【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钻孔灌注桩建造领域，尤其涉及一种钻孔灌注桩数字化施工控制方法。
技术介绍
1、钻孔灌注桩等因其具有承载力高、施工工艺简单等优点是结构承载、支护、防渗等系统中最常用的基础结构形式。
2、钻孔灌注桩施工工艺为现场成孔，下放钢筋笼，最后浇筑混凝土，属于地下隐蔽工程，质量控制难度大，若成桩质量出现缺陷将会严重影响上部结构的安全，且桩基缺陷处理难度大、成本高。
3、目前，钻孔灌注桩各关键参数管控主要依赖人工，信息化、自动化程度低。比如成孔参数、泥浆性能参数、钢筋笼吊装节数、混凝土浇筑高度，等工序管控细节多，依赖人工程度高，现场管控难度大，导致施工质量参差不齐。
4、因此，亟需针对成孔钻进、泥浆循环、钢筋笼吊装、混凝土浇筑关键施工生产工序环节，进行数字化升级，实现桩基施工关键工序自动化检测、数字化管理、实时预警及辅助决策，提升桥梁钻孔灌注桩工程智能建造和精细化管理水平，保证钻孔灌注桩质量。
技术实现思路
1、为解决以上问题，本专利技术提供一种钻孔灌注桩数字化施工控制方法，实现钻孔灌注桩关键工序智能感知、辅助决策，提升桩基智能建造和精细化管理水平，保证钻孔灌注桩质量。
2、本专利技术采用的技术方案是：一种钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：通过数字化钻机、泥浆智能控制系统、钢筋笼安装状态监测系统、桩基一体化浇筑平台和钻孔灌注桩预警系统，实现钻孔灌注桩关键工序智能感知、辅助决策；具体包括以下步骤：
3、步骤一、桩基成孔
4、步骤二、钻孔过程中，开启泥浆智能控制系统，监测泥浆性能参数，调整泥浆性能；
5、步骤三、钻进至设计标高后，进行一次清孔；
6、步骤四、一清完成后，采用接触式成孔检测装备对孔壁形态和沉渣厚度进行检测；
7、步骤五、制作钢筋笼，检孔完成后，采用履带吊进行钢筋笼下放，下放过程中通过rfid读写器统计钢筋笼下放节数，记录钢筋笼下放时间；
8、步骤六、钢筋笼下放完成后，将桩基一体化浇筑平台吊至孔位，开始导管下放，下放过程记录导管入孔长度及导管下放时间；
9、步骤七、导管下放完成后，进行二次清孔；
10、步骤八、二清完成后，进行水下混凝土灌注，灌注过程中采用桩基一体化浇筑平台采集混凝土液面标高、导管埋深及实际灌注方量；
11、对采集的钻进参数、泥浆性能参数、成孔参数、钢筋笼安装参数和混凝土浇筑参数上传至云端，在可视化端进行展示及关键参数预警，并自动生成桩基各施工环节台账。
12、作为优选，所述数字化钻机上设有数字化采集模块和gnss定位系统，所述数字化采集模块具有在钻进过程中收集钻进参数的传感器，包括扭矩传感器、转速传感器、压力传感器、位移传感器、泥浆液面传感器、能耗传感器及钻头三维陀螺仪，所述数字化采集模块通过电线将传感器收集的信息传输给主机，由无线传输模块上传至云端；所述gnss定位系统安装在钻机上，选取钻机与桩孔的位置最接近的孔位自动进行信息匹配。
13、作为优选，所述辅助钻进系统统计钻遇地层对应的钻进参数，通过大量全面现场记录的各地类地层中获取的钻压、扭矩、转速和进尺速率，并与成孔垂直度和成孔效率进行关联，建立钻进参数数据库，然后通过分类算法寻找出各类地层中成孔速率最快、成孔垂直度最优的钻进参数进行自动钻进。
14、作为优选，所述分析系统根据获取的信息，绘制每延米进尺能耗曲线图，若每延米进尺能耗大于该地层平均能耗，则发出检查及维护钻机、钻头的预警。
15、作为优选，步骤二中，成孔施工时，孔内充满膨润土泥浆，泥浆性能通过泥浆智能控制系统进行调整，所述泥浆智能控制系统包括，制浆站、造浆池、泥浆进浆管、气举清孔导管、泥浆性能参数检测装置、桩孔回浆管、泥浆回浆管和沉淀池，所述泥浆性能参数检测装置用于检测循环泥浆池中泥浆的比重、ph值、粘度和含砂率参数，造浆池通过泥浆进浆管与孔位相连；气举清孔导管、泥浆性能参数检测装置、桩孔回浆管、泥浆回浆管和沉淀池依次相连；所述进浆管中设置有第一电磁阀，用于控制造浆池内新制泥浆进入桩孔；所述回浆管中设置有第二电磁阀，用于控制孔内泥浆流入沉淀池中。
16、作为优选，当泥浆性能参数检测装置检测到气举清孔导管中反循环泥浆性能指标不在要求范围内时，开启第一电磁阀、第二电磁阀，将造浆池内泥浆泵至孔内泥浆，孔内的浆排放至沉淀池进行置换，直至孔内泥浆满足要求，关闭第一电磁阀、第二电磁阀，记录由造浆池泵入孔内的体积v1；
17、同时启动制浆站，按预先设定的新浆配比拌制新浆，拌制体积为v1，并输送至造浆池。
18、作为优选，步骤六中，钢筋笼下放具体包括钢筋笼安装节数、钢筋笼连接时间的监测；
19、钢筋笼安装节数实际监测具体为：在每节钢筋笼底口安装钢筋笼rfid标签，钢筋笼下放平台上安装感应器，感应器自动感应钢筋笼标签，实现钢筋笼节数自动感知；
20、钢筋笼连接时间的时间监测具体为：当读写器获取第一节钢筋笼标签信息后，开始读取履带吊起重量和起升高度，若起重重量不变，起升高度下降，则为钢筋笼下放时间区段，若起重重量不变，起升高度不变，则为钢筋笼连接时间区段。
21、作为优选，步骤六中，桩基一体化浇筑平台具体包括浇筑架、导管、计米器、光纤光栅式压力-温度传感器和rfid读写器；
22、浇筑架，设置于桩孔上方的地面；
23、导管，首节导管上沿高度方向间隔安装有多个压力传感器，压力传感器的数据线沿着导管设置并与地面的解调器连接；
24、计米器，固定于浇筑架上，计米器的滚轮设置为当导管向桩孔下放时，计米器的滚轮可滚动计数；
25、rfid读写器，混凝土罐车浇筑时用于读取带有混凝土罐车方量数据的rfid标签，统计灌注方量；
26、光纤光栅压力-温度传感器通过传感器基座阵列式分布固定于末端导管上，光纤光栅传感器之间进行熔接串联，并用铠装线保护；
27、无线传输模块和云平台，无线传输模块接收解调器和计米器的数据，并将数据上传至云平台。
28、作为优选，步骤六中，桩基一体化浇筑平台操作步骤为；
29、1)、导管下放桩孔内，计米器滚轮转动，计米器开始对导管下放深度进行计数，计米器计数长度为l2，即为导管实入孔深度；
30、2)、计米器的数据通过无线传输模块上传至云平台，云平台后台处理数据后形成数字化图形显示，并同步在现场显示器上；
31、3)、浇筑混凝土时，混凝土没过压力传感器，对比光纤光栅压力传感器的数据差异，可以得知当前混凝土液面位置，该高度记为l3；rfid读写器读取罐车rfid标签，统计实际灌注方量v2；
32、同时无线传输模块将压力传感器的数据上传至云平台，平台处理后转化为数字化图形显示，并计算混凝土实际液面高度l1，即为l1＝l-l2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：通过数字化钻机、泥浆智能控制系统、钢筋笼安装状态监测系统、桩基一体化浇筑平台和钻孔灌注桩预警系统，实现钻孔灌注桩关键工序智能感知、辅助决策；具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：所述数字化钻机上设有数字化采集模块和GNSS定位系统，所述数字化采集模块具有在钻进过程中收集钻进参数的传感器，包括扭矩传感器、转速传感器、压力传感器、位移传感器、泥浆液面传感器、能耗传感器及钻头三维陀螺仪，所述数字化采集模块通过电线将传感器收集的信息传输给主机，由无线传输模块上传至云端；所述GNSS定位系统安装在钻机上，选取钻机与桩孔的位置最接近的孔位自动进行信息匹配。
3.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：所述辅助钻进系统统计钻遇地层对应的钻进参数，通过大量全面现场记录的各地类地层中获取的钻压、扭矩、转速和进尺速率，并与成孔垂直度和成孔效率进行关联，建立钻进参数数据库，然后通过分类算法寻找出各类地层中成孔速率最快、成孔垂直度最优的钻进参数进行自动钻进。p>
4.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：分析系统根据获取的信息，绘制每延米进尺能耗曲线图，若每延米进尺能耗大于该地层平均能耗，则发出检查及维护钻机、钻头的预警。
5.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：步骤二中，成孔施工时，孔内充满膨润土泥浆，泥浆性能通过泥浆智能控制系统进行调整，所述泥浆智能控制系统包括，制浆站、造浆池、泥浆进浆管、气举清孔导管、泥浆性能参数检测装置、桩孔回浆管、泥浆回浆管和沉淀池，所述泥浆性能参数检测装置用于检测循环泥浆池中泥浆的比重、PH值、粘度和含砂率参数，造浆池通过泥浆进浆管与孔位相连；气举清孔导管、泥浆性能参数检测装置、桩孔回浆管、泥浆回浆管和沉淀池依次相连；所述进浆管中设置有第一电磁阀，用于控制造浆池内新制泥浆进入桩孔；所述回浆管中设置有第二电磁阀，用于控制孔内泥浆流入沉淀池中。
6.根据权利要求5所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：当泥浆性能参数检测装置检测到气举清孔导管中反循环泥浆性能指标不在要求范围内时，开启第一电磁阀、第二电磁阀，将造浆池内泥浆泵至孔内泥浆，孔内的浆排放至沉淀池进行置换，直至孔内泥浆满足要求，关闭第一电磁阀、第二电磁阀，记录由造浆池泵入孔内的体积V1；
7.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：步骤六中，钢筋笼下放具体包括钢筋笼安装节数、钢筋笼连接时间的监测；
8.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：步骤六中，桩基一体化浇筑平台具体包括浇筑架、导管、计米器、光纤光栅式压力-温度传感器和RFID读写器；
9.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：步骤六中，桩基一体化浇筑平台操作步骤为；
10.根据权利要求8所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：关键参数预警：
...【技术特征摘要】
1.一种钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：通过数字化钻机、泥浆智能控制系统、钢筋笼安装状态监测系统、桩基一体化浇筑平台和钻孔灌注桩预警系统，实现钻孔灌注桩关键工序智能感知、辅助决策；具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：所述数字化钻机上设有数字化采集模块和gnss定位系统，所述数字化采集模块具有在钻进过程中收集钻进参数的传感器，包括扭矩传感器、转速传感器、压力传感器、位移传感器、泥浆液面传感器、能耗传感器及钻头三维陀螺仪，所述数字化采集模块通过电线将传感器收集的信息传输给主机，由无线传输模块上传至云端；所述gnss定位系统安装在钻机上，选取钻机与桩孔的位置最接近的孔位自动进行信息匹配。
3.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：所述辅助钻进系统统计钻遇地层对应的钻进参数，通过大量全面现场记录的各地类地层中获取的钻压、扭矩、转速和进尺速率，并与成孔垂直度和成孔效率进行关联，建立钻进参数数据库，然后通过分类算法寻找出各类地层中成孔速率最快、成孔垂直度最优的钻进参数进行自动钻进。
4.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：分析系统根据获取的信息，绘制每延米进尺能耗曲线图，若每延米进尺能耗大于该地层平均能耗，则发出检查及维护钻机、钻头的预警。
5.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩数字化施工控制方法，其特征在于：步骤二中，成孔施工时，孔内充满膨润土泥浆，泥浆性能通过泥浆...
【专利技术属性】
技术研发人员：田唯，杨秀礼，陈培帅，姬付全，李嘉成，杨睿，李雪松，朱明清，邱敏，陈诚，曾德星，杜磊，涂同珩，任梦，杨钊，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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