本發(fā)明涉及樁機(jī)作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種樁機(jī)鉆孔深度和速度的測(cè)量方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在高速鐵路建設(shè)過程中，螺旋打樁機(jī)得到了廣泛大規(guī)模的使用。在高速鐵路建設(shè)過程中，螺旋打樁機(jī)得到了廣泛大規(guī)模的使用，但是在應(yīng)用過程中應(yīng)對(duì)高速鐵路的建設(shè)中的一些特殊需求無法滿足，為決螺旋打樁機(jī)運(yùn)行中獲取鉆桿的鉆孔深度及鉆孔速度問題，提出了一套行之有效的解決方案。實(shí)際工作中對(duì)鉆桿鉆入深度依靠操作人員通過在地面上對(duì)鉆桿支架上標(biāo)記刻度觀測(cè)來獲得，對(duì)鉆桿鉆孔速度依靠自身觀測(cè)感覺獲得；不能實(shí)時(shí)獲得下鉆深度，尤其是速度獲得更加困難，觀測(cè)復(fù)雜，需要花費(fèi)較大的人力成本和時(shí)間成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提供了一種樁機(jī)鉆孔深度和速度的測(cè)量方法，用于解決鉆桿鉆孔速度依靠自身觀測(cè)感覺獲得，存在較大人為誤差，不能實(shí)時(shí)獲得下鉆深度，尤其是速度獲得更加困難，觀測(cè)復(fù)雜，需要花費(fèi)較大的人力成本和時(shí)間成本等問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種樁機(jī)鉆孔深度和速度的測(cè)量方法，步驟包括：

樁機(jī)的鉆桿調(diào)整為垂直狀態(tài)，

確定第一gps天線坐標(biāo)和第二gps天線坐標(biāo)，并傳輸給定向接收機(jī)，

定向接收機(jī)根據(jù)第一gps天線和第二gps天線坐標(biāo)計(jì)算出第一鉆桿高度h1，

樁機(jī)開始鉆孔后第二gps天線坐標(biāo)按照設(shè)定周期發(fā)送給定向接收機(jī)，

定向接收機(jī)根據(jù)第一gps天線的坐標(biāo)和最新第二gps天線的坐標(biāo)確定第二鉆桿高度h2，

定向接收機(jī)根據(jù)第一鉆桿高度h1和第二鉆桿高度h2確定鉆孔深度h，

定向接收機(jī)根據(jù)多個(gè)第二gps天線坐標(biāo)的平均值確定鉆桿進(jìn)行鉆孔速度。

樁機(jī)鉆孔的深度測(cè)量參考點(diǎn)是第一gps天線的坐標(biāo)值。

第一鉆桿高度h1的數(shù)值與鉆桿的長(zhǎng)度和/或型號(hào)相匹配，并且第一鉆桿高度h1的數(shù)值在同一工作區(qū)域內(nèi)是固定值。

樁機(jī)的鉆桿調(diào)整為垂直狀態(tài)的方法如下：鉆桿與樁機(jī)的設(shè)備平臺(tái)是相互垂直的，樁機(jī)設(shè)備上設(shè)置有水平儀，通過水平儀調(diào)整樁機(jī)設(shè)備到水平狀態(tài)時(shí)，鉆桿為垂直狀態(tài)。

鉆孔速度的計(jì)算方法是：

假設(shè)t1時(shí)第二gps天線的縱向坐標(biāo)為s1，tn時(shí)第二gps天線的縱向坐標(biāo)為sn，則速度為v＝|s1-sn|/|tn-t1|。

監(jiān)控設(shè)備顯示的速度是前一個(gè)時(shí)間段的平均速度。

一種樁機(jī)鉆孔深度和速度的測(cè)量系統(tǒng)，包括：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)1、定向接收機(jī)2、人機(jī)交互設(shè)備3和樁機(jī)設(shè)備4，

定向接收機(jī)2包括第一gps天線21、第二gps天線22，第二gps天線22設(shè)置在樁機(jī)設(shè)備4的鉆桿的頂端，第一gps天線21設(shè)置在樁機(jī)設(shè)備4上；

人機(jī)交互設(shè)備3用于顯示樁機(jī)鉆孔的深度和速度；

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)1與定向接收機(jī)2和人機(jī)交互設(shè)備3通過無線通訊。

定向接收機(jī)2還包括計(jì)算模塊23，定向接收機(jī)2接收第二gps天線22和第一gps天線21的坐標(biāo)，計(jì)算模塊23解析計(jì)算得到第一gps天線21相對(duì)于第二天線22的縱向空間位置的變化量，確定鉆孔深度h。

計(jì)算模塊23解析計(jì)算得到第二gps天線22不同時(shí)間段的不同縱向坐標(biāo)的平均變化速度計(jì)算鉆孔速度。

計(jì)算模塊23將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給人機(jī)交互設(shè)備3并在人機(jī)交互設(shè)備3上顯示鉆孔的深度和鉆孔速度。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：通過鉆桿和樁機(jī)設(shè)備上安裝的gps設(shè)備可以實(shí)時(shí)獲得準(zhǔn)確鉆桿的鉆孔深度和鉆孔速度，便于自動(dòng)化操作，大幅提高施工效率和工程質(zhì)量，減少成本開支，同時(shí)也提高了作業(yè)的安全效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例系統(tǒng)含義計(jì)算模塊的結(jié)構(gòu)示意，

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方法的流程示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，2-定向接收機(jī)，

3-人機(jī)交互設(shè)備，4-樁機(jī)設(shè)備，

21-第一gps天線，22-第二gps天線，

23-計(jì)算模塊，231-深度計(jì)算模塊，

232-速度計(jì)算模塊。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

一種樁機(jī)鉆孔深度和速度的測(cè)量方法，流程圖如圖3所示，步驟包括：

首先，如步驟s1通過調(diào)整樁機(jī)設(shè)備的水平狀態(tài)，使得樁機(jī)的鉆桿調(diào)整為垂直狀態(tài)，這樣才能確保鉆孔垂直，保證打樁的質(zhì)量；再如步驟s2所示，確定第一gps天線坐標(biāo)(x11、y11、z11)和第二gps天線坐標(biāo)(x21、y21、z21)，并傳輸給定向接收機(jī)；如步驟s3，定向接收機(jī)根據(jù)第一gps天線和第二gps天線坐標(biāo)中的縱向坐標(biāo)計(jì)算出第一鉆桿高度h1，即h1＝|z11-z21|；如步驟s4所示，樁機(jī)開始鉆孔后第二gps天線坐標(biāo)按照設(shè)定周期t發(fā)送給定向接收機(jī)，這里的采樣周期可以根據(jù)使用者的需求進(jìn)行設(shè)定，本例中假設(shè)采樣周期t＝1s；

如步驟s5所示，定向接收機(jī)根據(jù)第一gps天線的坐標(biāo)(x11、y11、z11)和最新第二gps天線的坐標(biāo)(x21、y21、z22)確定第二鉆桿高度h2，即h2＝|z11-z22|；

如步驟s6所示，定向接收機(jī)根據(jù)第一鉆桿高度h1和第二鉆桿高度h2確定鉆孔深度h，h＝|h1-h2|；

如步驟s7所示，定向接收機(jī)根據(jù)多個(gè)第二gps天線坐標(biāo)的平均值確定鉆桿進(jìn)行鉆孔速度，鉆孔速度的計(jì)算方法是：假設(shè)t1時(shí)第二gps天線的縱向坐標(biāo)為s1，tn時(shí)第二gps天線的縱向坐標(biāo)為sn，則速度為v＝|s1-sn|/|tn-t1|，例如，計(jì)算速度時(shí)，取10秒鐘的平均速度，采樣周期t＝1，則v＝|s1-s10|/10；這樣設(shè)計(jì)的目的是，避免在實(shí)際工作過程中，由于巖土層發(fā)生變化，個(gè)別時(shí)間出現(xiàn)速度突變，對(duì)工作人員控制速度造成誤導(dǎo)。通過鉆桿和樁機(jī)設(shè)備上安裝的gps設(shè)備可以實(shí)時(shí)獲得準(zhǔn)確鉆桿的鉆孔深度和鉆孔速度，便于自動(dòng)化操作，大幅提高施工效率和工程質(zhì)量，減少成本開支，同時(shí)也提高了作業(yè)的安全效果。

在本實(shí)施例中，樁機(jī)鉆孔的深度測(cè)量參考點(diǎn)是第一gps天線的坐標(biāo)值(x11、y11、z11)；并且第一鉆桿高度h1的數(shù)值與鉆桿的長(zhǎng)度和/或型號(hào)相匹配，并且第一鉆桿高度h1的數(shù)值在同一工作區(qū)域內(nèi)是固定值。通過把第一gps天線的坐標(biāo)作為參考點(diǎn)，避免了打樁作業(yè)環(huán)境的影響，避免了地面高低不平影響樁機(jī)鉆孔不一致等質(zhì)量問題。同時(shí)，鉆桿的高度以相對(duì)固定的第一gps天線的坐標(biāo)為參考點(diǎn)，簡(jiǎn)化了定標(biāo)的步驟，降低定標(biāo)難度。

樁機(jī)的鉆桿調(diào)整為垂直狀態(tài)的方法如下：鉆桿與樁機(jī)的設(shè)備平臺(tái)是相互垂直的，樁機(jī)設(shè)備上設(shè)置有水平儀，通過水平儀調(diào)整樁機(jī)設(shè)備到水平狀態(tài)時(shí)，鉆桿為垂直狀態(tài)。

在實(shí)際樁機(jī)鉆孔過程中，鉆桿的速度是由工作人員進(jìn)行控制的，監(jiān)控設(shè)備顯示的速度是前一個(gè)時(shí)間段的平均速度，而不是當(dāng)前速度，是避免巖土層不均勻影響工作人員的速度控制，進(jìn)一步確保鉆孔和灌漿的質(zhì)量。

實(shí)施例二

一種樁機(jī)鉆孔深度和速度的測(cè)量系統(tǒng)，如圖1所示，包括：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)1、定向接收機(jī)2、人機(jī)交互設(shè)備3和樁機(jī)設(shè)備4，

定向接收機(jī)2包括第一gps天線21、第二gps天線22，第二gps天線22設(shè)置在樁機(jī)設(shè)備4的鉆桿的頂端，第一gps天線21設(shè)置在樁機(jī)設(shè)備4上；通過第一和第二gps天線可以確定樁機(jī)設(shè)備的方向是否正確。

人機(jī)交互設(shè)備3用于顯示樁機(jī)鉆孔的深度和速度；為現(xiàn)場(chǎng)工作人員操作樁機(jī)工作提供參考，保證了鉆孔的質(zhì)量，提升工作效率。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)1與定向接收機(jī)2和人機(jī)交互設(shè)備3通過無線通訊，通過北斗導(dǎo)航系統(tǒng)1反饋出第一gps天線21和第二gps天線22的坐標(biāo)參數(shù)，在反饋給定向接收機(jī)2進(jìn)行進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)和分析。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與分析自動(dòng)完成，降低人員工作量，降低時(shí)間成本。

實(shí)施例三

本實(shí)施例技術(shù)方案基于實(shí)施例二，本實(shí)施例示意圖如圖2所示，定向接收機(jī)2還包括計(jì)算模塊23，定向接收機(jī)2接收第二gps天線22和第一gps天線21的坐標(biāo)，計(jì)算模塊23解析計(jì)算得到第一gps天線21相對(duì)于第二天線22的縱向空間位置的變化量，確定鉆孔深度h，具體計(jì)算方法如下：定向接收機(jī)根據(jù)第一gps天線和第二gps天線坐標(biāo)中的縱向坐標(biāo)計(jì)算出第一鉆桿高度h1，即h1＝|z11-z21|；定向接收機(jī)根據(jù)第一gps天線的坐標(biāo)(x11、y11、z11)和最新第二gps天線的坐標(biāo)(x21、y21、z22)確定第二鉆桿高度h2，即h2＝|z11-z22|；定向接收機(jī)根據(jù)第一鉆桿高度h1和第二鉆桿高度h2確定鉆孔深度h，h＝|h1-h2|。避免了打樁作業(yè)環(huán)境的影響，避免了地面高低不平影響樁機(jī)鉆孔不一致等質(zhì)量問題。同時(shí)，鉆桿的高度以相對(duì)固定的第一gps天線的坐標(biāo)為參考點(diǎn)，簡(jiǎn)化了定標(biāo)的步驟，降低定標(biāo)難度。

計(jì)算模塊23解析計(jì)算得到第二gps天線22不同時(shí)間段的不同縱向坐標(biāo)的平均變化速度計(jì)算鉆孔速度，具體計(jì)算方法如下：假設(shè)t1時(shí)第二gps天線的縱向坐標(biāo)為s1，tn時(shí)第二gps天線的縱向坐標(biāo)為sn，則速度為v＝|s1-sn|/|tn-t1|，例如，計(jì)算速度時(shí)，取10秒鐘的平均速度，采樣周期t＝1，則v＝|s1-s10|/10，這樣是為了避免實(shí)際工作中，由于受到巖土層的軟硬變化的影響，鉆孔速度發(fā)生瞬間跳變，從而誤導(dǎo)工作人員對(duì)鉆孔速度的判斷，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)鉆孔質(zhì)量的提升，減輕人員對(duì)速度測(cè)量的工作量。

計(jì)算模塊23將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給人機(jī)交互設(shè)備3并在人機(jī)交互設(shè)備3上顯示鉆孔的深度和鉆孔速度，便于工作人員更加準(zhǔn)確、直觀、及時(shí)的了解到樁機(jī)的工作狀態(tài)。

應(yīng)該注意的是，上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包括”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。