CN114809127A - 一种深层搅拌桩智能综合监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明所涉及的深层搅拌桩智能综合检测系统,包括桩机平台、输送管道、钻杆和贮浆桶,所述桩机平台上搭载有水平监测单元,所述水平监测单元由水平传感器和液压支架系统组成;所述输送管道上集成有流量传感器,所述钻杆尾侧设置有桩深测量仪,所述钻杆前侧和贮浆桶内部均设置有密度传感器,所述流量传感器、桩深测量仪和密度传感器均通微机接口接入微机上,所述微机的外接有CIR显示模块和打印机模块,本发明解决了现有深层搅拌桩监测为成桩后采用钻取桩芯、静力触探或静载试验等方法进行少量的抽样检测,检测操作复杂,且效率低,缺乏在施工过程中逐一进行监控或查验的手段的问题。

Description

一种深层搅拌桩智能综合监测系统
【技术领域】
本发明涉及高层建筑施工技术领域,具体涉及一种对搅拌桩进行监测的系统。
【背景技术】
深层水泥搅拌桩是一种机械设备,利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和,使软基硬结而提高地基强度。
目前,深层搅拌桩在我国许多地区的多层建筑地基处理和高层建筑基坑支护等方面应用愈来愈多;据估计,其用量每年约达数百万至一千万支,其迭加长度每年已达数千万至一亿延米,成桩体积每年达数千万立方米,已堪称世界之最;然而,对于这种桩的施工质量,迄今不论国内或国外都仅限于“事后”检测,即限于在成桩后采用钻取桩芯、静力触探或静载试验等方法进行少量的抽样检测而已,其检测操作复杂,且效率低,缺乏在施工过程中逐一进行监控或查验的手段。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种深层搅拌桩智能综合监测系统,对深层搅拌桩在施工过程中的水泥掺入量、水泥浆喷注均匀度直接进行实时监测,保证桩体的施工质量,提升整体效率和项目质量。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种深层搅拌桩智能综合监测系统,包括桩机平台、输送管道、钻杆和贮浆桶,输送管道一端连接贮浆桶,一端连接至钻杆顶部,通过钻杆内部孔将浆料输送至深层桩;所述桩机平台上搭载有水平监测单元,所述水平监测单元由水平传感器和液压支架系统组成。
所述输送管道上集成有流量传感器,所述钻杆尾侧设置有桩深测量仪,所述钻杆前侧和贮浆桶内部均设置有密度传感器,所述流量传感器、桩深测量仪和密度传感器均通微机接口接入微机上,且所述流量传感器与微机接口加设有变送器,所述微机的外接有CIR显示模块和打印机模块,所述流量传感器、变送器、桩深测量仪、密度传感器、微机接口、微机、CIR显示模块和打印机模块组成桩体监测单元。
所述液压支架系统由四个独立的液压支架及对应液压驱动控制单元组成,所述水平传感器的个数与液压支架相对应,且两者均对应固定于桩机平台四角。
所述密度传感器采用沉子法电阻应变式密度传感器,且所述钻杆上和贮浆桶内个数均为三个。
所述密度传感器测量原理:是基于被测介质密度的变化将会引起沉子浮力的变化,设该沉子的体积为V,当介质密度产生ΔPx变化时,浮力就会产生一线性增量P=V·ΔPx,电阻应变式力感应器即能把此浮力的变量转换为电压信号ΔU输出。
所述桩深测量仪测距原理:由于搅拌桩机在施工过程中,其钻杆上下运动受电动机系统所控制,而电动机与钻杆之间系通过钢丝绳连接,故可通过测量钢丝绳的移动长度来测量桩的深度;
测量原理:当钻杆下降距离为L时,钢丝绳跟着移动L距离,在某适当位置安装一滑轮与钢丝绳紧贴,则滑轮转动圈数为n=L/πd转,于是可以通过测量滑轮的转动圈数n来测量桩的深度。
所述桩体监测单元的软件整体架构由主程序、数据采集子程序、数据处理子程序、数字转换子程序、显示器显示子程序、打印子程序构成。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明所涉及的监测系统通过利用流量传感器、密度传感器、桩深测量仪和微机,可对深层搅拌桩在施工过程中的水泥掺入量、水泥浆喷注均匀度直接进行实时检测,并经微机处理直接显示各桩段水泥累积量与桩体深度的关系,并可与桩体水祝用量设计值进行比较,对不合格桩段当即进行补充喷注,若设计根据地质条件要求,搅拌桩在某些深度应给以较多的注浆量时,该系统亦可随即调整或补充,从而圆满地达到定量,直观的检测监控,实时保证桩体施工质量,最后由打印机输出监测结果,可成为每根桩的施工记录,存档备查,检测智能化高,操作简单,且效率高;桩机平台上搭载有水平监测单元,可利用四角设置的水平仪进行桩机平台安装水平和工作水平监测,可在桩机平台因土质发生倾斜,配合液压支架系统进行自适应调平,达到动态平衡,避免钻杆发生偏移,保证施工精度。
【附图说明】
图1为本发明一种深层搅拌桩智慧综合监测系统的系统连接图;
图2为本发明一种深层搅拌桩智慧综合监测系统的系统监测原理框图。
图中:1、桩机平台;2、输送管道;3、钻杆;4、贮浆桶;5、水平监测单元;51、水平传感器;52、液压支架系统;6、流量传感器;7、桩深测量仪;8、密度传感器;9、微机接口;10、微机;11、变送器;12、CIR显示模块;13、打印机模块;14、桩体监测单元。
【具体实施方式】
下面将结合附图及实施例对本发明进行详细说明,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-2,本发明提供一种技术方案:
一种深层搅拌桩智慧综合监测系统,包括桩机平台 1、输送管道 2、钻杆3和贮浆桶4,输送管道2一端连接贮浆桶4,一端连接至钻杆3顶部,通过钻杆3内部孔将浆料输送至深层桩。桩机平台1上搭载有水平监测单元5,水平监测单元5由水平传感器51和液压支架系统52组成;液压支架系统52由四个独立的液压支架及对应液压驱动控制单元组成,水平传感器51的个数与液压支架相对应,且两者均对应固定于桩机平台1四角;通过桩机平台四角搭载的水平传感器,对桩机平台进行水平监测,方便桩机平台安装调平和工作调平,可配合四角对应设置的独立液压支架进行倾斜自动调平,实现自适应动态调平,且当监测超过设定值时,可通过外接报警系统进行远程预警,方便专业人员进行现场检修。
输送管道2上集成有流量传感器 6,钻杆3尾侧设置有桩深测量仪 7,钻杆3前侧和贮浆桶4内部均设置有密度传感器8,流量传感器6、桩深测量仪7和密度传感器8均通微机接口9接入微机10上,且流量传感器6与微机接口9加设有变送器 11,微机10的外接有CIR显示模块12和打印机模块 13,流量传感器 6、变送器 11、桩深测量仪 7、密度传感器 8、微机接口 9、微机10、CIR显示模块12和打印机模块13组成桩体监测单元14;利用流量传感器、密度传感器、桩深测量仪和微机,可对深层搅拌桩在施工过程中的水泥掺入量、水泥浆喷注均匀度直接进行实时检测,并经微机处理直接显示各桩段水泥累积量与桩体深度的关系,并可与桩体水祝用量设计值进行比较,对不合格桩段当即进行补充喷注,若设计根据地质条件要求,搅拌桩在某些深度应给以较多的注浆量时,该系统亦可随即调整或补充,从而圆满地达到定量,直观的检测监控,实时保证桩体施工质量,最后由打印机输出监测结果,可成为每根桩的施工记录,存档备查。
密度传感器8采用沉子法电阻应变式密度传感器,且钻杆上和贮浆桶内个数均为三个,实现对填充水泥料密度进行检测和桩坑内各段水泥填充料进行高精度密度检测,进而实现对来料和出料进行检测,以达到对灌装桩体质量监控,且采用三传感器检测设计,取中位数作为测量值,可避免偶然性,保证检测客观性和精准度。
密度传感器8测量原理:是基于被测介质密度的变化将会引起沉子浮力的变化,设该沉子的体积为V,当介质密度产生ΔPx变化时,浮力就会产生一线性增量P=V·ΔPx,电阻应变式力感应器即能把此浮力的变量转换为电压信号ΔU输出。
桩深测量仪7测距原理:由于搅拌桩机在施工过程中,其钻杆上下运动受电动机系统所控制,而电动机与钻杆之间系通过钢丝绳连接,故可通过测量钢丝绳的移动长度来测量桩的深度;
测量原理:当钻杆下降距离为L时,钢丝绳跟着移动L距离,在某适当位置安装一滑轮与钢丝绳紧贴,则滑轮转动圈数为n=L/πd转,于是可以通过测量滑轮的转动圈数n来测量桩的深度;
此处转数n是用光电仪来测量的矩形脉冲信号数,它直接送至微机接口中进行计数,从而检测出桩的深度。
微机接口9原理:设f为由桩深测量仪产生的脉冲信号,假如搅拌桩钻杆每上下移动ΔL产生一个脉冲信号fi,则可在前后两个信号间对水泥浆流量Qv和ρ值信号分别采样一次,再经Qv·ρ数据处理,即可得ΔL距离中所用水泥量,此时该水泥量值立即在显示器上显示,如此连续进行采样和数据处理,即获得所要求结果,实现采集脉冲信号发射和各传感器参数采集反馈。
桩体监测单元14的软件整体架构由主程序、数据采集子程序、数据处理子程序、数字转换子程序、显示器显示子程序、打印子程序构成;通过主程序控制数据采集子程序对各传感器测量值进行采集,然后控制数据处理子程序对采集的数据进行分析、处理,并通过数字转换子程序进行转换,利用显示器显示子程序进行显示,利用打印子程序进行打印。
以上所述,仅是本发明较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种深层搅拌桩智能综合监测系统,其特征在于,该监测系统包括桩机平台、输送管道、钻杆和贮浆桶,输送管道一端连接贮浆桶,一端连接至钻杆顶部,通过钻杆内部孔将浆料输送至深层桩;所述桩机平台上搭载有水平监测单元,所述水平监测单元由水平传感器和液压支架系统组成;钻杆架设在桩机平台上,输送管道衔接贮浆桶和钻杆;
所述输送管道上集成有流量传感器,所述钻杆尾侧设置有桩深测量仪,所述钻杆前侧和贮浆桶内部均设置有密度传感器,所述流量传感器、桩深测量仪和密度传感器均通微机接口接入微机上,且所述流量传感器与微机接口加设有变送器,所述微机的外接有CIR显示模块和打印机模块,所述流量传感器、变送器、桩深测量仪、密度传感器、微机接口、微机、CIR显示模块和打印机模块组成桩体监测单元。
2.根据权利要求1所述深层搅拌桩智能综合监测系统,其特征在于,所述液压支架系统由四个独立的液压支架及对应液压驱动控制单元组成,所述水平传感器的个数与液压支架相对应,且两者均对应固定于桩机平台四角。
3.根据权利要求1所述深层搅拌桩智能综合监测系统,其特征在于,所述密度传感器采用沉子法电阻应变式密度传感器,且所述钻杆上和贮浆桶内个数均为三个。
4.根据权利要求1所述深层搅拌桩智能综合监测系统,其特征在于,所述密度传感器测量原理:是基于被测介质密度的变化将会引起沉子浮力的变化,设该沉子的体积为V,当介质密度产生ΔPx变化时,浮力就会产生一线性增量P=V·ΔPx,电阻应变式力感应器即能把此浮力的变量转换为电压信号ΔU输出。
5.根据权利要求1所述深层搅拌桩智能综合监测系统,其特征在于,所述桩深测量仪测距原理:由于搅拌桩机在施工过程中,其钻杆上下运动受电动机系统所控制,而电动机与钻杆之间系通过钢丝绳连接,故可通过测量钢丝绳的移动长度来测量桩的深度;测量原理:当钻杆下降距离为L时,钢丝绳跟着移动L距离,在某适当位置安装一滑轮与钢丝绳紧贴,则滑轮转动圈数为n=L/πd转,于是可以通过测量滑轮的转动圈数n来测量桩的深度。
6.根据权利要求1所述深层搅拌桩智能综合监测系统,其特征在于,所述桩体监测单元的软件整体架构由主程序、数据采集子程序、数据处理子程序、数字转换子程序、显示器显示子程序、打印子程序构成。
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