一种预制桩植入法的自动化监控系统及其操作流程技术方案

本发明专利技术公开了一种预制桩植入法自动化监控系统及其操作流程,自动化监控系统主要包括钻机子系统和扩底子系统；钻机子系统包括钻机主机以及深度检测装置、流量监测装置和电流监测装置；扩底子系统包括扩底钻头以及油压监测装置和油量监测装置；深度检测装置包括钢丝绳和编码器；流量监测装置包括泥浆泵和泥浆流量计；钻机平台上设有输浆软管，泥浆流量计安装在输浆软管上，输浆软管的一端连接泥浆泵，输浆软管的另一端连通钻杆内的注浆通道；电流监测装置包括控制箱以及电流表。自动化监控系统的操作流程包括相配合的时间‑深度工艺流程和时间‑直径工艺流程。本发明专利技术自动化程度高，能精确地控制钻孔的深度和扩底的直径及高度，提高施工质量。

【技术实现步骤摘要】
一种预制桩植入法的自动化监控系统及其操作流程
本专利技术涉及桩基工程
，特别是涉及一种预制桩植入法的自动化监控系统及其操作流程。
技术介绍
在铁路系统的桩基础中，传统的施工工艺主要有灌注桩和混凝土预制桩。灌注桩由于在施工过程中需要在现场浇筑混凝土，因此施工质量具有较多的不确定性，存在泥浆排放量大，环境污染严重的问题。而混凝土预制桩在施工中无论是采用锤击还是采用静压的施工方法，都存在一定的挤土效应，挤土有可能会对桩身产生一定的损伤。目前，在桩基建设中开发了一种非挤土的先钻孔(预搅拌)并扩底注浆后，再植入预制桩的施工法，这种预制桩植入法虽然解决了传统工艺中存在的泥浆排放污染严重和挤土效应的问题，但是其施工过程中仍存在随意性较大，自动化程度不高，施工操作流程不够明确的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供一种预制桩植入法的自动化监控系统及其操作流程，其能通过自动化的管控手段，规范施工流程，对施工过程进行质量监控，提高施工质量。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种预制桩植入法自动化监控系统,包括用于对桩孔钻制进行自动化控制的钻机子系统和用于对桩孔的桩端进行扩底自动化控制的扩底子系统；钻机子系统包括用于带动钻杆旋转钻孔的钻机主机以及深度检测装置、流量监测装置和电流监测装置；扩底子系统包括安装在钻杆底端具有扩大翼片的扩底钻头以及油压监测装置和油量监测装置；深度检测装置包括卷绕在钻机平台的卷机上用于吊装连接钻机主机的钢丝绳和设置在该钢丝绳的一侧通过对钢丝绳的滑动计数检测钻孔深度的编码器；流量监测装置包括有泥浆泵和泥浆流量计；钻机平台上设有输浆软管，泥浆流量计安装在输浆软管上，输浆软管的一端连接泥浆泵的供浆口，该输浆软管的另一端通过钻机主机连通钻杆内的注浆通道；电流监测装置包括安装在钻机平台上通过电缆控制钻机主机旋转的控制箱以及安装在该控制箱上用于监测钻机主机电流变化的电流表。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的钻机平台上安装有通过液压控制使扩大翼片打开或合拢的液压站，液压站与扩底钻头的扩大翼片经液压油管控制相连接。上述的扩底子系统中的油压监测装置为安装在液压站上用于对液压油管中的油压进行实时监控的油压表；扩底子系统中油量监测装置为安装在液压站上用于对液压油管中的液压油流量进行实时监控的油液流量计。上述的自动化监控系统还包括起重子系统；起重子系统包括起重主机以及重量监测装置和角度监控装置。上述的自动化监控系统还包括桩机子系统；桩机子系统包括桩机主机以及垂直度监控装置和荷载监测装置，荷载监测装置为用于显示重量的载荷仪。上述的自动化监控系统还包括供浆子系统；供浆子系统包括主机装置以及水泥称重装置、水量称重装置和浆水切换装置。上述的钻机子系统中还包括温度监测装置。本专利技术还提供了一种预制桩植入法自动化监控系统的操作流程，该操作流程包括相配合的时间-深度工艺流程和时间-直径工艺流程；时间-深度工艺流程利用钻机子系统中的深度检测装置，检测扩底钻头的位置以确定钻孔的深度，在以时间为横轴以钻孔深度为纵轴的坐标系中对钻头的位置进行实时跟踪；时间-直径工艺流程利用扩底子系统中油压监测装置的功能和油量监测装置的功能，在以时间为横轴以钻孔直径为纵轴的坐标系中对钻孔的直径进行实时监控。上述的时间-深度工艺流程依次包括钻孔阶段、修孔阶段、扩底阶段、桩端注浆阶段和桩周注浆阶段；在钻孔到设计标高后，进行修孔的操作，修孔幅度控制在5-15米之间，当载荷仪显示的重量接近钻机主机和钻杆重量的和时，可判定修孔完成；修孔完成后进行桩端扩底，桩端扩底通过控制扩底钻头的扩大翼片打开完成；扩底完成后进行桩端注浆，应先在孔底处注入桩端水泥浆设计用量的1/3，然后反复提升、下降钻头，将剩余水泥浆注入扩底部位，钻头提升、下降幅度为扩底部位的高度；桩端注浆完成后，进行桩周注浆，在钻杆边上拔边注入桩周水泥浆，在每注入一定高度后，升降钻杆一次进行复搅，复搅的高度控制在12-15米。上述的时间-直径工艺流程在时间-深度工艺流程的钻孔阶段、修孔阶段、扩底阶段、桩端注浆阶段和桩周注浆阶段同时操作；在钻孔阶段和修孔阶段的钻孔直径为正常情况下的钻孔直径；扩底阶段时，扩底钻头在液压站的控制下打开扩大翼片，扩大翼片根据地质情况可以分3-5次打开，扩大翼片打开后，钻孔直径变大，并通过油压表和油液流量计检测将数据进行存储；在桩端注浆阶段，扩大翼片仍旧打开，并通过钻机主机的旋转，边注浆边旋转，保证桩端注浆的效果；桩端注浆完成后，扩大翼收回，扩大钻头在正常状态下进行桩周注浆。与现有技术相比，本专利技术的钻机子系统主要包括钻机主机以及深度检测装置、流量监测装置和电流监测装置；通过钻机子系统本专利技术能精确地控制钻孔的深度，利用扩底子系统配合钻机子系统能精确的控制桩端扩孔的位置、直径和高度。本专利技术通过自动化的监控系统能对施工过程进行实时监控，并形成一套操作流程，该操作流程主要包括时间-深度工艺流程和和时间-直径工艺流程。本专利技术自动化程度高，能精确地控制钻孔的深度和扩底的直径及高度，提高施工质量。附图说明图1是本专利技术自动化监控系统的构成示意图；图2是本专利技术自动控制的工艺布置图之一；图3是本专利技术自动控制的工艺布置图之二；图4是本专利技术自动控制的工艺布置图之三；图5是本专利技术扩底钻头的结构简图；图6是本专利技术的时间-深度工艺流程图；图7中本专利技术的时间-直径工艺流程图；图8是本专利技术的扩底操作流程；图9是本专利技术的电流监测图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。图1至9是本专利技术的构成及其流程示意图。其中的附图标记为：钻机子系统1、钻机主机11、钢丝绳12、编码器13、泥浆泵14、泥浆流量计15、输浆软管16、电缆17、控制箱18、电流表19、扩底子系统2、扩底钻头21、扩大翼片211、油压表22、油液流量计23、起重子系统3、桩机子系统4、供浆子系统5、钻杆6、液压站7、液压油管8、钻机平台9。现有的非挤土先钻孔(预搅拌)并扩底注浆后植入预制桩的一些施工方法比传统的灌注桩和预制桩传统施工工艺(锤击、静压)都有非常大的进步，解决了施工质量控制难，泥浆排放的问题，但是其施工还是处于相对粗犷的阶段，施工过程中随意性较大，施工质量在监控还是存在一定的问题，同时也没有明确的提出严格的自动控制操作流程。如图所示，本专利技术公开了一种预制桩植入法自动化监控系统,该自动化监控系统自动化程度高，可以保证施工质量，并能对施工的整个过程进行全程的实时监控。它主要包括钻机子系统1、扩底子系统2、起重子系统3、桩机子系统4和供浆子系统5。钻机子系统1用于对桩孔的钻制进行自动化控制，它主要包括钻机主机11以及深度检测装置、流量监测装置、电流监测装置和温度监测装置。钻机主机11用于带动钻杆6旋转钻孔，钻杆6为空心钻杆，其底端安装有合金钻头，该钻头为具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预制桩植入法自动化监控系统,包括用于对桩孔钻制进行自动化控制的钻机子系统(1)和用于对桩孔的桩端进行扩底自动化控制的扩底子系统(2)；其特征是：所述的钻机子系统(1)包括用于带动钻杆(6)旋转钻孔的钻机主机(11)以及深度检测装置、流量监测装置和电流监测装置；所述的扩底子系统(2)包括安装在钻杆(6)底端具有扩大翼片(211)的扩底钻头(21)以及油压监测装置和油量监测装置；所述的深度检测装置包括卷绕在钻机平台(9)的卷机上用于吊装连接钻机主机(11)的钢丝绳(12)和设置在该钢丝绳(12)的一侧通过对钢丝绳(12)的滑动计数检测钻孔深度的编码器(13)；所述的流量监测装置包括有泥浆泵(14)和泥浆流量计(15)；所述的钻机平台(9)上设有输浆软管(16)，所述的泥浆流量计(15)安装在输浆软管(16)上，所述的输浆软管(16)的一端连接泥浆泵(14)的供浆口，该输浆软管(16)的另一端通过钻机主机(11)连通钻杆(6)内的注浆通道；所述的电流监测装置包括安装在钻机平台(9)上通过电缆(17)控制钻机主机(11)旋转的控制箱(18)以及安装在该控制箱(18)上用于监测钻机主机(11)电流变化的电流表(19)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种预制桩植入法自动化监控系统,包括用于对桩孔钻制进行自动化控制的钻机子系统(1)和用于对桩孔的桩端进行扩底自动化控制的扩底子系统(2)；其特征是：所述的钻机子系统(1)包括用于带动钻杆(6)旋转钻孔的钻机主机(11)以及深度检测装置、流量监测装置和电流监测装置；所述的扩底子系统(2)包括安装在钻杆(6)底端具有扩大翼片(211)的扩底钻头(21)以及油压监测装置和油量监测装置；所述的深度检测装置包括卷绕在钻机平台(9)的卷机上用于吊装连接钻机主机(11)的钢丝绳(12)和设置在该钢丝绳(12)的一侧通过对钢丝绳(12)的滑动计数检测钻孔深度的编码器(13)；所述的流量监测装置包括有泥浆泵(14)和泥浆流量计(15)；所述的钻机平台(9)上设有输浆软管(16)，所述的泥浆流量计(15)安装在输浆软管(16)上，所述的输浆软管(16)的一端连接泥浆泵(14)的供浆口，该输浆软管(16)的另一端通过钻机主机(11)连通钻杆(6)内的注浆通道；所述的电流监测装置包括安装在钻机平台(9)上通过电缆(17)控制钻机主机(11)旋转的控制箱(18)以及安装在该控制箱(18)上用于监测钻机主机(11)电流变化的电流表(19)。


2.根据权利要求1所述的一种预制桩植入法自动化监控系统，其特征是：所述的钻机平台(9)上安装有通过液压控制使扩大翼片(211)打开或合拢的液压站(7)，所述的液压站(7)与扩底钻头(21)的扩大翼片(211)经液压油管(8)控制相连接。


3.根据权利要求2所述的一种预制桩植入法自动化监控系统，其特征是：所述的扩底子系统(2)中的油压监测装置为安装在液压站(7)上用于对液压油管(8)中的油压进行实时监控的油压表(22)；所述的扩底子系统(2)中油量监测装置为安装在液压站(7)上用于对液压油管(8)中的液压油流量进行实时监控的油液流量计(23)。


4.根据权利要求3所述的一种预制桩植入法自动化监控系统，其特征是：所述的自动化监控系统还包括起重子系统(3)；所述的起重子系统(3)包括起重主机以及重量监测装置和角度监控装置。


5.根据权利要求4所述的一种预制桩植入法自动化监控系统，其特征是：所述的自动化监控系统还包括桩机子系统(4)；所述的桩机子系统(4)包括桩机主机以及垂直度监控装置和荷载监测装置，所述的荷载监测装置为用于显示重量的载荷仪。

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【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪雨，王树峰，张日红，张芳芳，明维，王孟波，
申请(专利权)人：宁波中淳高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33