水泥土搅拌桩恒流量注浆控制方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥土搅拌桩恒流量注浆控制方法，根据设计指标，通过计算确定设计流量；设定采样周期时间，并计算采样周期内的周期设计流量；设定周期设计流量的允许偏差；设定采样周期内的采样次数；通过采样数据滤波算法，在一个采样周期内，采样并计算周期有效流量和周期有效压力，同时采集注浆电机的周期有效频率；校准周期有效流量，测定整定常数

【技术实现步骤摘要】
水泥土搅拌桩恒流量注浆控制方法


[0001]本专利技术涉及地基处理
，具体涉及一种水泥土搅拌桩恒流量注浆控制方法
。

技术介绍

[0002]水泥土搅拌桩，是以水泥作为固化剂的主要材料，通过搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌，利用固化剂和地基土之间所产生的一系列物理化学反应，使土体凝结成具有整体性
、
水稳定性和一定强度的桩体
。
根据喷射水泥状态的不同，分为粉体喷射搅拌桩（粉喷桩）和湿法喷射搅拌桩（湿喷桩），目前湿喷桩在地基与基础工程上被广泛应用
。
水泥土搅拌桩成桩质量检测指标，主要是施工后所形成的水泥土搅拌桩桩体的强度
、
完整性和均匀性
。
为了保证成桩质量，施工过程中要求等桩长
、
桩径
、
水泥掺入量
、
喷浆提升速度
、
搅拌转速等指标必须达到设计和规范要求，否则判定为不合格桩
。
上述施工质量控制指标中，水泥掺入量是最难控制的指标，也是施工管理中重点监控的指标
。
水泥掺入量，设计中有时以水泥掺入比表示，指水泥与拟加固土体（天然状态）的质量比，举例来说，设计要求水泥掺入比
15%
，假设加固土体的密度为
1800kg/m3，则水泥掺入量为
1800
×
15%=270kg/m3。
假设设计桩径为
0.5m、
桩体截面积为
0.19625m2，则每延米桩体水泥用量约为
270
×
0.19625=53kg
，这就要求施工过程中能将
53kg
的水泥通过搅拌机械均匀拌合在1延米桩体范围内
。
[0003]对于湿喷桩来说，施工过程中控制水泥掺入量，现有的技术是通过控制水泥浆的流量来实现，具体做法为：操作员在制浆后台先将水泥按照设计水灰比与水拌合制成水泥浆，然后以设计流量为目标，根据管道流量计显示值实时调整注浆泵的注浆压力，使管道流量计显示值保持在设计流量附近
。
虽然目前基于物联网的水泥搅拌桩监控技术相对成熟，但这种人工手动控制水泥浆管道流量的方法在实际施工过程中还纯在不足之处：（1）水泥搅拌桩监控系统一般安装在桩机上，桩机操作员可实时监控，出于管理的需要，流量计一般靠近桩机安装，甚至直接安装在桩机上，而制浆站往往距离桩机数十米，当流量出现偏差，由桩机操作员通过对讲机通知制浆操作员，这种间接的反馈方式纯在时间上的滞后性；另外，从水泥搅拌桩行业现状看，出于降低成本的需要，必须压缩现场操作人员数量，桩机操作员要时刻关注桩机的运转情况
、
制浆操作员要兼顾后台制浆站的所有工作，他们都很难做到主动时刻关注管道流量的变化；这项实际现状导致制浆操作员很难做到实时调整注浆压力
。
[0004]（2）由于湿喷桩注浆采用往复式柱塞泵，注浆压力波动剧烈，峰谷压差相对较大，导致管道流量随之剧烈波动，管道流量数据采集存在失真现象，制浆操作员根据自己的经验通过调整注浆泵的电机频率来调整注浆泵的压力，因此，制浆操作员的经验和对注浆泵性能的熟悉程度，会在一定程度上影响注浆量的准确性
。
[0005]实际上，地层土质的变化
、
搅拌头深度的变化，都会要求相应改变注浆压力，否则管道流量会出现波动，进而影响桩体的强度和均匀性，因此，亟待研制出一种适用于湿喷桩的水泥浆恒定流量注浆控制方法
。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种水泥土搅拌桩恒流量注浆控制方法，通过在线注浆管理流量的监测数据反馈，实时自动调整注浆泵的注浆压力，自动控制注浆流量的恒定输出，从而实现桩长范围内水泥掺入量的准确性和均匀性
。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水泥土搅拌桩恒流量注浆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步
、
根据设计指标，通过计算确定设计流量
Q
d
；第二步
、
设定采样周期
T
，并计算采样周期
T
内的周期设计流量
Q
dT
；第三步
、
设定采样周期
T
内的采样次数
m
；设定周期设计流量
Q
dT
的允许偏差
AD
QT
；第四步
、
通过采样数据滤波算法，在一个采样周期
T
内，对流量计的测量信号瞬时流量
q
i
连续进行
m
次同时间间隔采样，取算术平均值得到周期有效流量
Q
Ti
，并采集对应的注浆电机的频率，记录为周期有效频率
F
Ti
；第五步
、
校准周期有效流量
Q
Ti
，测定整定常数
K
，计算得到整定有效流量
Q
KTi
；第六步
、
判断整定有效流量
Q
Tki
是否处于周期设计流量
Q
dT
的允许偏差
AD
QT
范围内；若否，则调整注浆电机的周期有效频率
F
Ti
并跳转至第四步；若是，则将整定有效流量
Q
KTi
作为满足要求的实际流量被采集，并保持注浆电机的周期有效频率
F
Ti
不变，进入下一步；第七步
、
跳转至第四步进行入下一个采样周期
T
；直至注浆结束
。
[0008]进一步的，在第六步中，当判断整定有效流量
Q
Tki
处于周期设计流量
Q
dT
的允许偏差
AD
QT
范围内时，获取注浆浆液的密度，根据密度反馈，通过调整注浆电机的频率，对整定有效流量
Q
KTi
进行调节，将调节后的整定有效流量
Q
KTi
作为满足要求的实际流量被采集，用以控制桩体的掺灰量
。
[0009]进一步的，通过采集制浆参数获取注浆浆液的密度，控制桩体的掺灰量采用以下步骤：
A、
以设计水灰比
R
d
为基础，按配料要求采用不同的设计水灰比
R
d
配置试配浆液，并测出相应的密度，绘制“水灰比
—
浆液密度关系曲线”，并拟合得出“水灰比
—
浆液密度关系公式”，设计水灰比
R
d
对应“水灰比
—
浆液密度关系曲线”中的密度为设计密度
ρ
d
；
B、
设定设计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水泥土搅拌桩恒流量注浆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步
、
根据设计指标，通过计算确定设计流量
Q
d
；第二步
、
设定采样周期
T
，并计算采样周期
T
内的周期设计流量
Q
dT
；第三步
、
设定采样周期
T
内的采样次数
m
；设定周期设计流量
Q
dT
的允许偏差
AD
QT
；第四步
、
通过采样数据滤波算法，在一个采样周期
T
内，对流量计的测量信号瞬时流量
q
i
连续进行
m
次同时间间隔采样，取算术平均值得到周期有效流量
Q
Ti
，并采集对应的注浆电机的频率，记录为周期有效频率
F
Ti
；第五步
、
校准周期有效流量
Q
Ti
，测定整定常数
K
，计算得到整定有效流量
Q
KTi
；第六步
、
判断整定有效流量
Q
Tki
是否处于周期设计流量
Q
dT
的允许偏差
AD
QT
范围内；若否，则调整注浆电机的周期有效频率
F
Ti
并跳转至第四步；若是，则将整定有效流量
Q
KTi
作为满足要求的实际流量被采集，并保持注浆电机的周期有效频率
F
Ti
不变，进入下一步；第七步
、
跳转至第四步进行入下一个采样周期
T
；直至注浆结束
。2.
如权利要求1所述的水泥土搅拌桩恒流量注浆控制方法，其特征在于，在第六步中，当判断整定有效流量
Q
Tki
处于周期设计流量
Q
dT
的允许偏差
AD
QT
范围内时，获取注浆浆液的密度，根据密度反馈，通过调整注浆电机的频率，对整定有效流量
Q
KTi
进行调节，将调节后的整定有效流量
Q
KTi
作为满足要求的实际流量被采集，用以控制桩体的掺灰量
。3.
如权利要求2所述的水泥土搅拌桩恒流量注浆控制方法，其特征在于，通过采集制浆参数获取注浆浆液的密度，控制桩体的掺灰量采用以下步骤：
A、
以设计水灰比
R
d
为基础，按配料要求采用不同的设计水灰比
R
d
配置试配浆液，并测出相应的密度，绘制“水灰比
—
浆液密度关系曲线”，并拟合得出“水灰比
—
浆液密度关系公式”，设计水灰比
R
d
对应“水灰比
—
浆液密度关系曲线”中的密度为设计密度
ρ
d
；
B、
设定设计密度
ρ
d
的允许偏差
AD
ρ
和设定设计密度
ρ
d
的校正限值
LD
ρ
；
C、
按当前施工要求中的设计水灰比
R
d
配制注浆浆液，采集注浆浆液的当前加水量
L1、
当前水泥量
L2、
当前外加剂
A
量
L3、
当前外加剂
B
量
L4
，计算当前水灰比
R
on
；
D、
将当前水灰比
R
on
代入“水灰比
—
浆液密度关系公式”中，得出当前密度
ρ
on
；
E、
计算当前密度
ρ
on
与设计密度
ρ
d
的差值
D
ρ
；
F、
当差值
D
ρ
超出允许偏差
AD
ρ
范围
、
且当前密度
ρ
on
在校正限值
LD
ρ
范围内时，以当前密度
ρ
on
为基础计算对应的密度校正流量
Q
ρ
；当当差值
D
ρ
超出允许偏差
AD
ρ
范围
、
且当前密度
ρ
on
超出校正限值
LD
ρ
时，以校正限值
LD
ρ
为基础计算对应的密度校正流量
Q
ρ
；根据密度校正流量
Q
ρ
，调整注浆电机的频率；当当前密度
ρ
on
与设计密度
ρ
d
的差值
D
ρ
在允许偏差
AD

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海波，徐锴，孙宇，吴志强，沙海明，黄宙晟，缪张华，张贤，龚长发，徐家祥，
申请(专利权)人：南京水科院瑞迪科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：