一种桩基施工监测装置的制作方法

1.本实用新型属于土木工程桩基施工领域，更具体地，涉及一种桩基施工监测装置。


背景技术：

2.1980年，水泥土搅拌桩在软土地基加固工程中首次获得了成功，此后在全国软土地基加固工程中推广开来，特别是在铁路工程中的软土地基处理中。
3.现有技术研究的侧重点在于如何改进搅拌桩的成桩操作上，例如水泥土搅拌桩已发展成一种常见的软弱地基处理方法，但是，桩基工程作为隐蔽工程，施工工艺复杂、不确定因素较多、施工难度较大，容易出现质量问题，并且桩基质量的好坏关系到整个工程的安全性，因此，桩基施工过程的监测至关重要。
4.由于搅拌桩施工技术的专业性要求较高，目前主要铁路行业主要通过专门的部门进行监管，例如具体的项目部和监理旁站进行监管，这种监管方式存在人工投入较大，且人为的因素影响较多，容易造成成桩质量难以准确把控的问题。另外参与建设各方得到的信息不同步，监管部门的人员无法实现实时获取打桩的周围环境以及打桩的实时进展。基于上述原因，对于成桩质量的监测，目前一般在施工完成一定时间后，随机按比例挑选检测桩，通过取芯和载荷等检验方法，对水泥土搅拌桩进行质量检测，均属于事后检验。如果检测发现质量未达标，则需进行补救。既影响工期，又未及时发现问题而造成施工质量隐患。
5.针对上述问题，现阶段，能通过对打桩机施工参数的实时监测，并实时反馈监测数据，实现对成桩质量的把控非常重要。


技术实现要素：

6.针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供了一种桩基施工监测装置，旨在通过对桩机施工过程中桩身位置、桩长、钻进速度和垂直度的实时监测，实现对成桩质量的准确把控。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种桩基施工监测装置，包括卫星信号接收器、地基增强系统基准站和信息处理系统；
8.地基增强系统基准站用于将全球卫星导航系统与卫星信号接收器进行网络连接；
9.卫星信号接收器安装于水泥土搅拌桩中的动力装置的上方；用于实时获取全球卫星导航系统反馈的卫星观测数据，并将其传输至信息处理系统；
10.信息处理系统用于对卫星观测数据进行解码后，获取桩机的状态信息；其中，卫星观测数据包含时间和桩机机头的坐标位置。
11.优选地，桩机的状态信息包括桩长、钻进速度和桩的垂直度。
12.优选地，在地基增强系统基准站的信号范围内，若干台桩机上均安装有卫星信号接收器。
13.优选地，桩机是水泥土搅拌桩机，包括：桩机锚固，桩机移动滚筒，桩机架，钢绞线，动力装置滑道，动力装置吊线，动力装置，泥浆量监测元件，钻杆限位器和钻头；
14.桩机移动滚筒位于桩机架的下方；桩机锚固将桩机架固定在地面上；
15.动力装置滑道位于桩机架的另一侧；动力装置位于钻杆上方，使用时沿动力装置滑道滑动；动力装置吊线固定在桩机架的上方，其下方牵引动力装置；钻杆限位器位于桩机架下方，用于控制钻杆在竖直方向上的最低位置；泥浆量监测元件介于钻杆限位器与动力装置之间；钻头位于钻杆的下方，用于伸入地面。
16.优选地，桩机架为z字型。
17.优选地，信息处理系统包括与卫星信号接收器连接的速度计算单元、桩长计算单元和垂直度计算单元；
18.速度计算单元用于根据测量相邻两时间点桩机机头的坐标位置，计算钻进速度；
19.桩长计算单元用于计算桩机开始注浆时的竖向坐标与停止注浆的竖向坐标之间的差值，获取桩长；
20.垂直度计算单元用于根据桩机初始坐标、桩机实时坐标以及钻杆的长度，获取桩的垂直度。
21.优选地，信息处理系统还包括打印机和计算机；
22.打印机的输入端与计算机的输出端相连；计算机的输入端与速度计算单元、桩长计算单元和垂直度计算单元的输出端连接；计算机用于记录施工报表；打印机用于打印施工报表。
23.通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
24.本实用新型采用全球卫星导航系统实时对桩机机头进行定位，获取各个时刻对应的桩机机头的坐标位置，信息处理系统对卫星观测数据进行解码，计算桩机的状态信息，桩机的状态信息包括桩长、钻进速度和桩的垂直度，实现了对桩机工作状态的实时把控，进而提高成桩质量。
25.本实用新型提供的信息处理系统可以自动记录、显示并打印施工报表和参数记录，避免了认为修改的可能，减少了施工、监理和检测人员的人力投入。同时施工参数的及时反馈，实现施工进行时对施工质量的评估，避免进行事后处理。
附图说明
26.图1是本实用新型提供的桩机及其桩基施工监测装置示意图；
27.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0028]1‑
桩机锚固；2
‑
桩机移动滚筒；3
‑
桩机架；4
‑
钢绞线；5
‑
动力装置滑道；6
‑ꢀ
动力装置吊线；7
‑
卫星信号接收器；8
‑
动力装置；9
‑
泥浆量监测元件；10
‑
钻杆； 11
‑
钻杆限位器；12
‑
钻头；13
‑
地基增强系统基准站；14
‑
信息处理系统；15
‑
全球卫星导航系统(gnss)。
具体实施方式
[0029]
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0030]
本实用新型提供了一种桩基施工监测装置，包括：卫星信号接收器7、地基增强系
统基准站13和信息处理系统14；
[0031]
地基增强系统基准站13用于将全球卫星导航系统15与卫星信号接收器7 进行网络连接；
[0032]
卫星信号接收器7安装于水泥土搅拌桩中的动力装置8的上方；用于实时获取所述全球卫星导航系统15反馈的卫星观测数据，并将其传输至信息处理系统14；
[0033]
信息处理系统14用于对卫星观测数据进行解码后，获取桩机的状态信息；其中，卫星观测数据包含时间和桩机机头的坐标位置。
[0034]
优选地，桩机的状态信息包括桩长、钻进速度和桩的垂直度。
[0035]
优选地，在地基增强系统基准站13的信号范围内，若干台桩机上均安装有卫星信号接收器7。
[0036]
优选地，信息处理系统包括与卫星信号接收器7连接的速度计算单元、桩长计算单元和垂直度计算单元；
[0037]
速度计算单元用于根据测量相邻两时间点桩机机头的坐标位置，计算钻进速度；具体如下：
[0038]
相邻两时间桩机机头的坐标信息分别为o(x,y,z)与o'(x',y',z')；
[0039]
钻进速度v为：v＝(z
‑
z')/δt；δt为相邻两时间间隔；
[0040]
桩长计算单元用于计算桩机开始注浆时的竖向坐标与停止注浆的竖向坐标之间的差值，获取桩长；具体如下：
[0041]
桩长l＝z0‑
z
t
；其中，z0为桩机开始注浆时的竖向坐标；z
t
为桩机停止注浆时的竖向坐标；
[0042]
垂直度计算单元用于根据桩机初始坐标、桩机实时坐标以及钻杆的长度，获取桩的垂直度；具体如下：
[0043][0044]
其中，桩机初始坐标为o0(x0,y0,z0)；桩机实时坐标为o
n
(x
n
,y
n
,z
n
)；l为钻杆的长度；α为桩的垂直度。
[0045]
信息处理系统14还包括打印机和计算机；
[0046]
打印机的输入端与计算机的输出端相连；计算机的输入端与速度计算单元、桩长计算单元和垂直度计算单元的输出端连接；计算机用于记录施工报表；打印机用于打印施工报表。
[0047]
实施例
[0048]
如图1所示，本实施例提供的水泥土搅拌桩机，包括桩机锚固1，桩机移动滚筒2，桩机架3，钢绞线4，动力装置滑道5，动力装置吊线6，动力装置8，泥浆量监测元件9，钻杆限位器11和钻头12；
[0049]
桩机架3为z字型；桩机锚固1，桩机移动滚筒2和钢绞线4位于桩机架3 一侧；桩机移动滚筒2位于桩机架3的下方；桩机锚固1牵引桩机3，并固定在地面上；
[0050]
动力装置滑道5位于桩机架3的另一侧；动力装置8位于钻杆10上方，沿动力装置滑道5滑动；动力装置吊线6固定在桩机架3的上方，其下方牵引动力装置8；钻杆限位器11位于桩机架3下方，用于控制钻杆10在竖直方向上的最低位置；泥浆量监测元件9介于钻杆限位
器11与动力装置8之间；钻头 12位于钻杆10的下方，伸入地面；
[0051]
桩机移动滚筒2用于水泥土搅拌桩的地面移动，当水泥土搅拌桩到达指定位置时，采用桩机锚固1将其固定在地面上，桩机架为水泥土搅拌桩的主体支架，钢绞线4用于增强桩机整体的稳定性，在动力装置滑道5的配合下，动力装置吊线6牵引动力装置8在竖直方向上滑动，泥浆量监测元件9用于实时监测泥浆量；钻杆限位器11控制钻杆10在竖直方向上的最低位置，动力装置8 向下撞击钻杆，钻头12在动力装置8产生的向下作用力下，向地面伸入。
[0052]
如图1所示，本实施例提供了水泥土搅拌桩机相应的桩基施工监测装置，包括：卫星信号接收器7、地基增强系统基准站13和信息处理系统14；
[0053]
地基增强系统基准站13用于将全球卫星导航系统15与卫星信号接收器7 进行网络连接；
[0054]
卫星信号接收器7安装于水泥土搅拌桩的动力装置8的上方；用于实时获取全球卫星导航系统15反馈的时间和桩机机头的坐标位置；并将时间和桩机机头的坐标位置传输至信息处理系统14；
[0055]
信息处理系统14用于对卫星观测数据进行解码后，获取桩长、钻进速度和桩的垂直度；卫星观测数据包含时间和桩机机头的坐标位置。
[0056]
信息处理系统14还用于记录并打印施工报表和参数记录；
[0057]
地基增强系统基准站13的信号范围内，若干台桩机上均安装有卫星信号接收器7；
[0058]
通过实时测量的相邻两时间点桩机机头的坐标位置，计算钻进速度；通过计算桩机开始注浆时的竖向坐标与停止注浆的竖向坐标之间的差值，获取桩长；通过桩机初始坐标、桩机实时坐标以及钻杆的长度，获取桩的垂直度。
[0059]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。