CN215888212U - 高压喷射灌浆施工的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于施工程序自动控制领域，高压喷射灌浆施工的自动控制系统，包括前台机械和后台机械，所述前台机械包括高喷台车和钻机，所述后台机械包括高压水泵、空压机和送浆泵，该高压喷射灌浆施工的自动控制系统具有将所有施工参数数据均由传感器实时采集上传更加实时准确，避免了人工读取的失误不及时，同时传感器的引入使整个施工的自动化控制成为可能，通过自动化技术的引进提高了劳动生产率，降低了人工成本，同时也降低了工人的劳动强度，将施工的控制过程交给电脑进行自动化施工，去除了施工过程的人为失误和干预，使整个施工过程完全控制在施工要求的参数范围内，保证了施工质量的特点。

Description

高压喷射灌浆施工的自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及施工程序自动控制技术领域，具体为高压喷射灌浆施工的自动控制系统。

背景技术

高压喷射灌浆技术(简称高喷灌浆或旋喷桩施工技术)是上世纪八、九十年代在国内兴起的一门应用于水利施工和地基处理的施工工艺，主要用在水利工程和水库工程的大坝防渗、高层建筑的基坑防渗止水帷幕和软基础地基的加固施工，高压射喷灌浆其主要工作原理是利用高压射流水，对地层进行切割，将地层按照设计要求，切割成一定形状的地槽，同时进行灌浆，边切割边灌浆，水泥浆液在地槽形成防渗板墙或柱体，以截断地下水通道，达到止水防渗和加固地基的作用。

由于高喷灌浆的特殊施工工艺所有整个施工过程环节较以较多，机械也较多，各个机械协同工作，施工对每一个机械又有各自不同的施工参数，所以现阶段施工中就存在着如下缺陷：要求参与施工人数多，工人劳动强度大，施工程序和参数都是人工控制的，各项参数记录也是人工记录，施工参数人为干预多或工人不严格按照施工参数进行施工，对工程质量影响很大。

为解决上述问题，本申请提出高压喷射灌浆施工的自动控制系统

实用新型内容

(一)实用新型目的

为解决背景技术中的技术问题，本实用新型提出高压喷射灌浆施工的自动控制系统，具有将所有施工参数数据均由传感器实时采集上传更加实时准确，避免了人工读取的失误不及时，同时传感器的引入使整个施工的自动化控制成为可能，通过自动化技术的引进提高了劳动生产率，降低了人工成本，同时也降低了工人的劳动强度，将施工的控制过程交给电脑进行自动化施工，去除了施工过程的人为失误和干预，使整个施工过程完全控制在施工要求的参数范围内，保证了施工质量的特点。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：高压喷射灌浆施工的自动控制系统，包括前台机械和后台机械，所述前台机械包括高喷台车和钻机，所述后台机械包括高压水泵、空压机和送浆泵，所述钻机在土壤层中钻出测定孔位和设计深度的钻孔，所述高喷台车吊装有喷管，所述喷管位于钻孔中，所述喷管顶部固定连接有动力装置和提升装置，所述提升装置下面固定连接有旋转速度计数传感器、提升速度和深度传感器与垂直角度传感器，所述旋转速度计数传感器、速度深度传感器与垂直角度传感器组成前台传感器系统，所述高压水泵管路中固定连接有第一流量传感器和第一压力传感器，所述空压机管路中固定连接有第二流量传感器和第二压力传感器，所述送浆泵管路中固定连接有第三流量传感器和第三压力传感器，所述第一流量传感器、第一压力传感器、第二流量传感器、第二压力传感器、第三流量传感器和第三压力传感器组成后台传感器系统，所述前台传感器系统和后台传感器系统均由电缆连接到控制中枢。

优选的，所述控制中枢通过电缆连接到数据记录及存储器。

优选的，所述控制中枢通过电缆连接到人机交互显示屏。

优选的，所述控制中枢通过电缆连接到两个机电系统，两个所述机电系统分别安装在前台机械和后台机械。

优选的，所述喷管底部对称固定连接有两个直径为1.9mm的水嘴。

优选的，所述喷管下端开设有注浆孔和排气孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

一、该高压喷射灌浆施工的自动控制系统，前台传感器系统和后台传感器系统由分布在前台机械和后台机械的各个机械上的传感器构成负责将传感器监测的数据传送给控制中枢进行数据处理和记录，控制中枢得到监测数据后进行判别，若前台传感器系统或后台传感器系统读取的数据符合施工设计要求，则施工程序继续进行，如不符合要求即马上报警提示或停止施工程序，待施工人员处理后参数达到施工要求后方可继续施工工作，进而保障了施工质量。

二、该高压喷射灌浆施工的自动控制系统，具有将所有施工参数数据均由传感器实时采集上传更加实时准确，避免了人工读取的失误不及时，同时传感器的引入使整个施工的自动化控制成为可能，通过自动化技术的引进提高了劳动生产率，降低了人工成本，同时也降低了工人的劳动强度，将施工的控制过程交给电脑进行自动化施工，去除了施工过程的人为失误和干预，使整个施工过程完全控制在施工要求的参数范围内，保证了施工质量。

三、该高压喷射灌浆施工的自动控制系统，将繁琐施工程序交给机器完成，提高劳动生产效率，降低工人的劳动强度，减少人对施工工序的人为干预，整个施工程序的自动控制完成和各施工参数全程监控确保施工质量。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的喷管结构示意图；

图3为本实用新型的提升装置和喷管结构示意图；

图4为本实用新型的高压水泵结构示意图；

图5为本实用新型的空压机结构示意图；

图6为本实用新型的送浆泵结构示意图；

图7为本实用新型的电连接原理框图；

图8为本实用新型的自动控制电连接原理框图。

图中：1、土壤层；2、钻孔；3、喷管；4、承载盘；5、旋转速度计数传感器；6、提升速度和深度传感器；7、垂直角度传感器；8、高压水泵；9、第一压力传感器；10、第一流量传感器；11、空压机； 12、第二流量传感器；13、第二压力传感器；14、送浆泵；15、第三流量传感器；16、第三压力传感器；17、控制中枢；18、前台机械； 19、前台传感器系统；20、数据记录及存储器；21、人机交互显示屏； 22、后台传感器系统；23、后台机械；24、机电系统。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图8，本实用新型提供一种技术方案：高压喷射灌浆施工的自动控制系统，其包括：前台传感器系统19和后台传感器系统22以及控制中枢17，前台传感器系统19和后台传感器系统22 由分布在前台机械18和后台机械23的各个机械上的十个传感器构成负责将传感器监测的数据传送给控制中枢17进行数据处理和记录，控制中枢17得到监测数据后进行判别，若前台传感器系统19或后台传感器系统22读取的数据符合施工设计要求，则施工程序继续进行，如不符合要求即马上报警提示或停止施工程序，待施工人员处理后参数达到施工要求后方可继续施工工作，进而保障了施工质量。

高压喷射灌浆施工的自动控制系统，包括前台机械18和后台机械23，前台机械18包括高喷台车和钻机，后台机械23包括高压水泵8、空压机11和送浆泵14，钻机在土壤层中钻出测定孔位和设计深度的钻孔2，高喷台车吊装有喷管3，喷管3位于钻孔2中，喷管 3顶部固定连接有动力装置和提升装置，提升装置下面固定连接有旋转速度计数传感器5、提升速度和深度传感器6与垂直角度传感器7，旋转速度计数传感器5、提升速度和深度传感器6与垂直角度传感器 7组成前台传感器系统19，高压水泵8管路中固定连接有第一流量传感器10和第一压力传感器9，空压机11管路中固定连接有第二流量传感器12和第二压力传感器13，送浆泵14管路中固定连接有第三流量传感器15和第三压力传感器16，第一流量传感器10、第一压力传感器9、第二流量传感器12、第二压力传感器13、第三流量传感器15和第三压力传感器16组成后台传感器系统22，前台传感器系统19和后台传感器系统22均由电缆连接到控制中枢17。

控制中枢17通过电缆连接到数据记录及存储器20，采用这样的设置方式，设置的数据记录及存储器20可以将各个传感器收集到的实时监测数据记录并保存在数据存储器中，生成班报记录存储并可以打印。

控制中枢17通过电缆连接到人机交互显示屏21，采用这样的设置方式，通过人机交互显示屏21可以输入施工参数，为控制中枢17 提供参数标准，使得人机交互显示屏21中的参数可以与前台传感器系统19和后台传感器系统22中的参数做比较。

控制中枢17通过电缆连接到两个机电系统24，两个机电系统24 分别安装在前台机械18和后台机械23，采用这样的设置方式，控制中枢17控制机电系统24，机电系统24控制前台机械18和后台机械 23做出相应的动作。

喷管3底部对称固定连接有两个直径为1.9mm的水嘴，采用这样的设置方式，高压水从水嘴中喷出。

喷管3下端开设有注浆孔和排气孔，采用这样的设置方式，注浆孔喷出的水泥浆液在排气孔排出的中压气流的作用下将水泥浆与切割下来的泥土或砂砾充分混合形成混合防渗体，沉于孔底。

工作原理：首先为测定孔位，即按照技术图纸测量确定每一个孔的具体位置，钻机到位，在土壤层1按测定孔位和设计深度的钻孔2，钻孔过程中须对孔壁加以保护，以防垮孔，一般采用泥浆护壁，还须保持钻孔2的垂直，以保证防渗体的搭接，对土壤层1进行切割灌浆，将高喷台车移至钻好的孔位，将高压水泵8、空压机9和送浆泵14 同轴的喷管3放入孔底达到设计要求的深度，再打开高压水泵8、空压机9和送浆泵14的阀门，高压水泵8中高压水从喷管3底部对称的两个直径为1.9mm的水嘴中射出，同时从注浆孔喷出的水泥浆液，在水嘴周围排气孔排出气流的作用是保护高压水的动能不受损失并将水泥浆与切割下来的泥土或砂砾充分混合形成混合防渗体，沉于孔底，并且按设计要求在孔内以一定速度、一定的角度旋转，同时喷管 3在钻孔2内按设计的提升速度缓缓提升，随着喷管3的提升，切割面在不断地上升，被切割下来的泥土、沙砾和水泥浆的混合体也在不断地上升，从而形成一个连续的混合防渗体，以达到改变地质结构和防渗止水的作用，在喷管3提供的过程中，提升装置上的旋转速度计数传感器5、提升速度和深度传感器6与垂直角度传感器7分别对喷管3的旋转速度、钻孔2的深度、钻孔2和喷管3的垂直角度进行测量，第一流量传感器10和第一压力传感器9监测高压水泵8中的流量和压力是否符合施工参数，第二流量传感器12和第二压力传感器 13监测空压机11中的流量和压力是否符合施工参数，第三流量传感器15和第三压力传感器16监测送浆泵14中的流量和压力是否符合施工参数，前台传感器系统19和后台传感器系统22由分布在前台机械18和后台机械23的各个机械上的十个传感器构成负责将传感器监测的数据传送给控制中枢17进行数据处理和记录，控制中枢17得到监测数据后进行判别，若前台传感器系统19或后台传感器系统22读取的数据符合施工设计要求，则施工程序继续进行，如不符合要求即马上报警提示或停止施工程序，待施工人员处理后参数达到施工要求后方可继续施工工作，进而保障了施工质量。

机电系统24负责各个机械启动、停止，各阀门的开、关，以保证各个机械按照施工的操作规程进行工作，同时保证各机械上的各个施工参数符合设计要求，机电系统24的工作全部由控制中枢17发布指令完成。

人机交互显示屏器21用于显示前后台各个机械的工作状态和各项施工参数，操作人员也可以通过控制人机交互显示屏21控制前台机械18和后台机械23的工作状态调整施工数参，也是施工工作人员和控制中枢17沟通的桥梁。

数据记录及存储器20可以实时记录全部施工过程中前台机械18 和后台机械23的工作状态的前台传感器系统19和后台传感器系统 22传送的实时数据并保存于控制中枢17，同时生成施工记录报表打印并保存。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.高压喷射灌浆施工的自动控制系统，包括前台机械和后台机械，其特征在于：所述前台机械包括高喷台车和钻机，所述后台机械包括高压水泵、空压机和送浆泵，所述钻机在土壤层中钻出测定孔位和设计深度的钻孔，所述高喷台车吊装有喷管，所述喷管位于钻孔中，所述喷管顶部固定连接有动力装置和提升装置，所述提升装置下面固定连接有旋转速度计数传感器、提升速度和深度传感器与垂直角度传感器，所述旋转速度计数传感器、速度深度传感器与垂直角度传感器组成前台传感器系统，所述高压水泵管路中固定连接有第一流量传感器和第一压力传感器，所述空压机管路中固定连接有第二流量传感器和第二压力传感器，所述送浆泵管路中固定连接有第三流量传感器和第三压力传感器，所述第一流量传感器、第一压力传感器、第二流量传感器、第二压力传感器、第三流量传感器和第三压力传感器组成后台传感器系统，所述前台传感器系统和后台传感器系统均由电缆连接到控制中枢。

2.根据权利要求1所述的高压喷射灌浆施工的自动控制系统，其特征在于：所述控制中枢通过电缆连接到数据记录及存储器。

3.根据权利要求1所述的高压喷射灌浆施工的自动控制系统，其特征在于：所述控制中枢通过电缆连接到人机交互显示屏。

4.根据权利要求1所述的高压喷射灌浆施工的自动控制系统，其特征在于：所述控制中枢通过电缆连接到两个机电系统，两个所述机电系统分别安装在前台机械和后台机械。

5.根据权利要求1所述的高压喷射灌浆施工的自动控制系统，其特征在于：所述喷管底部对称固定连接有两个直径为1.9mm的水嘴。

6.根据权利要求1所述的高压喷射灌浆施工的自动控制系统，其特征在于：所述喷管下端开设有注浆孔和排气孔。

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