）的介電常數(shù)通常在8左右；這樣，將本實施例提供的注漿飽滿性檢測傳感器均勻或隨機的設(shè)置隨時基床的各個位置，通過測量傳感器所在位置的介電常數(shù)的變化來判斷注漿是否到達該傳感器所在位置，由于，該注漿飽滿性檢測傳感器在使用時是均勻或隨機設(shè)置在整個碎石基床6中的，因此其設(shè)置的數(shù)量越多，則測量結(jié)果越精確，理論上，所有的傳感器位置均反饋其介電常數(shù)為注漿的8時（該介電常數(shù)會由于注漿具體組分的不同而稍有變化，具體值可通過提前測量獲?。?，認為碎石基床6注漿飽滿。

優(yōu)選的，本實施例中，所述平板電容1的兩個極板11為外包環(huán)氧銅極板11。同時，優(yōu)選的，所述平板電容1兩個極板11間的間距大于注漿骨料最大粒徑的1.5倍，以保證注漿中最大粒徑的谷粒也能進入極板11之間，從而順利完成測量；所述平板電容1極板11面積為極板11間距平方的1到4倍，本實施例中，所述極板11為正方形（當然該極板11也可以根據(jù)需要設(shè)置為圓形、菱形、正方形、六邊形或其他任何和應(yīng)用場景匹配的形狀），即，該正方形極板11的邊長為兩個極板11間距的1到2倍，此時，本實施例提供的注漿飽滿性檢測傳感器的測量效果最佳。

實施例2：如圖2至圖4所示，本實施例同樣提供一種碎石基床6注漿飽滿性檢測傳感器，與實施例1不同點在于，本實施例中，所述檢測傳感器還包括溫度傳感器12，所述溫度傳感器12與所述信號采集器2連接；具體的，本實施例中，所述平板電容1的兩個極板11可選的豎直設(shè)置在一硬質(zhì)絕緣板13上，所述溫度傳感器12同樣設(shè)置在所述硬質(zhì)絕緣板13上，一些實施例中，所述溫度傳感器12同樣設(shè)置在該硬質(zhì)絕緣板13上，優(yōu)選的，如圖3、圖4所示，該溫度傳感器12設(shè)置在所述硬質(zhì)絕緣板13位于極板11之間的位置上，這樣可以將平板電容1和溫度傳感器12集成為一體，同時盡可能的減小它的體積。

眾所周知的是，在同一環(huán)境條件下（同一環(huán)境條件是指同一環(huán)境介質(zhì)空氣、淡水、海水，同一溫度、同一壓力等）中，固定組分的注漿固化過程中時間-強度變化關(guān)系是固定的，但是當環(huán)境條件發(fā)生變化時，其強度-時間的關(guān)系就會發(fā)生變化，因此我們不容易簡單的根據(jù)時間判斷注漿的強度，但是對于工程施工來說，需要經(jīng)過注漿的隨時基床到達一定強度才能進行下一步施工；因此準確判斷注漿的強度變化對施工流程非常重要；如圖8所示，我們發(fā)現(xiàn)對于固定組分的注漿來說，其固化過程中的溫度-強度變化關(guān)系受環(huán)境條件影響較小，因此我們通過在檢測傳感器中設(shè)置溫度傳感器12，進而在注漿完成后檢測基床中各個位置注漿溫度的變化來判斷注漿強度的變化；圖8是某種組分注漿的溫度-強度關(guān)系圖，從中我們可以看出，在注漿升溫過程中，注漿強度隨溫度的提升而加強，直至注漿達到最高溫度后，注漿強度進一步增強；通過提前實驗獲取固定組分注漿固化過程中溫度與強度的關(guān)系圖，并在注漿實際使用時獲得其各個部分的實時溫度，我們可以規(guī)范施工流程，判斷何時進入下一施工流程（如某種組分的注漿，我們一般認為在其達到最高溫度后三天，其強度可滿足下一步的施工要求），既保證了施工安全，也最大程度的節(jié)約了施工時間。

實施例3：如圖5至圖7所示，本實施例提供一種碎石基床6注漿飽滿性檢測系統(tǒng)，包括，

傳感器陣列，由至少一個信號采集器2及多個設(shè)置在碎石基床6中平板電容1構(gòu)成，所述信號采集器2包括介電常數(shù)測量儀，所述介電常數(shù)測量儀通過測量各個平板電容1兩個極板11間的介電常數(shù)變化判斷是否有注漿到達該平板電容1所在位置；

信號發(fā)射器3，與信號采集器2連接，用于將信號采集器2處理后的信號通過無線方式發(fā)射出去；

信號處理器5，與一信號接收器4連接，用于將信號采集器2傳送來的各傳感器信號處理分析。

因為注漿的介電常數(shù)通常與隨時基床所設(shè)置環(huán)境的主要介質(zhì)的介電常數(shù)不同，比如，設(shè)置在陸地上的碎石基床6，其環(huán)境介質(zhì)為空氣，其介電常數(shù)通常為1左右，而設(shè)置在海底用于沉管7隧道的碎石基床6，其環(huán)境介質(zhì)為海水，其介電常數(shù)通常在81左右，而注漿（主要組分為混凝土，其具體組分根據(jù)需要不同而不同）的介電常數(shù)通常在8左右；具體的，如圖5所示，本實施例中，傳感器陣列中的平板電容1均勻的設(shè)置隨時基床的各個位置（也可隨機非均勻的設(shè)置），通過測量各個平板電容1所在位置的介電常數(shù)的變化來判斷注漿是否到達該位置，由于，各個平板電容1是均勻設(shè)置在整個碎石基床6中的，因此其設(shè)置的數(shù)量越多，則測量結(jié)果越精確，理論上，所有的傳感器位置均反饋其介電常數(shù)為注漿的8時（該介電常數(shù)會由于注漿具體組分的不同而稍有變化，具體值可通過提前測量獲取），認為碎石基床6注漿飽滿達到要求。

優(yōu)選的，本實施例中，所述平板電容1的兩個極板11為外包環(huán)氧銅極板11。同時，優(yōu)選的，所述平板電容1兩個極板11間的間距大于注漿骨料最大粒徑的1.5倍，以保證注漿中最大粒徑的谷粒也能進入極板11之間，從而順利完成測量；所述平板電容1極板11面積為極板11間距平方的1到4倍，本實施例中，所述極板11為正方形（當然該極板11也可以根據(jù)需要設(shè)置為圓形、菱形、正方形、六邊形或其他任何和應(yīng)用場景匹配的形狀），即，該正方形極板11的邊長為兩個極板11間距的1到2倍，此時，本實施例提供的注漿飽滿性檢測傳感器的測量效果最佳。

具體的，一些應(yīng)用場景中，如圖6所示的海底沉管7隧道工程中，碎石基床6設(shè)置在海底，并作為后續(xù)沉管7的基床，將傳感器陣列中的各個平板電容1均勻的設(shè)置在海底碎石基床6的各個位置，并在碎石基床6的某一位置上設(shè)置一信號采集器2，該信號采集器2負責與各個平板電容1有線連接（個別實施例中，如果可以為每個平板電容1設(shè)置單獨的電源和無線發(fā)射裝置，也可以實現(xiàn)信號采集器2與各平板電容1的無線連接），信號采集器2負責不斷采集各個平板電容1的電容值，以檢測每個平板電容1間的介電常數(shù)變化，信號采集器2還負責將各個平板電容1傳來的模擬電容值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并通過無線信號發(fā)射器3將其傳出；同樣的，在遠處，如海面船上或沉管7上某位置，可設(shè)置帶有無線信號接收器4的信號處理器5，信號處理器5中存儲有特定組分注漿的介電常數(shù)值或與該介電常數(shù)對應(yīng)的其他參數(shù)值，信號處理器5通過將從各個平板電容1處獲取的數(shù)值與預(yù)存值進行比較后，利用一顯示裝置或者采用其他方式向用戶直接展示注漿結(jié)果，展示方式如可以是，列表，列表中標注各個平板電容1編號及其實時介電常數(shù)值，也可以是圖像，圖形為基床2D或3D圖像，并在圖像中顯示各個平板電容1位置，采用不同顏色表示注漿效果，如紅色表示注漿未到達相應(yīng)位置，綠色表示注漿已到達相應(yīng)位置。

實施例4：與實施例3不同點在于，本實施例中所述檢測傳感器還包括溫度傳感器12，所述溫度傳感器12與所述信號采集器2連接。

具體的，本實施例中，所述平板電容1的兩個極板11可選的豎直設(shè)置在一硬質(zhì)絕緣板13上，所述溫度傳感器12同樣設(shè)置在所述硬質(zhì)絕緣板13上，一些實施例中，所述溫度傳感器12同樣設(shè)置在該硬質(zhì)絕緣板13上，優(yōu)選的，如圖3、圖4所示，該溫度傳感器12設(shè)置在所述硬質(zhì)絕緣板13位于極板11之間的位置上，這樣可以將平板電容1和溫度傳感器12集成為一體，同時盡可能的減小它的體積。

眾所周知的是，在同一環(huán)境條件下（同一環(huán)境條件是指同一環(huán)境介質(zhì)空氣、淡水、海水，同一溫度、同一壓力等）中，固定組分的注漿固化過程中時間-強度變化關(guān)系是固定的，但是當環(huán)境條件發(fā)生變化時，其強度-時間的關(guān)系就會發(fā)生變化，因此我們不容易簡單的根據(jù)時間判斷注漿的強度，但是對于工程施工來說，需要經(jīng)過注漿的隨時基床到達一定強度才能進行下一步施工；因此準確判斷注漿的強度變化對施工流程非常重要；如圖8所示，我們發(fā)現(xiàn)對于固定組分的注漿來說，其固化過程中的溫度-強度變化關(guān)系受環(huán)境條件影響較小，因此我們通過在檢測傳感器中設(shè)置溫度傳感器12，進而在注漿完成后檢測基床中各個位置注漿溫度的變化來判斷注漿強度的變化；圖8是某種組分注漿的溫度-強度關(guān)系圖，從中我們可以看出，在注漿升溫過程中，注漿強度隨溫度的提升而加強，直至注漿達到最高溫度后，注漿強度進一步增強；通過提前實驗獲取固定組分注漿固化過程中溫度與強度的關(guān)系圖，并在注漿實際使用時獲得其各個部分的實時溫度，我們可以規(guī)范施工流程，判斷何時進入下一施工流程（如某種組分的注漿，我們一般認為在其達到最高溫度后三天，其強度可滿足下一步的施工要求），既保證了施工安全，也最大程度的節(jié)約了施工時間。