本發(fā)明涉及土層鉆進，具體涉及一種自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法。

背景技術：

1、橋梁的樁基是支撐整個橋梁結構的重要組成部分。通過鉆孔施工，可以更精確地控制樁基的位置、深度和直徑，有助于提高整個橋梁工程的質量。橋梁成孔過程常依靠泥漿護壁鉆孔灌注樁操作實現(xiàn)。泥漿護壁成孔過程中，旋挖鉆機通過鉆桿向下的推力結合鉆頭處的轉力對目標樁基位置處不斷深入挖掘鉆孔，為保證鉆孔過程中部分松軟土質層的孔不會發(fā)生坍塌，在鉆孔過程中向孔內不斷注入一定稠密度的泥漿，起到加固孔壁的作用。進而對泥漿護壁鉆孔灌注樁的成孔進行澆筑水下混凝土等步驟，從而得到更穩(wěn)固的橋梁樁基。

2、泥漿護壁灌注樁施工作業(yè)時，常根據成孔過程中土質層的不同深度特征對旋挖鉆機的鉆頭轉速進行調節(jié)，如當鉆頭處于淺土質層時，土質較為松軟，土層中硬巖石較少，此時可減小鉆桿推力，依靠較高的鉆頭轉速來加速鉆孔；而當鉆頭處于深土質層時，土質較硬，土層中硬巖石的分布較多，此時應增大鉆桿推力，減小鉆頭轉速，以較高的鉆桿推力有效破開硬石。故若對旋挖鉆機鉆頭轉速調節(jié)得當，可有效提高鉆孔效率。

3、然而，傳統(tǒng)僅根據土質層深度對旋挖鉆機鉆頭轉速進行調節(jié)的方法仍存在可改進的地方，即在實際鉆孔過程中，淺土層中也可能存在少量硬巖石，且深土層中材質硬度的分布也存在不均勻性。故僅根據土層深度信息無法準確反映出土層材質的精確軟硬度情況，進而導致對旋挖鉆機鉆頭轉速調節(jié)不當，從而降低了橋梁的成孔精度。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，為了解決旋挖鉆機鉆頭轉速調節(jié)不當的技術問題，本發(fā)明提供一種自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法。

2、所采用的技術方案具體如下：

3、本發(fā)明實施例提供一種自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，包括：

4、獲取鉆頭當前時間段的鉆孔速率特征，以及鉆頭當前時間段的振動劇烈程度；

5、基于所述鉆孔速率特征和所述振動劇烈程度，獲取鉆頭當前時間段所處的土質硬度特征；

6、根據所述土質硬度特征以及鉆頭當前時間段所處的當前泥漿稠密度特征，至少對鉆頭的轉速進行調節(jié)。

7、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述振動劇烈程度的獲取過程，包括：

8、獲取所述當前時間段中各個采樣時刻的鉆頭的偏孔角度，得到偏孔角度集合；

9、獲取所述偏孔角度集合的方差，得到所述振動劇烈程度。

10、在一些可能的實現(xiàn)方式中，基于所述鉆孔速率特征和所述振動劇烈程度，獲取鉆頭當前時間段所處的土質硬度特征，包括：

11、獲取所述偏孔角度集合中的偏孔角度平均值；

12、根據所述偏孔角度平均值和所述振動劇烈程度，獲取偏孔程度，所述偏孔程度與所述偏孔角度平均值和所述振動劇烈程度均正相關；

13、根據所述偏孔程度和所述鉆孔速率特征，得到所述土質硬度特征，所述土質硬度特征與所述偏孔程度正相關，與所述鉆孔速率特征反相關。

14、在一些可能的實現(xiàn)方式中，根據所述土質硬度特征以及鉆頭當前時間段所處的當前泥漿稠密度特征，至少對鉆頭的轉速進行調節(jié)，包括：

15、根據所述土質硬度特征和所述當前泥漿稠密度特征，得到鉆頭的轉速調節(jié)系數，所述轉速調節(jié)系數與所述土質硬度特征和所述當前泥漿稠密度特征均正相關；

16、根據所述轉速調節(jié)系數，對鉆頭的轉速進行調節(jié)。

17、在一些可能的實現(xiàn)方式中，根據所述轉速調節(jié)系數，對鉆頭的轉速進行調節(jié)，包括：

18、根據所述轉速調節(jié)系數和鉆頭的額定轉速，得到鉆頭的目標轉速，將鉆頭的轉速調節(jié)至所述目標轉速。

19、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述當前泥漿稠密度特征的獲取過程，包括：

20、獲取鉆頭當前的深度比，所述深度比為鉆頭當前的鉆孔深度與鉆頭目標深度的比值；

21、獲取泥漿池中的原始泥漿稠密度，將所述深度比與所述原始泥漿稠密度的乘積并歸一化后的結果作為所述當前泥漿稠密度特征。

22、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述至少對鉆頭的轉速進行調節(jié)，包括：對鉆頭的轉速以及對旋挖鉆機的鉆桿推力進行調節(jié)。

23、在一些可能的實現(xiàn)方式中，對旋挖鉆機的鉆桿推力進行調節(jié)，包括：

24、根據鉆頭的當前實時轉速與鉆頭的額定轉速之間的差距，得到鉆頭功率強度特征；

25、基于所述鉆頭功率強度特征，得到鉆桿推力調節(jié)系數；所述鉆桿推力調節(jié)系數與所述鉆頭功率強度特征反相關；

26、根據所述鉆桿推力調節(jié)系數以及鉆桿推力額定值，得到鉆桿推力目標值，將旋挖鉆機的鉆桿推力調節(jié)至所述鉆桿推力目標值。

27、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述鉆頭功率強度特征為鉆頭的當前實時轉速與鉆頭的額定轉速的比值；所述鉆桿推力調節(jié)系數等于數值1減去所述鉆頭功率強度特征。

28、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述鉆孔速率特征由鉆頭當前時間段的鉆孔深度與所述當前時間段的時間長度獲取得到。

29、本發(fā)明具有包括但不限于如下技術效果：由于土質硬度對鉆頭的轉速有很大的影響，因此，根據鉆頭當前時間段的鉆孔速率特征，以及鉆頭當前時間段的振動劇烈程度就能夠獲取到準確可靠的土質硬度特征，用于提升鉆頭轉速調節(jié)的準確性，同時，結合鉆頭當前時間段的鉆孔速率特征以及鉆頭當前時間段的振動劇烈程度獲取土質硬度特征，相較于現(xiàn)有的僅依據土質層深度得到土質硬度的方式，能夠提升土質硬度檢測的準確性；又由于鉆頭當前時間段所處的當前泥漿稠密度特征同樣影響鉆頭的轉速，因此，根據土質硬度特征以及鉆頭當前時間段所處的當前泥漿稠密度特征，能夠對鉆頭轉速進行有效、準確調節(jié)，相較傳統(tǒng)僅根據土質層深度進行轉速調節(jié)的方式，本發(fā)明能夠得到更準確的土質軟硬度信息，進而得到更準確的調節(jié)結果。同時本發(fā)明能夠結合鉆頭當前時間段所處的當前泥漿稠密度特征進行分析，避免了因土層和泥漿稠密度與鉆頭轉速不匹配所導致的成孔坍塌的風險以及縮孔風險，降低了橋梁成孔不良風險。

技術特征：

1.一種自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，所述振動劇烈程度的獲取過程，包括：

3.根據權利要求2所述的自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，基于所述鉆孔速率特征和所述振動劇烈程度，獲取鉆頭當前時間段所處的土質硬度特征，包括：

4.根據權利要求1所述的自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，根據所述土質硬度特征以及鉆頭當前時間段所處的當前泥漿稠密度特征，至少對鉆頭的轉速進行調節(jié)，包括：

5.根據權利要求4所述的自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，根據所述轉速調節(jié)系數，對鉆頭的轉速進行調節(jié)，包括：

6.根據權利要求4所述的自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，所述當前泥漿稠密度特征的獲取過程，包括：

7.根據權利要求4所述的自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，所述至少對鉆頭的轉速進行調節(jié)，包括：對鉆頭的轉速以及對旋挖鉆機的鉆桿推力進行調節(jié)。

8.根據權利要求7所述的自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，對旋挖鉆機的鉆桿推力進行調節(jié)，包括：

9.根據權利要求8所述的自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，所述鉆頭功率強度特征為鉆頭的當前實時轉速與鉆頭的額定轉速的比值；所述鉆桿推力調節(jié)系數等于數值1減去所述鉆頭功率強度特征。

10.根據權利要求1所述的自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，所述鉆孔速率特征由鉆頭當前時間段的鉆孔深度與所述當前時間段的時間長度獲取得到。

技術總結
本發(fā)明涉及土層鉆進技術領域，具體涉及一種自適應調節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，獲取鉆頭當前時間段的鉆孔速率特征，以及鉆頭當前時間段的振動劇烈程度；基于鉆孔速率特征和振動劇烈程度，獲取鉆頭當前時間段所處的土質硬度特征；根據土質硬度特征以及鉆頭當前時間段所處的當前泥漿稠密度特征，能夠對鉆頭轉速進行有效、準確調節(jié)。同時本發(fā)明能夠結合鉆頭當前時間段所處的當前泥漿稠密度進行分析，避免了因土層和泥漿稠密度與鉆頭轉速不匹配所導致的成孔坍塌的風險以及縮孔風險，降低了橋梁成孔不良風險。

技術研發(fā)人員：王軍章,郎丹妮,李更銀,滕文霞,劉勇,樊子琪,尤少雷
受保護的技術使用者：陜西鑫炬烽建筑工程有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19