CN113914289A

CN113914289A - 一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法

Info

Publication number: CN113914289A
Application number: CN202111121816.6A
Authority: CN
Inventors: 王晓玲; 关涛; 王佳俊; 任炳昱; 崔博; 余佳; 李政
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2022-01-11

Abstract

本发明公开一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法，步骤主要包括：首先，对碎石振冲桩作业过程的振冲器空间坐标、振冲深度、振冲电流时间序列、每次填料量等进行感知；其次，基于时间戳分析，将碎石振冲器空间坐标、振冲深度、振冲电流、填料量进行耦合分析，实现各深度留振时间、填料量、电流序列等指标进行分析；再次，建立振冲过程智能预警体系，实现振冲位置、振冲电流、留振时间等指标的智能预警与反馈控制；最后，建立随时振冲桩施工质量图形报告体系，实现振冲过程参数可视化分析。本发明可以实现振冲作业过程参数的智能感知与反馈控制，确保振冲质量全面受控。

Description

一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法

技术领域

本发明属于混凝土碎石振冲桩施工的技术领域，具体涉及一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法。

背景技术

随着我国水利水电事业的发展，当前水利水电工程已经在向我国西南地区集中。然而西南地区地质条件复杂，众多工程面临着深厚覆盖层的影响，如拉哇水电站覆盖层71.6米、长河坝水电站覆盖层50米、西藏某工程覆盖层达到数百米，给工程建设带来了极大考验。为了提升深厚覆盖层条件下的地基承载力，碎石振冲桩已经成为了深厚覆盖层条件下基础处理的重要手段。碎石振冲桩是运用振动的方式在存有过大的孔隙裂缝的软弱地基中将砂粒、碎石、粘性土等挤压进孔或裂缝中，与地基周围的土相结合从而形成新的复合地基，从而提升地基承载力的施工工艺。然而碎石振冲桩施工属于隐蔽工程，难以采用直观手段进行施工过程管控。目前碎石振冲桩施工质量主要采用人工现场控制，并结合施工完成后的抽检试验进行控制。但是当前尚未有成熟的碎石振冲桩施工过程智能监控手段，难以实现碎石振冲桩施工过程事中控制。因此，有必要研究一种集合智能化、动态反馈的碎石振冲桩施工过程智能监控方法，以实现碎石振冲桩施工过程的事中分析与反馈控制，这对确保碎石振冲桩施工质量、提升碎石振冲桩施工质量一次合格率、确保水利水电工程基础承载力具有十分重要的意义。

目前振冲桩作业质量主要基于动力初探进行质量检测。针对振冲桩施工过程提出了事前、事中、事后管控关键手段，但是均为常规手段；一种振冲密实电流自动控制装置的设计方案，实现了振冲质量关键分析；针对振冲桩施工，采用无线传感器，实现各类信息实时采集。然而当前针对碎石振冲桩施工过程监控的手段仍较少，基本都停留在人工现场管控阶段，难以实现振冲质量施工过程智能分析与管控，降低了振冲碎石桩施工质量控制效果。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法，通过在碎石振冲桩施工过程中进行关键参数的智能感知、计算与分析，实现碎石振冲桩施工施工过程事中智能监控，确保碎石振冲桩施工质量全受控，弥补了传统方法难以直观分析施工质量及事后检测分析无法实时反馈的问题，实现了碎石振冲桩施工质量由事后控制向事中控制的转变。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法，包括步骤一、碎石振冲桩作业位置智能感知，基于高精度GNSS定位、测距传感器，基于吊车的振冲器作业空间位置、作业深度高精度感知；步骤二、针对振冲器供电电源，安装电流传感器，实现振冲电流的实时感知，并将以上数据发送至服务器；步骤三、开发施工信息采集APP，实时记录每一台次车辆填料量及填料时间；步骤四、以时间戳为关联，将步骤一至三得到的多源数据进行耦合分析，得到各深度情况下的电流序列、填料量序列，并针对某一深度条件得到留振时间；步骤五、碎石振冲桩作业过程智能预警，预警指标包括振冲桩位置预警、电流预警、留振时间预警；步骤六、根据施工规范要求，自动生成图形报告，包括留振时间图形报告、填料量图形报告、电流图形报告，作为振冲桩施工质量分析基础。

优选的，所述步骤一中，采用高精度GNSS定位、测距传感器融合的方式，结合振冲桩吊车空间体型，感知振冲器作业空间位置、作业深度高精度。

优选的，所述步骤四中，将振冲器作业空间位置、作业深度、振冲电流、填料量信息进行耦合分析，以时间戳作为关联，将不同参数在时间尺度上融合，得到各深度指标下的电流值、留振时间、填料量数据。

优选的，所述步骤五中，对振冲桩施工过程参数，建立预警指标体系，该体系包括振冲桩施工管控的电流、留振时间及振冲桩位置预警。

优选的，所述步骤六中，建立碎石振冲桩图形报告体系，通过自动生成图形报告，确保振冲施工参数满足要求。

本发明的有益效果在于，本发明包括步骤一、碎石振冲桩作业位置智能感知，基于高精度GNSS定位、测距传感器，基于吊车的振冲器作业空间位置、作业深度高精度感知；步骤二、针对振冲器供电电源，安装电流传感器，实现振冲电流的实时感知，并将以上数据发送至服务器；步骤三、开发施工信息采集APP，实时记录每一台次车辆填料量及填料时间；步骤四、以时间戳为关联，将步骤一至三得到的多源数据进行耦合分析，得到各深度情况下的电流序列、填料量序列，并针对某一深度条件得到留振时间；步骤五、碎石振冲桩作业过程智能预警，预警指标包括振冲桩位置预警、电流预警、留振时间预警；步骤六、根据施工规范要求，自动生成图形报告，包括留振时间图形报告、填料量图形报告、电流图形报告，作为振冲桩施工质量分析基础。本发明通过在碎石振冲桩施工过程中进行关键参数的智能感知、计算与分析，实现碎石振冲桩施工施工过程事中智能监控，确保碎石振冲桩施工质量全受控，弥补了传统方法难以直观分析施工质量及事后检测分析无法实时反馈的问题，实现了碎石振冲桩施工质量由事后控制向事中控制的转变。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本发明的流程图。

图2为本发明的振冲桩作业位置智能感知框架。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图1～2对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

碎石振冲桩施工过程智能监控方法，包括如下步骤步骤一、碎石振冲桩作业位置智能感知，基于高精度GNSS定位、测距传感器，基于吊车的振冲器作业空间位置、作业深度高精度感知；步骤二、针对振冲器供电电源，安装电流传感器，实现振冲电流的实时感知，并将以上数据发送至服务器；步骤三、开发施工信息采集APP，实时记录每一台次车辆填料量及填料时间；步骤四、以时间戳为关联，将步骤一至三得到的多源数据进行耦合分析，得到各深度情况下的电流序列、填料量序列，并针对某一深度条件得到留振时间；步骤五、碎石振冲桩作业过程智能预警，预警指标包括振冲桩位置预警、电流预警、留振时间预警；步骤六、根据施工规范要求，自动生成图形报告，包括留振时间图形报告、填料量图形报告、电流图形报告，作为振冲桩施工质量分析基础。

在根据本发明的碎石振冲桩施工过程智能监控方法中，步骤一中，采用高精度GNSS定位、测距传感器融合的方式，结合振冲桩吊车空间体型，感知振冲器作业空间位置、作业深度高精度。

在根据本发明的碎石振冲桩施工过程智能监控方法中，步骤四中，将振冲器作业空间位置、作业深度、振冲电流、填料量信息进行耦合分析，以时间戳作为关联，将不同参数在时间尺度上融合，得到各深度指标下的电流值、留振时间、填料量数据。

在根据本发明的碎石振冲桩施工过程智能监控方法中，步骤五中，对振冲桩施工过程参数，建立预警指标体系，该体系包括振冲桩施工管控的电流、留振时间及振冲桩位置预警。

在根据本发明的碎石振冲桩施工过程智能监控方法中，步骤六中，建立碎石振冲桩图形报告体系，通过自动生成图形报告，确保振冲施工参数满足要求。

图1为本发明提出碎石振冲桩施工过程智能监控方法的实施流程，主要是对碎石振冲桩作业位置、作业时间、作业深度、振冲电流及填料量等关键参数进行控制，该方法具体步骤为：

步骤1：碎石振冲桩作业位置智能感知：基于高精度定位技术、测距传感器，实现基于吊车的振冲器作业位置感知。设备安装如图2所示。为确保振冲器定位精度，采用GNSS-RTK技术，实现施工车辆高精度三维定位(B，H，L)，定位精度可以达到水平方向±(8+1×10-6×D)mm，垂直方向±(15+1×10-6×D)mm；在吊车顶部安装测距传感器，计算得到吊车顶部距离振冲器顶端距离(R)。根据以上坐标，采用空间分析方式，建立振冲器实时水平位置(X,Y)及深度(D)。

步骤2：针对振冲器供电电源，安装电流传感器，实现振冲电流I的实时感知，并将以上数据发送至服务器。

步骤3：开发施工信息采集APP，实时记录每一台次车辆填料量W及填料时间。

步骤4：以时间戳为关联，将步骤1至3得到的多源数据进行耦合分析，得到各深度情况下的电流序列I(D)、填料量序列I(D)，并针对某一深度条件得到留振时间T(D)。

步骤5：碎石振冲桩作业过程智能预警，预警指标包括振冲桩位置预警、电流预警、留振时间预警等。其中：

1)振冲桩位置预警：分析(X,Y)与设计坐标偏差(D_of)，如果D_of大于阈值，则进行报警；

2)电流预警：根据原始设计资料，如果电流I小于阈值下限，则进行下限阈值预警，防止施工功率不足；如果I大于阈值上限则进行上限阈值预警，防止设备出现损坏；

3)留振时间预警：根据留振时间，分析当前深度留振时间是否小于下限，防止留振质量不满足要求；

步骤6：根据施工规范要求，自动生成图形报告，包括留振时间图形报告、填料量图形报告、电流图形报告等，作为振冲桩施工质量分析基础。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、碎石振冲桩作业位置智能感知，基于高精度GNSS定位、测距传感器，基于吊车的振冲器作业空间位置、作业深度高精度感知；

步骤二、针对振冲器供电电源，安装电流传感器，实现振冲电流的实时感知，并将以上数据发送至服务器；

步骤三、开发施工信息采集APP，实时记录每一台次车辆填料量及填料时间；

步骤四、以时间戳为关联，将步骤一至三得到的多源数据进行耦合分析，得到各深度情况下的电流序列、填料量序列，并针对某一深度条件得到留振时间；

步骤五、碎石振冲桩作业过程智能预警，预警指标包括振冲桩位置预警、电流预警、留振时间预警；

步骤六、根据施工规范要求，自动生成图形报告，包括留振时间图形报告、填料量图形报告、电流图形报告，作为振冲桩施工质量分析基础。

2.如权利要求1所述的一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法，其特征在于：所述步骤一中，采用高精度GNSS定位、测距传感器融合的方式，结合振冲桩吊车空间体型，感知振冲器作业空间位置、作业深度高精度。

3.如权利要求1所述的一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法，其特征在于：所述步骤四中，将振冲器作业空间位置、作业深度、振冲电流、填料量信息进行耦合分析，以时间戳作为关联，将不同参数在时间尺度上融合，得到各深度指标下的电流值、留振时间、填料量数据。

4.如权利要求1所述的一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法，其特征在于：所述步骤五中，对振冲桩施工过程参数，建立预警指标体系，该体系包括振冲桩施工管控的电流、留振时间及振冲桩位置预警。

5.如权利要求1所述的一种碎石振冲桩施工过程智能监控方法，其特征在于：所述步骤六中，建立碎石振冲桩图形报告体系，通过自动生成图形报告，确保振冲施工参数满足要求。