一种灌注桩冲击成孔的控制方法与流程

本发明涉及灌注桩机技术领域，特别涉及一种灌注桩冲击成孔的控制方法。

背景技术：

随着城市建设和高铁建设的不断发展，桩工地基施工的理论和技术得到发展，CFG桩(即水泥粉煤灰碎石桩)复合地基技术由于其沉降变形小、施工简单、造价低、承载力大、适用范围广等优点，近些年已广泛应用于铁路、公路、桥梁、高层建筑、堤坝等路基工程的地基处理和加固中。由于具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点，灌注桩在施工中得到较为广泛的应用。根据成孔工艺的不同，灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等。

在实现本发明的过程中，发明人发现至少存在如下问题：

1.随着冲击的时间增加，冲击钻头的位置容易发生偏移，从而无法实现快速精准的成孔；

2.通过人工的方式判断孔的深度，工作强度大，且不够准确；

3.通过人工的方式对冲击钻头的冲击力进行判断并进行调整，不可避免的会产生失误。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种灌注桩冲击成孔的控制方法，以通过该方法实现快速精准的成孔。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种灌注桩冲击成孔的控制方法，所述灌注桩包括冲击钻头和电机，其特征在于，所述方法包括：步骤1：在所述冲击钻头上选取一个点，记录所述点在X轴和Z轴的初始坐标值，其中，选取所述冲击钻头竖直运动的方向为Y轴，垂直于所述冲击钻头竖直运动的方向的水平方向为所述X轴，垂直于所述Y轴且垂直于所述X轴的方向为所述Z轴；步骤2：检测所述点的所述X轴和所述Z轴的当前坐标值；步骤3：将所述当前坐标值与所述初始坐标值进行比对以得到变化坐标值，并将所述变化坐标值与预设的坐标阈值进行比较；步骤4：当所述变化坐标值大于所述坐标阈值时，调节所述当前坐标值，使得所述当前坐标值等于所述初始坐标值。

通过获取在冲击钻头上选取的点的当前坐标值，将当前坐标值与初始坐标值进行比较的方式对冲击钻头的位置进行实时监控，以便当冲击钻头的位置发生偏移时及时调整，实现快速精准的完成钻孔。

进一步地，所述方法还包括：步骤5：当所述变化坐标值等于或小于所述坐标阈值时，则返回步骤2。

通过本实施例实现不断循环的检测和调整冲击钻头上的点的当前坐标值直至达到当前坐标值与初始坐标值相同。

进一步地，所述点为所述冲击钻头的重心点。

由于能够保持物体平衡的点就是重心，所以，上述点的优选方式为选择冲击钻头的重心点。

进一步地，所述灌注桩还包括压力传感器和转速传感器，所述方法还包括：步骤6：获取所述压力传感器和所述转速传感器的压力信号和转速信号，并解析所述压力信号和所述转速信号得到对应的目标压力值和目标转速值；步骤7：通过所述目标压力值和所述目标转速值调节所述电机的转速以改变所述冲击钻头的冲力大小。

为配合实际操作过程中灌注桩冲击成孔的冲击力的大小，增加了压力传感器和转速传感器，并通过上述实施例中的步骤6和步骤7实现对冲击钻头冲力大小的调节。

进一步地，所述步骤6具体包括：步骤61：获取所述压力传感器的连续的多个所述压力信号，并分别解析多个所述压力信号得到对应的多个压力值，将多个所述压力值的平均值作为所述目标压力值；步骤62：获取所述转速传感器的连续多个所述转速信号，并分别解析多个所述转速信号得到对应的多个转速值，将多个所述转速值的平均值作为所述目标转速值。

本实施例中，通过采用获取压力传感器连续的多个压力信号和获取转速传感器连续的多个转速信号的方式对冲击钻头的压力进行调节，一方面，减少了调节的频率，另一方面，避免了由于冲击成孔过程中的例外情况的影响。

进一步地，所述灌注桩还包括土质分析仪，所述方法还包括：步骤8：获取所述土质分析仪的土质信号，并解析所述土质信号得到相应的土质类别；步骤9：根据所述土质类别调节所述电机的转速以改变所述冲击钻头的冲力大小。

在冲击成孔的过程中，总会遇到不一样的土质类别，可能是坚硬的石头，也可能是松软的土壤。所以，通过在本实施例提供的技术方案，可以实现对土质类别的实时监测，以调整冲击钻头的冲力大小，达到省力省时的技术效果。

进一步地，所述灌注桩还包括激光测距仪，用于测量所述冲击钻头冲击的孔的深度，所述方法还包括：步骤10：采集所述激光测距仪的深度信号并解析所述深度信号得到深度值；步骤11：判断所述深度值与预先设置的深度阈值的大小；步骤12：当所述深度值小于所述深度阈值时，则返回步骤10。

在本实施例中，增加了测量孔的深度的方法。以及时获知当前的孔的深度。

本发明实施例的有益效果在于，由于采用了在冲击钻头上选取点，并记录该点的X轴和Z轴的坐标作为初始坐标，然后检测该点在冲击钻头冲孔的过程中坐标会发生变化，所以记录为改点的当前坐标为当前坐标值，通过将该点的初始坐标值与当前坐标值进行比较，以得到变化坐标值，并将变化坐标值与预先设定的坐标阈值进行比较。如果变化坐标值大于坐标阈值，则调整该点的当前坐标值的技术方案，以实现实时监控灌注桩冲击成孔的过程，确保冲击钻头的位置在范围内变化，达到快且速精准成孔的技术效果。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图；

图2是本发明另一实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图；

图3是本发明另一实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图；

图4是本发明另一实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图；

图5是本发明另一实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图；

图6是本发明另一实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参阅图1，图1是本发明第一实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图。

在本实施例中，提供了一种灌注桩冲击成孔的控制方法，灌注桩包括冲击钻头和电机，该方法包括：步骤1：在冲击钻头上选取一个点，记录点在X轴和Z轴的初始坐标值，其中，选取冲击钻头竖直运动的方向为Y轴，垂直于冲击钻头竖直运动的方向的水平方向为X轴，垂直于Y轴且垂直于X轴的方向为Z轴。步骤2：检测点的X轴和Z轴的当前坐标值。步骤3：将当前坐标值与初始坐标值进行比对以得到变化坐标值，并将变化坐标值与预设的坐标阈值进行比较。步骤4：当变化坐标值大于坐标阈值时，调节当前坐标值，使得当前坐标值等于初始坐标值。

如图1所示，在冲击钻头上任意位置选取一个点，记为A点，并记录该点的坐标值，将该坐标值标记为初始坐标值。众所周知的是，灌注桩冲击成孔的方向为竖直方向，即是在Y轴方向上进行冲击成孔。所以，选取的A点在Y轴上的坐标是随着冲击钻头的上下冲孔而发生改变。于是，在本实施例中，通过记录A点X轴和Z轴的坐标为初始坐标值。当然，由于竖直方向为Y轴方向，那么垂直于Y轴方向的水平方向即为X轴方向，而既垂直于Y轴也垂直于X轴方向为Z轴方向。随着灌注桩冲击成孔的进行，实时检测A点的X轴和Z轴的当前坐标值，以及时知道A点位置的偏移，从而确认冲击钻头是否已经发生偏移。将A点的当前坐标值与初始坐标值进行比较，得到变化坐标值，然后将变化坐标值与坐标阈值进行比较。需要说明的是，由于冲击力和其它因素的影响，A点的当前坐标值很难与初始坐标值完全一致，于是就按照需求预先设置一个坐标阈值。只要A点坐标值的变化，即变化坐标值在坐标阈值范围内即可。例如，当A点初始坐标值为(X：15,Z：25)，而测得A点的当前坐标值为(X：29,Z：29)，即A点坐标发生了偏移，且变化坐标值为(X：14,Z：4)。如果预设的坐标阈值为(X：5,Z：5)，则说明需要对A点坐标进行调整，即对冲击钻头的位置进行调整，使得A点的当前坐标值等于初始坐标值。

通过上述技术方案，可以检测并调整冲击钻头的位置，以实现既快又准的完成灌注桩冲击成孔的过程。

请参阅图2，图2是本发明另一实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图。

本实施例是对上一实施例的进一步完善，在本实施例中，一种灌注桩冲击成孔的控制方法还包括：步骤5：当变化坐标值等于或小于坐标阈值时，则返回步骤2。

如图2所示，在上一实施例中，提供了当变化坐标值大于坐标阈值时的处理方法，在本实施例中，提出了当变化坐标值等于或者小于坐标阈值时的处理方法。例如，当A点初始坐标值为(X：15,Z：25)，而测得A点的当前坐标值为(X：18,Z：22)，即A点坐标发生了偏移，且变化坐标值为(X：3,Z：3)。如果预设的坐标阈值为(X：5,Z：5)，则说明不需要对A点坐标进行调整，即不需要对冲击钻头的位置进行调整，直接返回步骤2，即继续检测A点的X轴和Z轴的当前坐标值即可。

通过该技术方案，实现了时时检测的过程。

优选地，A点选择冲击钻头的重心点。

请参阅图3，图3是本发明另一实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图。

由于电机的转速不一样，冲击钻头的冲力大小也会不一样。在灌注桩冲击成孔的过程中，冲孔时需要的冲击压力会随着外在因素的变化而变化。所以在本实施例中，灌注桩还包括压力传感器和转速传感器，控制方法还包括：步骤6：获取压力传感器和转速传感器的压力信号和转速信号，并解析压力信号和转速信号得到对应的目标压力值和目标转速值。步骤7：通过目标压力值和目标转速值调节电机的转速以改变冲击钻头的冲力大小。

如图3所示，当得到目标压力值和目标转速值后，发现当前环境可以增大冲力，以实现快速完成冲击成孔，则可以通过加快电机的转速实现增大冲击钻头的冲力。

请参阅图4，图4是本发明第另实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图。

在本实施例中，对上述实施例中步骤6的方法进行了进一步地细化。方法具体包括：步骤61：获取压力传感器的连续的多个压力信号，并分别解析多个压力信号得到对应的多个压力值，将多个压力值的平均值作为目标压力值。步骤62：获取转速传感器的连续多个转速信号，并分别解析多个转速信号得到对应的多个转速值，将多个转速值的平均值作为目标转速值。

如图4所示，获取压力传感器的连续的多个压力信号，现以选取三个连续的压力信号为例进行说明。对选取的三个连续的压力信号进行解析，以得到三个压力值，将三个压力值进行求和，然后除以三，以得到三个压力值的平均值，而得到的平均值即为目标压力值。同样，目标转速值也是用同样的方法获得，此处不再赘述。需要说明的是，选取的连续的压力信号和连续的转速信号的个数不受限制。

通过采用获取压力传感器连续的多个压力信号和获取转速传感器连续的多个转速信号的方式对冲击钻头的压力进行调节，一方面，减少了调节的频率，另一方面，避免了由于冲击成孔过程中的例外情况的影响。

请参阅图5，图5是本发明第另实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图。

在本实施例中，灌注桩还包括土质分析仪，方法还包括：步骤8：获取土质分析仪的土质信号，并解析土质信号得到相应的土质类别。步骤9：根据土质类别调节电机的转速以改变冲击钻头的冲力大小。

需要说明的是，由于冲击成孔的过程中，总会遇到不一样的土质类别，可能是坚硬的石头，也可能是松软的土壤。而对不同的土质类别，使用的压力也会不一样。所以，通过在本步骤中的技术方案，可以实现对土质类别的实时监测，以调整冲击钻头的冲力大小，达到省力省时的技术效果。

如图5所示，例如，获取土质分析仪的土质信号，将获得的土质信号进行解析，得到相应的土质类别为石头，则加快电机的转速，以实现冲击钻头的冲力的增加，以快速完成冲击成孔的过程。当对获得的土质信号进行解析后得到的土质类别为松软的土壤时，则减小电机的转速，在节约电能的情况下也能快速的完成冲击成孔的过程。

需要说明的是，本实施例的图5只是象征性的给出示范，图5中还可以包括图4中由步骤61、62、7提供的技术方案和图3中由步骤6、7提供的技术方案中的一种或两种，且技术方案之间执行的先后顺序并不收到限制，具体内容此处不再赘述。

请参阅图6，图6是本发明另一实施例提供的一种灌注桩冲击成孔的控制方法的流程图。

在本实施例中，灌注桩还包括激光测距仪，用于测量冲击钻头冲击的孔的深度，方法还包括：步骤10：采集激光测距仪的深度信号并解析深度信号得到深度值。步骤11：判断深度值与预先设置的深度阈值的大小。步骤12：当深度值小于深度阈值时，则返回步骤10。

如图6所示，增加了测量孔的深度的方法。以及时获知当前的孔的深度。以节约人力和物力。当预先设置的深度阈值为200，即灌注桩冲击成孔的深度为200米。通过激光测距仪实时监测孔的深度具体方式为：激光测距仪采集当前时刻的深度信号，然后对采集的深度信号进行解析，得到相应的深度值，例如，此时孔的深度已经为150米，即深度值为150。将深度值150与深度阈值200进行比较。明显地，深度值150小于深度值200，则返回采集激光测距仪的深度信号并解析深度信号得到深度值的步骤，以实现实时监测的过程。当对采集的深度信号进行解析，得到相应的深度值为201时，明显地，深度值201大于深度阈值200，则说明灌注桩冲击成孔的过程已经完成。

需要说明的是，本实施例的图6只是象征性的给出示范，图6也可以包括图5中由步骤8、9提供的技术方案，图4中由步骤61、62、7提供的技术方案和图3中由步骤6、7提供的技术方案中的一种或多种，且技术方案之间执行的先后顺序并不收到限制，具体内容此处不再赘述。

本发明实施例通过选取点，分别记录该点的初始坐标值和当前坐标值，以便得到该点的变化坐标值，以确认冲击钻头是否发生偏移，当发生偏移时及时调整点的坐标以调整冲击钻头的位置的技术方案实现了快速精准的完成钻孔的技术效果。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。