一种深层水泥搅拌桩双控土层识别方法技术

一种深层水泥搅拌桩双控土层识别方法，包括以下步骤：在下贯施工过程中，每隔预设采集时间获取监测信息；根据所述监测信息，绘制实测端阻力随深度变化的第一曲线，并得到不同下贯深度对应的土层信息；计算下贯施工过程中每单位步长的推算端阻力，绘制推算端阻力随深度变化的第二曲线；判断第一曲线和第二曲线的趋势是否一致，若是，则输出不同下贯深度对应的土层类型；若否，则获取目标下贯深度，更改目标下贯深度对应的土层类型，重复步骤S3至S5直至第一曲线与第二曲线的趋势一致，将更改得到的土层类型作为目标下贯深度对应的土层类型，得到不同下贯深度对应的土层类型。本发明专利技术通过双控指标划分、判别土层类型，可提高判断土层类型的准确性。型的准确性。型的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种深层水泥搅拌桩双控土层识别方法


[0001]本专利技术属于搅拌桩施工
，尤其涉及一种深层水泥搅拌桩双控土层识别方法。

技术介绍

[0002]深层水泥搅拌桩施工时需要针对不同的土层采取不同的工艺参数，而工程实践中通常在一片施工区域仅1个勘察钻孔，所有搅拌桩施工都参照该勘察钻孔的土层分布情况调整施工工艺参数。然而，大量工程土层分布复杂，实际施工的土层分布与勘察孔并不一致，因此经常出现施工工艺参数不适宜该土层，导致搅拌桩的部分桩段施工质量差，甚至不成桩的情况。
[0003]针对上述情况，现有技术通过在搅拌头底端布置静力触探探头，通过静力触探探头测量的端阻力判别土层并针对性施工，但是，地下土层复杂，常常存在异物，而且静力触探探头表面积小，测试的范围非常有限，在下贯遇到卵石、石块、铁块等异物时，压力会明显增大，导致土层划分时出现错误的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种深层水泥搅拌桩双控土层识别方法，通过双控指标划分、判别土层类型，可提高判断土层类型的准确性。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种深层水泥搅拌桩双控土层识别方法，包括搅拌桩机，搅拌桩机包括桩架和绞车，桩架上设有沿着桩架上升或下降的搅拌组件，绞车通过钢丝绳及滑轮组控制搅拌组件上升或下降；搅拌桩机还包括用于测量绞车拉力的拉力传感器、用于测量搅拌组件上升或下降距离的位移传感器、设置在搅拌组件底端用于测量端阻力的检测探头以及分别与拉力传感器、位移传感器和检测探头连接的智能终端；
[0007]方法包括以下步骤：
[0008]S1、在下贯施工过程中，每隔预设采集时间获取监测信息，监测信息包括搅拌组件的下贯深度及对应的搅拌组件的移动速度、检测探头发送的实测端阻力和拉力传感器发送的拉力；
[0009]S2、根据获取的监测信息，绘制实测端阻力随深度变化的第一曲线，并得到不同下贯深度对应的土层信息，土层信息包括土层类型及对应的侧压力系数以及土体摩擦系数；
[0010]S3、基于监测信息和下贯深度对应的土层信息，根据预设公式计算下贯施工过程中每单位步长的推算端阻力，并绘制推算端阻力随深度变化的第二曲线；
[0011]S4、判断第一曲线和第二曲线的趋势是否一致，若是，则执行步骤S5，若否，则执行步骤S6；
[0012]S5、以步骤S2得到的不同下贯深度对应的土层类型作为输出结果；
[0013]S6、将第一曲线与第二曲线趋势不一致的部分对应的下贯深度作为目标下贯深
度，根据预设更改规则更改目标下贯深度对应的土层类型，重复步骤S3至S5直至第一曲线与第二曲线的趋势一致，将最后一次更改得到的土层类型作为目标下贯深度对应的土层类型，得到不同下贯深度对应的土层类型。
[0014]进一步地，判断第一曲线和第二曲线的趋势是否一致的步骤包括：
[0015]S41、对于每个下贯深度，根据绘制的第二曲线，得到下贯深度对应的推算端阻力，并计算下贯深度对应的实测端阻力与推算端阻力的差值，得到每个下贯深度对应的差值；
[0016]S42、判断每个下贯深度对应的差值是否均在预设范围内；
[0017]S43、若是，则判断第一曲线和第二曲线的趋势一致；
[0018]S44、若否，则判断第一曲线和第二曲线的趋势不一致。
[0019]将第一曲线与第二曲线趋势不一致的部分对应的下贯深度作为目标下贯深度的步骤包括：
[0020]S61、将不在预设范围内的差值对应的下贯深度记为目标下贯深度。
[0021]进一步地，预设公式为式中，F
端阻力
为所计算的单位步长的推算端阻力，G为搅拌组件的重力，h
λ
为单位步长，m
搅
为搅拌组件质量，v1为搅拌组件在所计算的单位步长的起始端的速度，v2为搅拌组件在所计算的单位步长的终止端的速度，t0为所计算的单位步长的起始时间，为所计算的单位步长的结束时间，F
拉t
为t0至时间内获取到的不同时刻的拉力，v
t
为t0至时间内获取到的不同时刻的的速度，n
′
为所计算的单位步长上方的上覆土层层数，σ
zi
为第i层上覆土层的土体垂直有效应力，k
si
为第i层上覆土层的土体侧压力系数，μ
si
为第i层上覆土层的土体与搅拌组件的钻杆的摩擦系数，h
i
为第i层上覆土层的厚度，其中i＝1、2、
……
、n
′
，d为搅拌组件中钻杆直径。
[0022]进一步地，预设公式的推导过程如下：
[0023]根据能量守恒：
[0024][0025]式中，F
合
为搅拌组件受到的合力，为动能变化量；
[0026]由公式(1)得到：
[0027][0028]式中，F
拉
为绞车拉力，F
侧摩
为土与搅拌组件的钻杆的侧摩阻力；
[0029]绞车拉力做功为：
[0030][0031]侧摩阻力做功为：
[0032][0033]由公式(2)、(3)和公式(4)简化得到：
[0034][0035]进一步地，搅拌组件包括多根钻杆、与多根钻杆连接用于驱动钻杆转动的动力头和分别设置在多根钻杆底端的多个钻头，检测探头的数量与钻头的数量相同且一一对应，检测探头分别通过保护组件设置在对应的钻头的底端，保护组件包括保护盒和保险块，保护盒的顶端设置在钻头的底端，保险块设置在保护盒的内顶端，检测探头穿设在保护盒的底端，并与保险块连接，当检测探头受到的阻力大于一定值时，检测探头对保险块的压力大于保险块的最大承受力，保险块会破碎。
[0036]进一步地，保护组件还包括套环，套环位于保护盒内，且套设于检测探头上。
[0037]进一步地，检测探头通过数据传输线连接有无线数据传输器，无线数据传输器设置在相应的钻头上，无线数据传输器与智能终端无线连接。
[0038]进一步地，保险块为陶瓷块。
[0039]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：通过绘制实测端阻力随深度变化的第一曲线以及绘制推测端阻力随深度变化的第二曲线，通过第一曲线和第二曲线的变化趋势划分土层类型，推测端阻力可以避免检测探头遇到卵石、石块、铁块等异物时的实测端阻力突变而导致的土层类型出现误判的问题，通过实测端阻力和推测端阻力双指标协调识别土层，可提高判断土层类型的准确性。
附图说明
[0040]图1为本专利技术深层水泥搅拌桩双控土层识别方法的步骤流程图；
[0041]图2为本专利技术深层水泥搅拌桩双控土层识别方法中搅拌桩机的结构示意图；
[0042]图3为本专利技术深层水泥搅拌桩双控土层识别方法中钻头的结构示意图；
[0043]图4为本专利技术深层水泥搅拌桩双控土层识别方法中保护组件的结构示意图；
[0044]图5为本专利技术深层水泥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深层水泥搅拌桩双控土层识别方法，包括搅拌桩机，所述搅拌桩机包括桩架和绞车，所述桩架上设有沿着桩架上升或下降的搅拌组件，所述绞车通过钢丝绳及滑轮组控制搅拌组件上升或下降；其特征在于，所述搅拌桩机还包括用于测量绞车拉力的拉力传感器、用于测量搅拌组件上升或下降距离的位移传感器、设置在搅拌组件底端用于测量端阻力的检测探头以及分别与拉力传感器、位移传感器和检测探头连接的智能终端；所述方法包括以下步骤：S1、在下贯施工过程中，每隔预设采集时间获取监测信息，所述监测信息包括搅拌组件的下贯深度及对应的搅拌组件的移动速度、检测探头发送的实测端阻力和拉力传感器发送的拉力；S2、根据获取的所述监测信息，绘制实测端阻力随深度变化的第一曲线，并得到不同下贯深度对应的土层信息，所述土层信息包括土层类型及对应的侧压力系数以及土体摩擦系数；S3、基于所述监测信息和下贯深度对应的土层信息，根据预设公式计算下贯施工过程中每单位步长的推算端阻力，并绘制推算端阻力随深度变化的第二曲线；S4、判断第一曲线和第二曲线的趋势是否一致，若是，则执行步骤S5，若否，则执行步骤S6；S5、以步骤S2得到的不同下贯深度对应的土层类型作为输出结果；S6、将第一曲线与第二曲线趋势不一致的部分对应的下贯深度作为目标下贯深度，根据预设更改规则更改目标下贯深度对应的土层类型，重复步骤S3至S5直至第一曲线与第二曲线的趋势一致，将最后一次更改得到的土层类型作为目标下贯深度对应的土层类型，得到不同下贯深度对应的土层类型。2.根据权利要求1所述的深层水泥搅拌桩双控土层识别方法，其特征在于，所述判断第一曲线和第二曲线的趋势是否一致的步骤包括：S41、对于每个下贯深度，根据绘制的第二曲线，得到下贯深度对应的推算端阻力，并计算下贯深度对应的实测端阻力与推算端阻力的差值，得到每个下贯深度对应的差值；S42、判断每个下贯深度对应的差值是否均在预设范围内；S43、若是，则判断第一曲线和第二曲线的趋势一致；S44、若否，则判断第一曲线和第二曲线的趋势不一致。所述将第一曲线与第二曲线趋势不一致的部分对应的下贯深度作为目标下贯深度的步骤包括：S61、将不在预设范围内的差值对应的下贯深度记为目标下贯深度。3.根据权利要求1所述的深层水泥搅拌桩双控土层识别方法，其特征在于，所述判断第一曲线和第二曲线的趋势是否一致的步骤包括：S45、从多个下贯深度中依次选取相邻的两个下贯深度组成下贯深度组，得到多个下贯深度组；S46、对于每个下贯深度组，以下贯深度组的两个下贯深度作为起始点和终点，在第一曲线上截取第一线段，在第二曲线上截取第二线段，得到每个下贯深度组对应的第一线段和第二线段；S47、依次判断每组下贯深度组对应的第一线段和第二线段的趋势是否一致；
S48、若均一致，则判断第一曲线和第二曲线的趋势一致；否则，判断第一曲线和第二曲线的趋势不一致；所述将第一曲线与第二曲线趋势不一致的部分对应的下贯深度作为目标下贯深...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平山，滕超，何丽平，王雪刚，刘志军，林美鸿，温承永，董洪静，陶金，陈进，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司南方海洋科学与工程广东省实验室珠海，
类型：发明
国别省市：