CN107817830A - 海上深层水泥土搅拌次数与升降速度自动匹配方法 - Google Patents

Abstract

海上深层水泥土搅拌次数与升降速度自动匹配方法，其特征在于，首先，给出自动匹配算法的控制模型：根据施工要求一般要求单位长度的搅拌次数N≥N_S，即其中D为桩的长度，l为搅拌翼上下往返次数，R为搅拌翼转速，V为绞车升降速度，n为参与搅拌的搅拌翼个数。即当d≥D‑b时，其中d为处理机的深度，此时 当d<D‑b时，进一步提出的海上深层水泥土搅拌船处理机搅拌次数N与升降速度V控制方法对两个参数的控制，既相互影响又相对独立。

Description

海上深层水泥土搅拌次数与升降速度自动匹配方法

技术领域

本发明属于海洋地基处理工程技术领域，具体涉及一种海上深层水泥土搅拌船处理机搅拌次数与升降速度自动匹配技术。

背景技术

深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。深层搅拌桩施工是使用搅拌翼将水泥浆和软土强制拌和，搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度也超高。但是搅拌次数越多，施工时间也越长，工效也越低。如何通过有效地控制处理机搅拌次数与升降速度，以此来确保深层水泥搅拌桩的成桩质量，确保软基处理的效果是我们在工程实践中探索的一个课题。

在传统的施工过程中，对搅拌次数与升级速度的控制只有手动模式，只能凭借操作者的经验手动操作与设计值进行匹配。手动操作既不精确，响应时间又比较长，如果遇到突发情况，不能及时调整搅拌次数与升降速度，既影响搅拌桩的成桩质量，又影响施工效率。

发明内容

本发明目的为解决海上深层水泥土搅拌船有效地控制处理机搅拌次数与升降速度技术问题，以此来确保深层水泥搅拌桩的成桩质量，确保软基处理的效果。

海上深层水泥土搅拌次数与升降速度自动匹配方法，其特征在于，

首先，给出自动匹配算法的控制模型：根据施工要求一般要求单位长度的搅拌次数N≥N_S，即其中D为桩的长度，l为搅拌翼上下往返次数，R为搅拌翼转速，V为绞车升降速度，n为参与搅拌的搅拌翼个数。搅拌翼为分层安装，每层两个，共c层，层间距为b米。故在桩端b米的阶段参与搅拌的搅拌翼个数最少为2个，故一般设置在此阶段l≥2，其它阶段l＝1。即当d≥D-b时，其中d为处理机的深度，此时当d<D-b时，

基于所述自动匹配算法的控制模型，本发明提出的海上深层水泥土搅拌船处理机搅拌次数N与升降速度V控制方法对两个参数的控制既相互影响又相对独立。该自动匹配控制算法可以在全自动模式下运行，也可以在半自动模式下运行。以适应施工过程中工况复杂，不必停工，各个模式配合运作。

在施工过程中，搅拌翼转速自动匹配控制步骤如下：

步骤一：控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值，并计算是否满足搅拌次数N要求，如满足施工要求，跳过步骤二进行步骤三；如不满足，进入步骤二。步骤二：判断搅拌翼转速值R是否与施工设定值一致，如果不一致，则按照匹配算法对搅拌翼转速进行调节，进入步骤四；如果一致，进入步骤三。

步骤三：判断绞车是否为自动模式，如为自动模式，按照匹配算法对绞车升降速度进行调节，进入步骤四。

步骤四：判断搅拌翼同步是否完成，如果是进入步骤五；如果否，进行界面报警显示。

步骤五：判断搅拌翼是否在自动模式下，如果是，进入步骤六；如果在手动模式，平滑转速参数；

步骤六：判断是否处于贯入开始深度以下，如果是，进入步骤七；如果不是，搅拌翼停止旋转。

步骤七：判断搅拌翼自动旋转是否结束。

在施工过程中，同时，绞车升降速度自动匹配控制步骤如下：

步骤一：判断绞车是否到达作业设定深度，如果达到，进入步骤二。

步骤二：控制器采集流量计数据，并与设定喷浆量进行比较，如果达到设定喷浆流量，进入步骤三。

步骤三：控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值，并计算是否满足搅拌次数要求，如满足施工要求，进入步骤四；如不满足，按照匹配算法对绞车升降速度进行调节使得满足搅拌次数要求。

步骤四：判断绞车是否在自动模式下，如果是，进入步骤五；如果在手动模式，平滑速度参数。

步骤五：判断绞车自动升降是否结束。

当工况最佳没有出现任何障碍时，系统可以在全自动即搅拌翼自动控制模式+处理机升降绞车自动控制模式下，运行步骤如下：

步骤1：在施工管理系统软件中设置施工中各阶段的搅拌速度和处理机的升降速度以及桩长D、喷浆量设计值这类施工参数。

步骤2：控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值，并计算是否满足搅拌次数N要求，如满足施工要求，跳过步骤3进行步骤4；如不满足，进入步骤3。

步骤3：分别将控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值与施工设定值进行比较，如果搅拌翼转速R与设定值一致而绞车升降速度V与设定值不一致，按照所述匹配算法模型对绞车升降速度V进行调节。若搅拌翼转速R与设定值不一致而绞车升降速度V与设定值一致，则按照所述匹配算法模型对搅拌翼转速R进行调节。如果搅拌翼转速R与设定值不一致而绞车升降速度V与设定值也不一致，则优先调节搅拌翼转速R。调节完成后再跳回步骤2。

步骤4：控制器通过采集绞车编码器数据，经过计算与设定作业深度d进行比较，如未完成作业深度d则跳回步骤2，如完成则进行步骤5。

步骤5：控制器采集流量计数据，并与设定喷浆总量进行比较，如未完成跳回步骤4，如完成进行步骤6；

步骤6：施工结束。

本发明解决了海上深层水泥土搅拌船有效地控制处理机搅拌次数与升降速度技术问题，确保深层水泥搅拌桩的成桩质量，同时确保软基处理的效果，工作效率高。

附图说明

图1为深层水泥搅拌船搅拌次数与升降速度自动匹配技术控制系统框图

图2为深层水泥搅拌船搅拌次数自动与升降速度匹配技术控制流程图。

图3为深层水泥搅拌船升降速度自动与搅拌次数匹配技术控制流程图。

具体实施方式

以下结合实施例以及附图对本发明做进一步描述。

实施例1

给出自动匹配算法的控制模型：根据施工要求一般要求单位长度的搅拌次数N≥N_S，即其中D为桩的长度，l为搅拌翼上下往返次数，R为搅拌翼转速，V为绞车升降速度，n为参与搅拌的搅拌翼个数。搅拌翼为分层安装，每层两个，共c层，层间距为b米。故在桩端b米的阶段参与搅拌的搅拌翼个数最少为2个，故一般设置在此阶段l≥2，其它阶段l＝1。即当d≥D-b时，其中d为处理机的深度，此时当d<D-b时，

基于所述自动匹配算法的控制模型，本发明提出的海上深层水泥土搅拌船处理机搅拌次数N与升降速度V控制方法对两个参数的控制既相互影响又相对独立。该自动匹配控制算法可以在全自动模式下运行，也可以在半自动模式下运行。以适应施工过程中工况复杂，不必停工，各个模式配合运作。

在施工过程中，搅拌翼转速自动匹配控制步骤如下(如图2所示)：

步骤一：控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值，并计算是否满足搅拌次数N要求，如满足施工要求，跳过步骤二进行步骤三；如不满足，进入步骤二。步骤二：判断搅拌翼转速值R是否与施工设定值一致，如果不一致，则按照匹配算法对搅拌翼转速进行调节，进入步骤四；如果一致，进入步骤三。

步骤三：判断绞车是否为自动模式，如为自动模式，按照匹配算法对绞车升降速度进行调节，进入步骤四。

步骤四：判断搅拌翼同步是否完成，如果是进入步骤五；如果否，进行界面报警显示。

步骤五：判断搅拌翼是否在自动模式下，如果是，进入步骤六；如果在手动模式，平滑转速参数；

步骤六：判断是否处于贯入开始深度以下，如果是，进入步骤七；如果不是，搅拌翼停止旋转。

步骤七：判断搅拌翼自动旋转是否结束。

在施工过程中，同时，绞车升降速度自动匹配控制步骤如下(如图3所示)：

步骤一：判断绞车是否到达作业设定深度，如果达到，进入步骤二。

步骤二：控制器采集流量计数据，并与设定喷浆量进行比较，如果达到设定喷浆流量，进入步骤三。

步骤三：控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值，并计算是否满足搅拌次数要求，如满足施工要求，进入步骤四；如不满足，按照匹配算法对绞车升降速度进行调节使得满足搅拌次数要求。

步骤四：判断绞车是否在自动模式下，如果是，进入步骤五；如果在手动模式，平滑速度参数。

步骤五：判断绞车自动升降是否结束。

当工况最佳没有出现任何障碍时，系统可以在全自动即搅拌翼自动控制模式+处理机升降绞车自动控制模式下，运行步骤如下：

步骤1：在施工管理系统软件中设置施工中各阶段的搅拌速度和处理机的升降速度以及桩长D、喷浆量设计值这类施工参数。

步骤2：控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值，并计算是否满足搅拌次数N要求，如满足施工要求，跳过步骤3进行步骤4；如不满足，进入步骤3。

步骤3：分别将控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值与施工设定值进行比较，如果搅拌翼转速R与设定值一致而绞车升降速度V与设定值不一致，按照所述匹配算法模型对绞车升降速度V进行调节。若搅拌翼转速R与设定值不一致而绞车升降速度V与设定值一致，则按照所述匹配算法模型对搅拌翼转速R进行调节。如果搅拌翼转速R与设定值不一致而绞车升降速度V与设定值也不一致，则优先调节搅拌翼转速R。调节完成后再跳回步骤2。

步骤4：控制器通过采集绞车编码器数据，经过计算与设定作业深度d进行比较，如未完成作业深度d则跳回步骤2，如完成则进行步骤5。

步骤5：控制器采集流量计数据，并与设定喷浆总量进行比较，如未完成跳回步骤4，如完成进行步骤6；

步骤6：施工结束。

Claims (4)

1.海上深层水泥土搅拌次数与升降速度自动匹配方法，其特征在于，

首先，给出自动匹配算法的控制模型：

根据施工要求一般要求单位长度的搅拌次数N≥N_S，即

其中D为桩的长度，l为搅拌翼上下往返次数，R为搅拌翼转速，V为绞车升降速度，n为参与搅拌的搅拌翼个数。

即当d≥D-b时，其中d为处理机的深度，此时

当d<D-b时，

进一步提出的海上深层水泥土搅拌船处理机搅拌次数N与升降速度V控制方法对两个 参数的控制，既相互影响又相对独立。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，搅拌翼为分层安装，每层两个，共c层，层间距为b米。在桩端b米的阶段参与搅拌的搅拌翼个数最少为2个，一般设置在此阶段l≥2，其它阶段l＝1。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在施工过程中，搅拌翼转速自动匹配控制步骤如下：

步骤一：控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值，并计算是否满足搅拌次数N要求，如满足施工要求，跳过步骤二进行步骤三；如不满足，进入步骤二。步骤二：判断搅拌翼转速值R是否与施工设定值一致，如果不一致，则按照匹配算法对搅拌翼转速进行调节，进入步骤四；如果一致，进入步骤三。

步骤三：判断绞车是否为自动模式，如为自动模式，按照匹配算法对绞车升降速度进行调节，进入步骤四。

步骤四：判断搅拌翼同步是否完成，如果是进入步骤五；如果否，进行界面报警显示。

步骤五：判断搅拌翼是否在自动模式下，如果是，进入步骤六；如果在手动模式，平滑转速参数；

步骤六：判断是否处于贯入开始深度以下，如果是，进入步骤七；如果不是，搅拌翼停止旋转。

步骤七：判断搅拌翼自动旋转是否结束。

在施工过程中，同时，绞车升降速度自动匹配控制步骤如下：

步骤一：判断绞车是否到达作业设定深度，如果达到，进入步骤二。

步骤二：控制器采集流量计数据，并与设定喷浆量进行比较，如果达到设定喷浆流量，进入步骤三。

步骤三：控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值，并计算是否满足搅拌次数要求，如满足施工要求，进入步骤四；如不满足，按照匹配算法对绞车升降速度进行调节使得满足搅拌次数要求。

步骤四：判断绞车是否在自动模式下，如果是，进入步骤五；如果在手动模式，平滑速度参数。

步骤五：判断绞车自动升降是否结束。

4.如权利要求1或者3所述的方法，其特征在于，当工况最佳没有出现任何障碍时，系统可以在全自动即搅拌翼自动控制模式+处理机升降绞车自动控制模式下，运行步骤如下：

步骤1：在施工管理系统软件中设置施工中各阶段的搅拌速度和处理机的升降速度以及桩长D、喷浆量设计值这类施工参数。

步骤2：控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值，并计算是否满足搅拌次数N要求，如满足施工要求，跳过步骤3进行步骤4；如不满足，进入步骤3。

步骤3：分别将控制器采集搅拌翼编码器转速值和绞车编码器转速值与施工设定值进行比较，如果搅拌翼转速R与设定值一致而绞车升降速度V与设定值不一致，按照所述匹配算法模型对绞车升降速度V进行调节。若搅拌翼转速R与设定值不一致而绞车升降速度V与设定值一致，则按照所述匹配算法模型对搅拌翼转速R进行调节。如果搅拌翼转速R与设定值不一致而绞车升降速度V与设定值也不一致，则优先调节搅拌翼转速R。调节完成后再跳回步骤2。

步骤4：控制器通过采集绞车编码器数据，经过计算与设定作业深度d进行比较，如未完成作业深度d则跳回步骤2，如完成则进行步骤5。

步骤5：控制器采集流量计数据，并与设定喷浆总量进行比较，如未完成跳回步骤4，如完成进行步骤6；

步骤6：施工结束。