CN213390097U - 一种水泥土搅拌桩监测系统和搅拌桩机 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种水泥土搅拌桩监测系统和搅拌桩机。该系统用于对搅拌桩机的钻杆的钻进速度进行监测，包括：钻杆位置触发器，安装于钻杆的顶端，随钻杆的移动而移动；位置响应器，位置响应器安装于搅拌桩机的桅杆上，与钻杆位置触发器相适配，能够感知到钻杆位置触发器接近，以产生接近信号并发送；数据处理终端，接收接近信号，并根据接近信号，计算钻杆的钻进速度。实现了实时在线监测搅拌桩机的钻杆钻进速度，通过监测结果可以有效调整控制，从而能够提高水泥土搅拌桩的质量，采用监测系统进行自动监测不仅能够减少人员投入，还可以降低项目成本，因此，通过本申请的技术方案能够有效提高水泥土搅拌桩的质量水平和效率。
Description
技术领域
本申请涉及岩土工程设备技术领域，特别涉及一种水泥土搅拌桩监测系统和搅拌桩机。
背景技术
水泥搅拌桩是指软基处理的一种有效形式，是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。水泥搅拌桩按主要使用的施工做法分为单轴、双周和三轴搅拌桩。20世纪70年代，开始用水泥搅拌桩加固软土地基，至今已有40多年的历史。它是通过特制的深层搅拌机，将软土和水泥(固化剂)强制搅拌，并利用水泥和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使土体固结，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩，该工艺主要用于软土地基的处理。
依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2012)中第7.3.3节要求，搅拌桩的长度应根据上部结构对地基承载力和变形的要求确定并应穿透软弱土层到达地基承载力相对较高的土层。鉴于此，搅拌桩的长度这一质量因素在施工过程中的控制，尤为显得重要，传统的现场施工中，都采用一人一钻机的形式配备质检人员，此种方法施工工期长，需要耗费大量的人力物力，造价高昂。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
实用新型内容
本申请的目的在于提供一种水泥土搅拌桩监测系统和搅拌桩机，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
本申请提供了一种水泥土搅拌桩监测系统，用于对搅拌桩机的钻杆的钻进速度进行监测，包括：钻杆位置触发器，安装于所述钻杆的顶端，随所述钻杆的移动而移动；位置响应器，所述位置响应器安装于所述搅拌桩机的桅杆上，与所述钻杆位置触发器相适配，能够感知到所述钻杆位置触发器接近，以产生接近信号并发送；数据处理终端，接收所述接近信号，并根据所述接近信号，计算所述钻杆的钻进速度。
可选地，在本申请的一些实施例中，所述位置响应器为接近传感器，所述接近传感器至少有2个，至少2个所述接近传感器沿所述搅拌桩机的桅杆的长度方向并列安装在所述桅杆上；对应的，所述数据处理终端，根据至少两个所述接近信号和对应的所述接近传感器的间距，计算所述钻杆的钻进速度。
可选地，在本申请的一些实施例中，相邻两个所述接近传感器间隔0.5米安装于所述桅杆上。
可选地，在本申请的一些实施例中，还包括：红外摄像机，安装于所述搅拌桩机的主支撑杆上，且所述红外摄像机的摄像头正对所述桅杆上的进尺刻度标识，能够对所述钻杆的钻进位置进行视频采集，并将采集到的视频图像发送至所述数据处理终端，其中，所述进尺刻度标识用于对所述钻杆的进尺深度进行标记。
可选地，在本申请的一些实施例中，所述红外摄像机的摄像头底部安装有照明补光灯。
可选地，在本申请的一些实施例中，所述进尺刻度标识位于所述桅杆底部5米范围内，且相邻进尺刻度间距为0.5米。
可选地，在本申请的一些实施例中，还包括：数据采集仪，分别与所述位置响应器和所述数据处理终端连接，以将所述位置响应器发送的接近信号进行模电转换，并发送至所述数据处理终端。
可选地，在本申请的一些实施例中，所述数据采集仪与所述位置响应器之间通过串行通信接口连接，与所述数据处理终端之间为无线通讯连接或有线通讯连接。
可选地，在本申请的一些实施例中，还包括：显示设备，与所述数据处理终端电连接，能够实时显示所述钻杆的钻进速度。
本申请实施例还提供一种搅拌桩机，包括上述任一实施例所述的水泥土搅拌桩监测系统。
与最接近的现有技术相比，本申请实施例的技术方案具有如下有益效果：
本申请实施例提供的技术方案，用于对搅拌桩机的钻杆的钻进速度即进尺深度进行监测，当安装于钻杆顶端的钻杆位置触发器随钻杆的移动而移动，靠近安装于桅杆上的接近传感器，进入位置响应器的感知范围后，位置响应器自动产生接近信号并发送至数据处理终端；数据处理终端根据接近信号计算出钻杆的实时钻进速度；实现了实时在线监测搅拌桩机的钻杆钻进速度，通过监测结果可以有效调整控制，从而能够提高水泥土搅拌桩的质量，采用监测系统进行自动监测不仅能够减少人员投入，还可以降低项目成本，因此，通过本申请的技术方案能够有效提高水泥土搅拌桩的质量水平和效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：
图1为根据本申请的一些实施例提供的水泥土搅拌桩监测系统的结构示意图；
图2为根据本申请的一些实施例提供的搅拌桩机的结构示意图。
附图标记说明：
101-钻杆；102-桅杆；103-主支撑杆；104-钻杆位置触发器；105-位置响应器；106-红外摄像机；107-进尺刻度标识；108-数据采集仪；109-数据处理终端。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。各个示例通过本申请的解释的方式提供而非限制本申请。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下，可在本申请中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本申请包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
在本申请的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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申请而不是要求本申请必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。本申请中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，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的具体含义。
图1为根据本申请的一些实施例提供的水泥土搅拌桩监测系统的结构示意图；如图1所示，该水泥搅拌桩检测系统，用于对搅拌桩机的钻杆的钻进速度进行监测，包括：钻杆位置触发器104，安装于所述钻杆101的顶端，随所述钻杆101的移动而移动；位置响应器105，所述位置响应器105安装于所述搅拌桩机的桅杆上，与所述钻杆位置触发器104相适配，能够感知到所述钻杆位置触发器104接近，以产生接近信号并发送；数据处理终端109，接收所述接近信号，并根据所述接近信号，计算所述钻杆101的钻进速度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，当安装于钻杆101顶端的钻杆位置触发器104随钻杆101的移动而移动，靠近安装于桅杆102上的位置响应器105，进入位置响应器105的感知范围后，位置响应器105自动产生接近信号并发送至数据处理终端109；数据处理终端109根据接近信号计算钻杆101的钻进速度。实现了实时在线监测搅拌桩机的钻杆101钻进速度，通过监测结果可以有效调整控制，从而能够提高水泥土搅拌桩的质量，采用监测系统进行自动监测不仅能够减少人员投入，还可以降低项目成本，因此，通过本申请的技术方案能够有效提高水泥土搅拌桩的质量水平和效率。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，通过在钻杆101的顶端安装钻杆位置触发器104，能够有效保证进入位置响应器105的感知范围，使位置响应器105及时的发送接近信号，减少信号的延时滞后，提高钻杆101的钻进速度监测的准确性。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，当钻杆位置触发器104进入位置响应器105的感知范围时，位置响应器105识别钻杆位置触发器104的接近，输出相应接近信号。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，位置响应器105可以与不间断电源电连接，以保证位置响应器105可以实时不间断工作，有效避免断电可能带来的测量误差。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在一些可选实施例中，所述位置响应器105为接近传感器，所述接近传感器至少有2个，至少2个所述接近传感器沿所述搅拌桩机的桅杆102的长度方向并列安装在所述桅杆102上；对应的，所述数据处理终端109，根据至少两个所述接近信号和对应的所述接近传感器的间距，计算所述钻杆101的钻进速度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，随着钻杆101的不断钻进，钻杆位置触发器104将触发桅杆102上的多个接近传感器产生接近信号，并发送至数据处理终端109；数据处理终端109根据任意两个接近信号的时间和对应的接近传感器的间距，计算出钻杆101的实时钻进速度；而且数据处理终端109能够根据第一个接近传感器和最后一个接近传感器的间距，计算出钻杆101的进尺深度；实现了实时在线监测搅拌桩机的钻杆101钻进速度，提高了水泥土搅拌桩的质量，减少了人员投入，降低了项目成本，有效提高了水泥土搅拌桩的质量水平和效率。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，接近传感器可以采用电感式接近传感器，还可以采用电容式接近传感器等非接触方式传感器，与接触式传感器相比，可实现高速响应、使用寿命长，适合在水和油等复杂环境下使用。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在一些可选实施例中，相邻两个所述接近传感器间隔0.5米安装于所述桅杆102上。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，通过将多个接近传感器按照预定的间距，沿桅杆102的长度方向并列安装在桅杆102上，有利于快速计算钻杆101的进尺深度和钻进速度。而且还可以将对应的接近传感器与对应的进尺深度进行对应标定，籍此，使得通过单个接近传感器的接近信号，即可获知钻杆101的进尺深度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在一些可选实施例中，所述水泥土搅拌桩监测系统还包括：红外摄像机106，安装于所述搅拌桩机的主支撑杆103上，且所述红外摄像机106的摄像头正对所述桅杆102上的进尺刻度标识107，能够对所述钻杆101的钻进位置进行视频采集，并将采集到的视频图像发送至所述数据处理终端109，其中，所述进尺刻度标识107用于对所述钻杆101的进尺深度进行标记。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，通过红外摄像机106对钻杆101的钻进位置进行视频采集，由数据处理终端109对视频图像进行处理，可以将红外摄像机106采集到的钻杆101的钻进位置与根据接近信号计算得到的进尺深度，相互比较印证，以保证监测系统的准确性。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，还可以由人工通过进尺刻度标识107，对钻杆101的进尺深度及钻进速度进行记录，以此保证数据来源的多样性，进一步保证钻杆101的钻进速度以及进尺深度的准确性。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，进尺刻度标识107为标注在搅拌桩机的桅杆102底部的物理标示，可以根据进尺刻度标识107直接确定钻机的施工进尺。比如，以钻杆101上某部位为基准，其与进尺刻度相对应的，即表征钻杆101目前的进尺深度为进尺刻度所示出的数据。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，红外摄像机106采集的数据可以通过无线传输或有线传输方式发送给数据处理终端109。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，红外摄像机106与主支撑杆103之间可以采用可拆卸连接的方式(比如：卡接、螺栓连接等)，也可以采用其它固定连接方式(比如红外摄像机106的安装底座焊接在主支撑杆103上)。红外摄像机106可以通过不间断电源进行供电，籍此，有效保证红外摄像机106进行视频采集时的连续性。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在一具体的例子中，所述红外摄像机106的摄像头底部安装有照明补光灯。比如，LED照明补光灯。籍此，可以在光线暗淡的情况下(比如，夜间)，保证红外摄像机106的视频采集效果。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在另一具体的例子中，所述进尺刻度标识107位于所述桅杆102底部5米范围内，且相邻进尺刻度间距为0.5米。籍此，保证施工人员可清晰的识别到进尺刻度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，红外摄像机106安装在主支撑杆103上，通过调整红外摄像机106的安装角度，可以使桅杆102上的进尺刻度标识107落在红外摄像机106的拍摄范围内。还可以根据需要，对红外摄像机106的云台进行调整，扩大红外摄像机106的视频采集范围；也可以通过多台红外摄像机106之间的联动，对搅拌桩机进行全方位无死角的视频采集。籍此，提高搅拌桩机运行是的稳定性和安全性，且能够及时的处理各种突发状态。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在一些可选实施例中，所述水泥土搅拌桩监测系统还包括：数据采集仪108，分别与所述位置响应器105和所述数据处理终端109连接，以将所述位置响应器105发送的接近信号进行模电转换，并发送至所述数据处理终端109。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，位置响应器105发送的接近信号为模拟电信号，数据处理终端109并不能直接根据模拟电信号计算钻杆101的钻进速度和进尺深度，因而，在位置响应器105与数据处理终端109之间设置数据采集仪108，将位置响应器105发送的模拟电信号转变为数字电信号，以便于数据处理终端109进行处理。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，红外摄像机106采集的视频图像也是模拟视频信号，通过将红外摄像机106采集的模拟视频信号转变为数字视频信号，再发送给数据处理终端109，便于数据处理终端109进行处理。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在一具体的例子中，所述数据采集仪108与所述位置响应器105之间通过串行通信接口连接，与所述数据处理终端109之间为无线通讯连接或有线通讯连接。比如，数据采集仪108与位置响应器105之间以RS232或RS485通信模式，通过串口服务器将模拟电信号(串口信号)转换成数字电信号(网络信号)；与数据处理终端109间以RJ45通信模式通过网桥(有线网桥或无线网桥)传输数字电信号。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，数据采集仪108与红外摄像机106之间以RS232或RS485通信模式，通过串口服务器将模拟视频信号(串口信号)转换成数字视频信号(网络信号)；与数据处理终端109间以RJ45通信模式通过网桥(有线网桥或无线网桥)传输数字视频信号。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，通过无线网桥进行信号传输时，传输可采用802.11b标准，籍此，在保持足够的数据传输带宽的前提下，能够提供4Mbps到6Mbps的实际数据速率。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在一些可选实施例中，所述水泥土搅拌桩监测系统还包括：显示设备，与所述数据处理终端109电连接，能够实时显示所述钻杆101的钻进速度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在本申请实施例中，通过显示设备将位置响应器105的接近信号、红外摄像机106采集的视频图像、以及数据处理终端109计算的钻杆101的钻进速度和进尺深度，以图像或数字的形式实时、直观地进行显示；同时，可以调取数据处理终端109中存储的搅拌桩机的施工的视频图像以及进尺深度等数据，由施工管理人员进行分析对比，对水泥土搅拌桩的施工进行指导。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
在一些可选实施例中，所述水泥土搅拌桩监测系统还包括：安全防护设备，安装于所述搅拌桩机上，用于对所述位置响应器105、所述红外摄像机106等电器设备、电气回路或数据信号线路提供安全防护。比如，安全防护设备为防雷器，当电气回路或数据信号线路中因为外界干扰产生尖峰电流或电压时，防雷器能够够在极端的时间内对电流或电压进行导通分流，有效避免了浪涌对电气回路或数据信号线路中的电子设备的损害。再比如，通过防雷器可以在雷雨天气中，保护红外摄像机106不受雷击的破坏。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
图2为根据本申请的一些实施例提供的搅拌桩机的结构示意图；如图2所示，该搅拌桩机包括上述任一实施例所述的水泥土搅拌桩监测系统。通过在搅拌桩机上设置该水泥土搅拌桩监测系统，实现了实时在线监测搅拌桩机的钻杆钻进速度，通过监测结果可以有效调整控制，从而能够提高水泥土搅拌桩的质量，采用监测系统进行自动监测不仅能够减少人员投入，还可以降低项目成本，因此，通过本申请的技术方案能够有效提高水泥土搅拌桩的质量水平和效率。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水泥土搅拌桩监测系统，用于对搅拌桩机的钻杆的钻进速度进行监测，其特征在于，包括：
钻杆位置触发器，安装于所述钻杆的顶端，随所述钻杆的移动而移动；
位置响应器，所述位置响应器安装于所述搅拌桩机的桅杆上，与所述钻杆位置触发器相适配，能够感知到所述钻杆位置触发器接近，以产生接近信号并发送；
数据处理终端，接收所述接近信号，并根据所述接近信号，计算所述钻杆的钻进速度。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位置响应器为接近传感器，所述接近传感器至少有2个，至少2个所述接近传感器沿所述搅拌桩机的桅杆的长度方向并列安装在所述桅杆上；
对应的，
所述数据处理终端，根据至少两个所述接近信号和对应的所述接近传感器的间距，计算所述钻杆的钻进速度。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，相邻两个所述接近传感器间隔0.5米安装于所述桅杆上。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：红外摄像机，安装于所述搅拌桩机的主支撑杆上，且所述红外摄像机的摄像头正对所述桅杆上的进尺刻度标识，能够对所述钻杆的钻进位置进行视频采集，并将采集到的视频图像发送至所述数据处理终端，其中，所述进尺刻度标识用于对所述钻杆的进尺深度进行标记。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述红外摄像机的摄像头底部安装有照明补光灯。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述进尺刻度标识位于所述桅杆底部5米范围内，且相邻进尺刻度间距为0.5米。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：数据采集仪，分别与所述位置响应器和所述数据处理终端连接，以将所述位置响应器发送的接近信号进行模电转换，并发送至所述数据处理终端。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数据采集仪与所述位置响应器之间通过串行通信接口连接，与所述数据处理终端之间为无线通讯连接或有线通讯连接。
9.根据权利要求1-8任一所述的系统，其特征在于，还包括：显示设备，与所述数据处理终端电连接，能够实时显示所述钻杆的钻进速度。
10.一种搅拌桩机，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的水泥土搅拌桩监测系统。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202022015996.7U CN213390097U (zh) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | 一种水泥土搅拌桩监测系统和搅拌桩机 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202022015996.7U CN213390097U (zh) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | 一种水泥土搅拌桩监测系统和搅拌桩机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=76217023
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Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113653042A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-16 | 温州瓯宏智能科技有限公司 | 一种深层搅拌桩智慧综合监测系统 |
| CN116188204A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-05-30 | 湖北庭凯建筑工程有限公司 | 基于物联网的建筑施工材料生产运输智能监测管理系统 |
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2020
- 2020-09-15 CN CN202022015996.7U patent/CN213390097U/zh active Active
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