[发明专利]一种智能化水泥土搅拌桩机

说明书

本发明公开了一种智能化水泥土搅拌桩机，包括：计算分析系统、卷扬机自动调速系统、变频喷浆系统和GPS定位系统；计算分析系统与卷扬机自动调速系统、变频喷浆系统和GPS定位系统通过电信网络连接，计算分析系统分析卷扬机自动调速系统、变频喷浆系统和GPS定位系统发送来的数据并对其进行控制。本发明能够保证下钻与提钻的速度恒定，根据实际土层性质实时调整喷浆量，优化施工参数，有效监控水泥土搅拌桩施工，提高水泥土搅拌桩处理地基效果。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，尤其是一种智能化水泥土搅拌桩机。

背景技术

水泥土搅拌桩是国内外常用的一种地基处理方法。设计时，一片场地内的桩身水泥掺量设计值一般根据场地地基中最软弱土层确定，施工时即按此设计水泥掺量和水泥浆水灰比确定下钻速度与喷浆速度，并在施工过程中保持恒定，追求均匀喷浆的施工效果，以保证成桩质量。

目前的水泥土搅拌桩机钻杆由卷扬机通过钢缆牵引控制其下钻与提钻，设定的下钻速度实质上是卷扬机的转动速度。随着钢缆的释放与卷收，卷扬机的实际直径逐渐变小或增大，在恒定的转动速度下，钢缆放收的速度亦随之降低与提高，本应恒定的下钻与提钻速度因此发生了变化，进而导致在恒定的喷浆速度下，无法实施设想的均匀喷浆。设计的水泥掺量未考虑地基土体的成层性，应用于其他较硬土层时，则将造成水泥浪费。而目前的水泥土搅拌桩机由人工操作进行作业，智能化水平低下，操作人员在下钻时几乎无法感知土层变化，因此根据土层变化由手动调整喷浆量则无从谈起。此外，由于水泥土搅拌桩施工部位隐蔽，成桩质量检测方法比较繁琐，施工监控难度大，目前的监控方法较为落后，无法有效保证成桩质量。

因此，目前水泥土搅拌桩机尚无法满足施工使用要求，亟待改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种智能化水泥土搅拌桩机，能够保证下钻与提钻的速度恒定，根据实际土层性质实时调整喷浆量，优化施工参数，有效监控水泥土搅拌桩施工，提高水泥土搅拌桩处理地基效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种智能化水泥土搅拌桩机，包括：计算分析系统、卷扬机自动调速系统、变频喷浆系统和GPS定位系统；计算分析系统与卷扬机自动调速系统、变频喷浆系统和GPS定位系统通过电信网络连接，计算分析系统分析卷扬机自动调速系统、变频喷浆系统和GPS定位系统发送来的数据并对其进行控制。

优选的，计算分析系统的作用是施工数据分析处理与控制施工，由一台计算机组成，配置工业级触摸屏，安装windows控制系统；施工时，计算分析系统记录、上传、存储所有施工数据至云端，并生成可打印的电子施工报表，人为无法修改施工数据。

优选的，卷扬机自动调速系统的作用保持实际下钻与提钻速度恒定，包括编码器深度仪、卷扬机和变频器；计算分析系统分析编码器深度仪记录的下钻与提钻深度，确定卷扬机的钢缆释放与收卷的长度，由此计算卷扬机转动轴的实际直径(即转动轴直径+钢缆缠绕厚度)，进而计算实际的下钻与提钻速度与设计速度的偏差；根据速度偏差，计算分析系统发送调速指令至变频器，变频器实时调节卷扬机转速，保证均匀下钻与提钻；编码器深度仪记录深度等于桩长时，计算分析系统即判定钻杆已经下钻时设计深度，同时发送停止指令至变频器，关闭卷扬机并提醒桩机操作人员换挡提钻。

优选的，变频喷浆系的作用是判别土层并变频喷浆，包括安装在钻头前端的静力触探探头、电磁流量计和变频喷浆泵。计算分析系统通过分析静力触探探头实时测得的锥尖阻力，判断钻头所在深度土层的软硬程度，由此确定该土层所需喷浆量，并立即将该喷浆指令发送至变频喷浆泵，实时调节喷浆压力，完成对不同土层的变频喷浆。

优选的，GPS定位系统安装在桩机机架上，计算分析系统将所施工的每根桩桩位的GPS定位点导入到施工场地平面图中，生成含有已施工桩桩位的平面图，可打印直接作为施工资料。