灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及水泥建筑領(lǐng)域，旨在提供一種灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)及控制方法，該系統(tǒng)包括灌注水泥用的導(dǎo)管和連接導(dǎo)管的提升裝置，提升裝置是通過電機運轉(zhuǎn)，帶動纜繩提升導(dǎo)管的上升，所述導(dǎo)管底部在一定高度位置上設(shè)置有壓力感應(yīng)器，通過在高度位置上感應(yīng)壓力差并轉(zhuǎn)化為信號輸送至外部的控制主機中處理，進而控制電機提升導(dǎo)管的時間和速度。本發(fā)明通過對樁基混凝土澆注過程進行質(zhì)量控制，能顯著提高澆注質(zhì)量，讓“良心活”變成可時時監(jiān)督控制的“透明活”，把施工挪入標(biāo)準化、規(guī)范化的軌道，并可節(jié)省大量的材料費用。
【專利說明】灌注粧混凝土澆注控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水泥建筑領(lǐng)域，更具體地說，是一種灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆孔灌注樁因能將上部的荷載傳遞到深層穩(wěn)定的土層或巖石上，從而減少基礎(chǔ)的沉降和建筑物的不均勻沉降，因此被廣泛用于高層建筑、重型廠房、橋梁、港口、碼頭和水利工程中。在這些工程中，由于對基礎(chǔ)要求高，因此基礎(chǔ)質(zhì)量的好壞將直接影響到上部結(jié)構(gòu)的使用安全。
[0003]目前國內(nèi)灌注樁混凝土澆注(多數(shù)情況下是在水下澆注)的施工通常采用導(dǎo)管法進行施工，其原理是在一定的落差壓力作用下，將混凝土拌和物通過密封連接的鋼管(或強度較高的硬質(zhì)非金屬管)入口，進入到初期灌注的混凝土下面，頂托著初期灌注的混凝土及其上面的泥漿或水上升，形成連續(xù)密實的混凝土樁身。
[0004]灌注樁是屬于隱蔽工程，影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，水下澆注混凝土施工是灌注樁質(zhì)量控制中最重要的一個環(huán)節(jié)。導(dǎo)管法施工技術(shù)要求非常嚴格，澆注過程中，應(yīng)及時掌握孔內(nèi)混凝土面上升的高度及導(dǎo)管插入深度，測定每個混凝土面位置應(yīng)取兩個以上的測點，測繩受拉伸、濕度等因素影響，所標(biāo)長度變化較大，須經(jīng)常校正。澆注混凝土必須連續(xù)進行，否則先澆灌進去的混凝土達到初凝，將阻止后澆灌的混凝土從導(dǎo)管中流出。施工中，混凝土澆注速度應(yīng)盡可能地快一些，終止?jié)沧⒒炷燎埃毚_定混凝土面真實高度，以見混凝土中粗骨料為準。
[0005]如上所說，要澆注高質(zhì)量的樁基，對混凝土澆注過程進行質(zhì)量控制非常重要，但是因為這個澆注過程是在地下或水面下完成的，目前使用的監(jiān)測設(shè)備和手段非常簡單粗放，只用測繩、目測或憑手感、音感來判定，料斗落下的混凝土的方量也是大概估計的，可以說目前，樁基澆注混凝土，特別是澆注水下混凝土的過程基本上是一個質(zhì)量控制的盲點，處于非常粗放的狀態(tài)之中，它給工程質(zhì)量帶來很大的不確定性，因此有業(yè)內(nèi)人士形象地將樁基混凝土澆注比喻為“良心活”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)以及控制方法，可以對樁基混凝土的澆注過程進行可視化或可知化的控制，使“良心活”變成可以時時監(jiān)督控制的“透明活”。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)，包括灌注水泥用的導(dǎo)管和連接導(dǎo)管的提升裝置，所述提升裝置是通過電機運轉(zhuǎn)，帶動纜繩提升導(dǎo)管的上升，所述導(dǎo)管底部在一定高度位置上設(shè)置有壓力感應(yīng)器，通過在高度位置上感應(yīng)壓力差并轉(zhuǎn)化為信號輸送至外部的控制主機中處理，進而控制所述電機提升導(dǎo)管的時間和速度。[0009]作為本發(fā)明的一種改進，所述壓力感應(yīng)器在導(dǎo)管的高度位置上分段地設(shè)置，輸出壓力信號。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進，所述壓力感應(yīng)器在導(dǎo)管的等高圓周部分也有設(shè)置，作為備份。
[0011]作為本發(fā)明的一種改進，所述導(dǎo)管上設(shè)有混凝土流量計，可即時測出混凝土經(jīng)料斗進入導(dǎo)管的流量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為信號輸送至所述控制主機中處理。
[0012]作為本發(fā)明的一種改進，所述纜繩上裝有測距裝置，可測出升降所述導(dǎo)管的長度距離，并轉(zhuǎn)化為信號輸送至所述控制主機中處理。
[0013]作為本發(fā)明的一種改進，所述控制主機設(shè)有顯示裝置，可即時模擬澆筑的狀況，并提示燒筑的施工參數(shù)。
[0014]作為本發(fā)明的一種改進，所述控制主機設(shè)有輸出裝置，可將澆筑過程數(shù)據(jù)打印或加密輸出。
[0015]作為本發(fā)明的一種改進，所述控制主機安裝有衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可按要求將澆筑數(shù)據(jù)信息無線發(fā)送到相關(guān)監(jiān)管單位。
[0016]本發(fā)明還公開了一種灌注樁混凝土澆注的控制方法，包括以下步驟:
[0017](I)在灌注水泥用的導(dǎo)管底部設(shè)置有至少一組沿高度分布的壓力感應(yīng)器，用來感應(yīng)灌注水泥在沉降后產(chǎn)生的壓力差；
[0018](2)將這種壓力差轉(zhuǎn)化為信號后輸送至控制主機中進行處理；
[0019](3)根據(jù)處理結(jié)果，控制主機輸出相應(yīng)的信號對電機發(fā)出指令；
[0020](4)電機根據(jù)指令對導(dǎo)管的升降速度、時間和行程進行控制。
[0021]作為本發(fā)明的一種改進，所述控制主機還接收來自導(dǎo)管上的混凝土流量計和電機纜繩上的測距裝置上來的數(shù)據(jù)信號；所述控制主機的內(nèi)置程序在設(shè)定樁深、樁徑、混凝土密度等初始參數(shù)后，即模擬即時的澆筑狀況，控制或提示導(dǎo)管提升、提示澆筑速度、充盈系數(shù)等施工參數(shù)。
[0022]本發(fā)明是應(yīng)用一系列的感應(yīng)技術(shù)，通過計算機系統(tǒng)軟件集成處理，對樁基混凝土澆注過程進行質(zhì)量控制，將整個操作過程形象地顯示到操作界面，并對各個質(zhì)量控制點的操作進行提示、警報、限制、禁止等動作；伴隨著工程進展，這個程序能不斷地記錄下施工信息并加以處理，也不斷地提供相應(yīng)的信息來引導(dǎo)施工，最后將樁基澆注的結(jié)果打印出圖形和數(shù)據(jù)報告，讓施工、監(jiān)理、業(yè)主等單位根據(jù)本報告，結(jié)合之前成孔、清孔、鋼筋籠、沉渣等工序質(zhì)量即可判定樁基質(zhì)量，而無需再進行新的樁基檢測。
[0023]通過本發(fā)明對樁基混凝土澆注過程進行質(zhì)量控制，能顯著提高澆注質(zhì)量，讓“良心活”變成可時時監(jiān)督控制的“透明活”，把施工挪入標(biāo)準化、規(guī)范化的軌道，并可節(jié)省大量的材料費用(主要是聲測管及固定鋼筋、檢測費用)。
[0024]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果具體表現(xiàn)為:
[0025]1、灌注樁混凝土澆筑(特別是水下混凝土澆筑由“暗箱操作”轉(zhuǎn)為可視化，并且形象透明生動。
[0026]2、施工操作程序化、信息化、數(shù)據(jù)化。
[0027]3、嚴格控制導(dǎo)管的埋深，防止出現(xiàn)導(dǎo)管堵塞、提漏等工藝事故。
[0028]4、控制初灌量、澆筑速度、導(dǎo)管提升速度等，有效提高混凝土澆筑質(zhì)量。【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)的示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明具體實施例中的導(dǎo)管底部的放大圖。
[0031]圖3為本發(fā)明具體實施例中數(shù)據(jù)處理的示意圖。
[0032]圖4為本發(fā)明具體實施例中數(shù)值驗證的相互關(guān)系圖。
[0033]圖5為本發(fā)明具體實施例中混凝土澆筑初始狀態(tài)顯示圖。
[0034]圖6為本發(fā)明具體實施例中混凝土澆筑狀態(tài)過程顯示圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述:
[0036]如圖1所示，本發(fā)明在導(dǎo)管I的底部裝有A、B、C、D.....等至少兩組以上壓力感 應(yīng)器，感應(yīng)器通過有線或無線信號與控制主機相連，當(dāng)導(dǎo)管I底部進入到樁基設(shè)計標(biāo)高時，各壓力感應(yīng)器受到所處位置水、泥漿、渣沫、混凝土與泥漿混合物、流動混凝土等各種壓力作用，產(chǎn)生壓力信號，并把信號時時發(fā)送到控制主機4。
[0037]本發(fā)明在導(dǎo)管I的頂部與料斗6之間裝有混凝土流量計5，能即時測出混凝土經(jīng)料斗6進入導(dǎo)管I的流量數(shù)據(jù)，并將信號通過有線或無線發(fā)送到控制主機4。
[0038]本發(fā)明在控制導(dǎo)管I升降的纜繩3上裝有測距裝置7，能測出導(dǎo)管I升或降了多少高度，并將信號通過有線或無線發(fā)送到控制主機4。
[0039]本發(fā)明中控制主機4與控制導(dǎo)管I升降的電機2之間有線或無線連通，控制主機4信號能控制電機2工作，從而控制導(dǎo)管I的升降。
[0040]壓力感應(yīng)器A、B、C、D.....與控制主機4相連如采用有線的方式，則線纜8上帶
有刻度標(biāo)尺，以便于測量距離。
[0041]本發(fā)明中控制主機4，根據(jù)灌注樁工程的設(shè)計要求，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準、工藝流程、相關(guān)計算、過往經(jīng)驗數(shù)據(jù)等內(nèi)置一個控制程序，開始時在操作界面上輸入如樁深、樁徑、導(dǎo)管直徑、鋼筋籠深度、混凝土標(biāo)號、塌落度等初始數(shù)據(jù)以及當(dāng)班操作員、負責(zé)人、監(jiān)理人員等管理信息，經(jīng)確認后開始工作?？刂浦鳈C4接收A、B、C、D、F、G等的信號，經(jīng)控制程序處理后自動作出后續(xù)操作或操作提示，如初灌量、初灌后導(dǎo)管埋深、后續(xù)導(dǎo)管埋深、導(dǎo)管可提升高度、接近鋼筋籠的位置、操作注意事項、灌注初始時間、根據(jù)灌注速度預(yù)計整樁灌注時間、根據(jù)預(yù)計時間提示操作進度、充盈率、澆注完成時間、澆注高度等，顯示裝置(屏幕)41可直觀顯示灌注樁澆注的工作進程、即時狀態(tài)等。澆注完成后本樁的信息數(shù)據(jù)可打印43或加密44后數(shù)據(jù)讀取，這個信息數(shù)據(jù)不能被更改，從而保證數(shù)據(jù)的權(quán)威性。
[0042]另外，控制主機4上可以有安裝衛(wèi)星定位系統(tǒng)42，將這個數(shù)據(jù)直接發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)或相關(guān)主管、監(jiān)督部門。
[0043]下面對本發(fā)明控制系統(tǒng)的一個具體實施例描述如下:
[0044]一、數(shù)據(jù)提取
[0045]1、壓力傳感器數(shù)據(jù)讀取
[0046]如圖2所示，本控制系統(tǒng)在導(dǎo)管底部沿徑向安裝有Al、A2、A3...等至少一個壓力傳感器，沿導(dǎo)管軸向間隔一段距離安裝有B1、B2、B3..，C1、C2、C3...，D1、D2、D3..--等至少兩組壓力傳感器，當(dāng)導(dǎo)管下到樁基底部澆注混凝土?xí)r，A、B、C、D各組傳感器受到各自所處平面的壓力作用，有水壓力、泥漿壓力、泥漿混凝土混合物壓力、混凝土壓力、側(cè)壁產(chǎn)生的壓力、混凝土流動產(chǎn)生的擾動、沖擊力以及混凝土中不均勻塊壯物產(chǎn)生的遮蔽、沖擊等數(shù)十種力的作用，理想狀態(tài)下Pai=Pa2=Pa3..，Pbi=Pb2=Pb3...，Pci=Pc2=Pc3-..，即各自所處平面的壓力是一致的，這種情況下導(dǎo)管徑向只安裝一只傳感器即可。實際上，以上各力的作用都是即時變化的，所以在導(dǎo)管徑向安裝一組傳感器，主機讀取數(shù)據(jù)后，內(nèi)置程序先剔除意外值
(超出經(jīng)驗值范圍的數(shù)值)，然后程序求取A平面的即時壓力平均值
【權(quán)利要求】
1.一種灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)，包括灌注水泥用的導(dǎo)管(I)和連接導(dǎo)管(I)的提升裝置，所述提升裝置是通過電機(2)運轉(zhuǎn)，帶動纜繩(3)提升導(dǎo)管(I)的上升，其特征在于，所述導(dǎo)管(I)底部在一定高度位置上設(shè)置有壓力感應(yīng)器，通過在高度位置上感應(yīng)壓力差并轉(zhuǎn)化為信號輸送至外部的控制主機(4)中處理，進而控制所述電機(2)提升導(dǎo)管(I)的時間和速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力感應(yīng)器在導(dǎo)管(I)的高度位置上分段地設(shè)置；輸出壓力信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力感應(yīng)器在導(dǎo)管(I)的等高圓周部分也有設(shè)置，作為備份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)管(I)上設(shè)有混凝土流量計(5)，可即時測出混凝土經(jīng)料斗(6)進入導(dǎo)管的流量數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為信號輸送至所述控制主機(4)中處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)，其特征在于，所述纜繩(3)上裝有測距裝置(7)，可測出升降所述導(dǎo)管(I)的長度距離，并轉(zhuǎn)化為信號輸送至所述控制主機(4)中處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制主機(4)設(shè)有顯示裝置(41)，可即時模擬澆筑的狀況，并提示澆筑的施工參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制主機(4)設(shè)有輸出裝置，可將澆筑過程數(shù)據(jù)打印(43 )或加密(44 )輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述灌注樁混凝土澆注控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制主機(4)安裝有衛(wèi)星定位系統(tǒng)(42)，可按要求將澆筑數(shù)據(jù)信息無線發(fā)送到相關(guān)監(jiān)管單位。
9.一種灌注樁混凝土澆注的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在灌注水泥用的導(dǎo)管底部設(shè)置有至少一組沿高度分布的壓力感應(yīng)器，用來感應(yīng)灌注水泥在沉降后產(chǎn)生的壓力差； (2)將這種壓力差轉(zhuǎn)化為信號后輸送至控制主機中進行處理； (3)根據(jù)處理結(jié)果，控制主機輸出相應(yīng)的信號對電機發(fā)出指令； (4)電機根據(jù)指令對導(dǎo)管的升降速度、時間和行程進行控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的灌注樁混凝土澆注的控制方法，其特征在于，所述控制主機還接收來自導(dǎo)管上的混凝土流量計和電機纜繩上的測距裝置上來的數(shù)據(jù)信號；所述控制主機的內(nèi)置程序在設(shè)定樁深、樁徑、混凝土密度等初始參數(shù)后，即模擬即時的澆筑狀況，控制或提示導(dǎo)管提升、提示澆筑速度、充盈系數(shù)等施工參數(shù)。
【文檔編號】E02D15/04GK103437358SQ201310420292
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】王燕飛 申請人:杭州銀博交通工程材料有限公司