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原文传递大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统及其使用方法

专利名称：	大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统及其使用方法
摘要：	本发明公开了大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统及其使用方法，属于桩基施工设备领域，包括界面活性剂处理模块、固化剂处理模块、传感器集成模块、信号集成及传输模块、数据处理及存储模块、显示及控制模块、钻机；界面活性剂处理模块和固化剂处理模块分别与钻机通过高压胶管连接；传感器集成模块设置于钻机的动力装置与钻杆之间；信号集成及传输模块分别与界面活性剂处理模块、固化剂处理模块、传感器集成模块、钻机通过无线电磁信号传输数据；电路及信号集成模块与数据处理及存储模块、显示及控制模块通过电路传输数据。本发明实现了桩机设备的智能化、可视化施工，达到了参数可调节的目的，为工程提供可靠的数据指导。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京中岩大地科技股份有限公司
发明人：	宋伟杰;朱庆凯;李建平;武思宇;刘光磊
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910390624.1
公开号：	CN109972612A
分类号：	E02D5/46(2006.01);E;E02;E02D;E02D5
申请人地址：	100000 北京市海淀区翠微路12号6层1单元60
主权项：	1.大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统，其特征在于：包括界面活性剂处理模块、固化剂处理模块、传感器集成模块、信号集成及传输模块、数据处理及存储模块、显示及控制模块、钻机；所述界面活性剂处理模块与钻机通过高压胶管连接；所述固化剂处理模块与钻机通过高压胶管连接；所述传感器集成模块设置于钻机的动力装置与钻杆之间，传感器集成模块与钻机之间通过法兰进行连接；所述信号集成及传输模块分别与界面活性剂处理模块、固化剂处理模块、传感器集成模块、钻机通过无线电磁信号传输数据；所述电路及信号集成模块与数据处理及存储模块、显示及控制模块通过电路传输数据；所述界面活性剂处理模块包括界面活性剂存储箱、水箱、1号增压泵、2号增压泵、3号增压泵、混合箱、1号浓度传感器、1号流量传感器、2号流量传感器、3号流量传感器；所述固化剂处理模块包括固化剂存储罐、水罐、混合罐、4号增压泵、4号流量传感器、2号浓度传感器；所述传感器集成模块包括位移传感器、压力传感器、扭矩传感器、倾角传感器、速度传感器、转速传感器。 2.根据权利要求1所述的大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统，其特征在于：所述界面活性剂存储箱、1号增压泵、1号流量传感器依次通过高压胶管串联，形成串联线路1；所述水箱、2号增压泵、2号流量传感器依次通过高压胶管串联，形成串联线路2；将串联线路1与串联线路2进行并联后通过高压胶管依次与混合箱、3号增压泵、3号流量传感器、钻机串联；所述1号流量传感器用于监测界面活性剂泵送至混合箱时的流量；所述2号流量传感器用于监测纯净水泵送至混合箱时的流量；所述3号流量传感器用于监测界面活性剂溶液由混合箱泵出时的流量。 3.根据权利要求1所述的大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统，其特征在于：所述1号浓度传感器安装于混合箱内部的底板上，用于监测混合箱内界面活性剂溶液的浓度；2号浓度传感器安装于混合罐内部的底板上，用于监测混合罐内固化剂浆液的浓度。 4.根据权利要求1所述的大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统，其特征在于：所述固化剂存储罐与水罐并联后，将并联线路通过高压胶管依次与混合罐、4号增压泵、4号流量传感器、钻机串联，所述4号流量传感器用于监测固化剂溶液由混合罐泵出时的流量。 5.根据权利要求1所述的大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统，其特征在于：所述1号增压泵、2号增压泵、3号增压泵、4号增压泵的工作压力范围为0-5MPa。 6.根据权利要求1所述的大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统，其特征在于：所述位移传感器用于监测钻机的钻杆在下钻搅拌过程中的垂向位移；所述压力传感器用于监测钻机下钻过程中钻杆对土层的正向压力；所述扭矩传感器用于监测下钻搅拌过程中钻机的动力系统产生的驱动扭矩值；所述倾角传感器用于监测钻机的钻杆在下钻搅拌过程中的倾斜角度；速度传感器用于监测钻机的钻杆在下钻搅拌过程中的垂直移动速度；所述转速传感器用于监测钻机的钻杆在下钻搅拌过程中的水平旋转速度。 7.根据权利要求1所述的大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统，其特征在于：所述显示及控制模块用于显示系统运行过程中所有传感器的监测结果，并根据监测结果对系统中各个模块、设备进行人工控制或自动化控制。 8.大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统使用方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的大直径深层搅拌复合桩智能化施工系统，当数据处理及储存模块接收到信号集成及传输模块的数据后，按照如下方法进行系统控制：步骤1：在不同土层性质、不同土层深度条件下设定一个最佳扭矩的范围为 [T1，T2]，设定界面活性剂喷射最大流量为Qmax，界面活性剂最大浓度为Wmax；步骤2：在钻机下钻搅拌过程中，监测搅拌深度h、扭矩值T、压力值F，根据下钻过程的扭矩值T的大小，其系统控制分为以下三种情况：（1）在钻机下钻过程中，搅拌深度为h1，压力值为F1，扭矩值T1’ < T1时，持续增加下钻速度，直至扭矩值增加至T1，保持并记录此时的钻机的下钻速度V1、界面活性剂流量Q1、界面活性剂浓度W1；（2）在钻机下钻过程中，搅拌深度为h0，压力值为F0，扭矩值T0’ ∈ [T1，T2]时，保持并记录此时的钻机的下钻速度V0、界面活性剂流量Q0、界面活性剂浓度W0；（3）在钻机下钻过程中，搅拌深度为h2，压力值为F2，扭矩值T2’ > T2时，分为以下三种具体情况来进行控制： a、持续增加界面活性剂的流量，当界面活性剂的流量为Q2（Q2 < Qmax）时，扭矩值T2’= T2，保持并记录此时的钻机的下钻速度V2、界面活性剂流量Q2、界面活性剂浓度W2； b、持续增加界面活性剂的流量，当界面活性剂的流量为Qmax，且扭矩值T2’ > T2时，持续增加界面活性剂的浓度，当界面活性剂的浓度为W2时，扭矩值T2’ = T2，保持并记录此时的钻机的下钻速度V2、界面活性剂流量Qmax、界面活性剂浓度W2； c、持续增加界面活性剂的流量，当界面活性剂的流量为Qmax，且扭矩值T2’ > T2时，持续增加界面活性剂的浓度，当界面活性剂的浓度为Wmax，扭矩值T2’ > T2时，持续降低下钻速度，直至扭矩值T2’ = T2，保持并记录此时的钻机的下钻速度V2、界面活性剂流量Qmax、界面活性剂浓度Wmax；步骤3：将步骤2三种情况最终记录的所有监测数据形成数据库保存至数据处理及储存模块，设定搅拌深度h、扭矩值T、压力值F为条件参数，设定钻机的下钻速度V、界面活性剂流量Q、界面活性剂浓度W为目标参数；步骤4：当钻机下钻搅拌过程中，根据监测结果中条件参数搅拌深度h、扭矩值T、压力值F为条件参数的取值范围，动态选择并控制系统执行其对应的目标参数（下钻速度V、界面活性剂流量Q、界面活性剂浓度W）；步骤5：钻机下钻至设定搅拌深度后，完成智能化施工作业。
所属类别：	发明专利