本發(fā)明主要涉及樁機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)、控制方法及cfg樁機(jī)。

背景技術(shù)：

cfg（cementfly-ashgravel）長螺旋樁機(jī)是一種以水泥粉煤灰為原材料，用螺旋鉆挖的方式一邊成孔一邊灌注混凝土以成形的快速高效成樁設(shè)施。cfg施工的這種工法起源于日本，以其無噪音、經(jīng)濟(jì)、高效等多重優(yōu)勢，近20年被大量應(yīng)用。以cfg樁機(jī)成樁的地基工程，不受環(huán)保管控限制，建設(shè)速度快，周期短，費(fèi)用低，因此在地基工程中，cfg樁數(shù)量極多。但cfg打樁方法也存在問題：cfg打樁的全過程都由人工控制，幾乎整個市場上的cfg樁機(jī)中都沒有配備可以用來精確控制的工具，為了保證打樁質(zhì)量，行業(yè)中默認(rèn)的最終成樁高度均需高出標(biāo)準(zhǔn)高度很多，導(dǎo)致混凝土存在很大浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種控制精準(zhǔn)、打樁效率高且成本低的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)、控制方法及cfg樁機(jī)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)，包括料位檢測單元、位移檢測單元和控制單元；

所述料位檢測單元安裝于cfg樁機(jī)的鉆桿上，用于檢測所述鉆桿內(nèi)的物料高度；

所述位移檢測單元安裝于cfg樁機(jī)上，用于檢測所述鉆桿的位置；

所述控制單元分別與所述料位檢測單元和位移檢測單元相連，用于根據(jù)所述鉆桿內(nèi)的物料高度和鉆桿的位置，控制鉆桿的運(yùn)動以及砂漿的泵送。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述料位檢測單元包括高料位傳感器和低料位傳感器，所述高料位傳感器和低料位傳感器分別位于鉆桿對稱的兩側(cè)。

所述鉆桿相對于高料位傳感器的一側(cè)開設(shè)有高噴料孔，所述鉆桿相對于低料位傳感器的一側(cè)開設(shè)有低噴料孔。

還包括電源單元和無線通訊單元，所述電源單元與無線通訊單元相連；所述電源單元和無線通訊單元分別位于鉆桿的相對兩側(cè)。

所述無線通訊單元通過通訊線與所述高料位傳感器和低料位傳感器相連，所述通訊線沿所述鉆桿的螺紋方向分布。

還包括與所述控制單元相連的終端。

所述位移檢測單元包括拉線傳感器，所述拉線傳感器的固定端安裝于cfg樁機(jī)的定滑輪組的一側(cè)，拉線端安裝于cfg樁機(jī)的動滑輪組上。

本發(fā)明還公開了一種cfg樁機(jī)，包括樁機(jī)本體，所述樁機(jī)本體上設(shè)置有如上所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)。

本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種基于如上所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)的控制方法，包括一次成樁控制方法和多次打停成樁控制方法，其中一次成樁控制方法的步驟為：

1.1）鉆桿下鉆至最深處后開始提桿，位移檢測單元檢測到鉆桿提桿到達(dá)泵送位置時，啟動漿料的泵送；

1.2）位移檢測單元檢測所述鉆桿是否位于指定位置；如達(dá)到指定位置，則停止提桿；

1.3）料位檢測單元檢測所述鉆桿內(nèi)的漿料是否滿料；如果滿料，則關(guān)閉漿料的泵送；

1.4）鉆桿繼續(xù)提桿，當(dāng)位移檢測單元檢測到鉆桿提至地面時，進(jìn)行下次的成樁。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述多次打停成樁控制方法包括步驟：

2.1）鉆桿下鉆至最深處后開始提桿，位移檢測單元檢測到鉆桿提桿到達(dá)泵送位置時，啟動漿料的泵送；

2.2）位移檢測單元檢測所述鉆桿是否位于指定位置，同時料位檢測單元檢測所述鉆桿內(nèi)的漿料是否滿料；當(dāng)鉆桿未達(dá)到指定位置且滿料時，則關(guān)閉漿料的泵送，鉆桿繼續(xù)提桿；

2.3）當(dāng)位移檢測單元檢測到鉆桿提桿預(yù)設(shè)距離后，執(zhí)行步驟2.2），直至鉆桿到達(dá)指定位置，停止提桿；

2.4）料位檢測單元檢測所述鉆桿內(nèi)的漿料是否滿料；如果滿料，則關(guān)閉漿料的泵送；

2.5）鉆桿繼續(xù)提桿，當(dāng)位移檢測單元檢測到鉆桿提至地面時，進(jìn)行下次的成樁。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明是針對cfg樁基的料位精準(zhǔn)控制而研發(fā)的，通過料位檢測單元檢測的鉆桿內(nèi)物料的高度，同時配合位移檢測單元檢測鉆桿的位置，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的運(yùn)動控制以及砂漿的泵送控制，進(jìn)行精準(zhǔn)灌漿，節(jié)省料漿，同時也縮短了打樁時間，效率高；上述整體控制系統(tǒng)操作簡單、靈活性高、控制精準(zhǔn)、適應(yīng)范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)在實(shí)施例的方框結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的位移檢測單元在實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的料位檢測單元在實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的料位檢測單元在實(shí)施例的檢測示意圖。

圖5為本發(fā)明的控制方法在實(shí)施例的流程圖。

圖例說明：1、料位檢測單元；101、高料位傳感器；102、低料位傳感器；103、高噴料孔；104、低噴料孔；2、位移檢測單元；201、固定端；202、拉線端；3、控制單元；4、終端；5、無線通訊單元；6、電源單元；7、泵車；8、鉆桿驅(qū)動件；9、探針；10、鉆桿。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

如圖1所示，本實(shí)施例的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)，包括料位檢測單元1、位移檢測單元2和控制單元3；料位檢測單元1安裝于cfg樁機(jī)的鉆桿10上，用于檢測鉆桿10內(nèi)的物料（如砂漿）高度；位移檢測單元2安裝于cfg樁機(jī)上，用于檢測鉆桿10的位置，如鉆桿10位于地面的深度或提升離開地面的高度；控制單元3分別與料位檢測單元1和位移檢測單元2相連，用于根據(jù)鉆桿10內(nèi)的物料高度和鉆桿10的位置，控制鉆桿10的運(yùn)動以及砂漿的泵送，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌漿，其中通過控制鉆桿驅(qū)動件8（如驅(qū)動電機(jī)等）來實(shí)現(xiàn)對鉆機(jī)運(yùn)動的控制，通過控制泵車7來實(shí)現(xiàn)砂槳泵送的控制。本發(fā)明的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)是針對cfg樁基而研發(fā)的料位精準(zhǔn)控制系統(tǒng)，通過料位檢測單元1檢測的鉆桿10內(nèi)物料的高度，同時配合位移檢測單元2檢測鉆桿10的位置，實(shí)現(xiàn)鉆桿10的運(yùn)動控制以及砂漿的泵送控制，進(jìn)行精準(zhǔn)灌漿，節(jié)省料漿，同時也縮短了打樁時間；上述整體控制系統(tǒng)操作簡單、靈活性高、控制精準(zhǔn)、適應(yīng)范圍廣。

在一具體實(shí)施例中，還包括終端4（如位于駕駛室的控制電腦或手持平板等），其中終端4可以顯示料位檢測單元1、位移檢測單元2以及泵車7的狀態(tài)，并且可以對打樁的參數(shù)進(jìn)行修改。

如圖2所示，在一具體實(shí)施例中，位移檢測單元2包括拉線傳感器，拉線傳感器的固定端201安裝于cfg樁機(jī)的定滑輪組的一側(cè)，拉線端202安裝于cfg樁機(jī)的動滑輪組上，通過監(jiān)測動滑輪組的垂直運(yùn)動距離，從而得到鉆桿10的實(shí)時垂直運(yùn)動距離，對其位置進(jìn)行精準(zhǔn)檢測。上述拉線傳感器的結(jié)構(gòu)簡單且拆裝簡便。

在一具體實(shí)施例中，料位檢測單元1包括高料位傳感器101和低料位傳感器102（如砂漿雷達(dá)傳感器），高料位傳感器101和低料位傳感器102均安裝于鉆桿10上。具體地，高料位傳感器101和低料位傳感器102分別位于鉆桿10對稱的兩側(cè)。另外，鉆桿10相對于高料位傳感器101的一側(cè)開設(shè)有高噴料孔103，鉆桿10相對于低液位傳感器的一側(cè)開設(shè)有低噴料孔104。

具體地，由于各料位傳感器需要探測鉆桿10內(nèi)部工作的情況，所以安裝前需要在鉆桿10上開四個孔（兩個大孔用于探測，兩個小孔用于觀測噴料），其中開孔時要將高低料位傳感器置于相對的兩個垂直面上，以避免在同一垂直面上開孔而降低鉆桿10的強(qiáng)度，另外兩個料位傳感器的距離不得小于30厘米。在進(jìn)行安裝時，先在鉆桿10的定位環(huán)往上兩米的地方用自噴漆標(biāo)記好大小兩個孔，然后在向上30厘米以上的地方再標(biāo)記大小兩個孔，注意兩個大孔一個在正面，一個在背面。大孔的為料位傳感器安裝孔，小的為噴料孔。當(dāng)混凝土到達(dá)噴料口附近時，由于管內(nèi)氣壓較大，混凝土?xí)墓軆?nèi)噴出來，從而知道混凝土的位置，進(jìn)而檢測料位傳感器是否正常和防止料位傳感器反應(yīng)不靈敏，同時在安裝好料位傳感器后，需要通過噴料口用探針9對料位傳感器的性能進(jìn)行測試，如圖4所示，探針9接觸到料位傳感器時，如料位傳感器有信號輸出，則表明料位傳感器合格，否則為不合格。另外大小兩個孔盡量要安裝在同一水平面上，如果不能保證在同一平面上，務(wù)必使噴料口略高于料位傳感器安裝孔，以便測試時確保觀測到噴料時料位已經(jīng)越過料位傳感器，但也不可過高，過高時安裝好料位傳感器后無法檢測其性能。

在一具體實(shí)施例中，還包括電源單元6（如電池）和無線通訊單元5（常規(guī)無線模塊），電源單元6與無線通訊單元5相連，為其提供供電電源；電源單元6和無線通訊單元5分別位于鉆桿10的相對兩側(cè)，同樣保證其鉆孔安裝時保證鉆桿10的強(qiáng)度。無線通訊單元5通過通訊線與高料位傳感器101和低料位傳感器102相連，上述高料位傳感器101和低料位傳感器102檢測的信號則經(jīng)無線通訊單元5發(fā)送至控制單元3。具體地，在進(jìn)行電池的安裝時，將電池插入電池底座上，并將螺絲上緊后，整體緊固在鉆桿10上。在進(jìn)行無線通訊單元5（如無線模塊）的安裝時，同樣將無線模塊用螺絲上緊在對應(yīng)的底座上，吸附在如圖3所示的位置。在進(jìn)行接線時，將一端是六芯的航空插頭插在無線模塊上，另外一端的兩個航空插頭，短線的一個插在高料位傳感器101上，長線的一個插在低料位傳感器102上，注意走線的時候一定要繞著鉆桿10的螺紋走，并且不要將線拉的很緊，給線留出一定的余量，使線松弛一些，但不要超出旋葉外。另外將電源線的一端插頭插在電源上，并用磁鐵固定好，另一端插在無線模塊上，同時打開電源，用探針9從噴料孔進(jìn)入，頂在砂漿雷達(dá)傳感器主體的傳感部分上，觀察終端4上是否有反饋，以實(shí)現(xiàn)對砂漿雷達(dá)傳感器的檢測。

本發(fā)明還公開了一種cfg樁機(jī)，包括樁機(jī)本體，樁機(jī)本體上設(shè)置有如上所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)。本發(fā)明的cfg樁機(jī)，包括如上所述的控制系統(tǒng)，同樣具有如上控制系統(tǒng)所述的優(yōu)點(diǎn)。

如圖5所示，本發(fā)明公開了一種基于如上所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)的控制方法，包括一次成樁控制方法和多次打停成樁控制方法，其中一次成樁控制方法的步驟為：

1.1）鉆桿10下鉆至最深處后開始提桿，位移檢測單元2檢測到鉆桿10提桿到達(dá)泵送位置時，啟動漿料的泵送；

1.2）位移檢測單元2檢測鉆桿10是否位于指定位置；如達(dá)到指定位置，則停止提桿；

1.3）料位檢測單元1檢測鉆桿10內(nèi)的漿料是否滿料；如果滿料，則關(guān)閉漿料的泵送；

1.4）鉆桿10繼續(xù)提桿，當(dāng)位移檢測單元2檢測到鉆桿10提至地面時，進(jìn)行下次的成樁。

在一具體實(shí)施例中，多次打停成樁控制方法包括步驟：

2.1）鉆桿10下鉆至最深處后開始提桿，位移檢測單元2檢測到鉆桿10提桿到達(dá)泵送位置時，啟動漿料的泵送；

2.2）位移檢測單元2檢測鉆桿10是否位于指定位置，同時料位檢測單元1檢測鉆桿10內(nèi)的漿料是否滿料；當(dāng)鉆桿10未達(dá)到指定位置且滿料時，則關(guān)閉漿料的泵送，鉆桿10繼續(xù)提桿；

2.3）當(dāng)位移檢測單元2檢測到鉆桿10提桿預(yù)設(shè)距離后，執(zhí)行步驟2.2），直至鉆桿10到達(dá)指定位置，停止提桿；

2.4）料位檢測單元1檢測鉆桿10內(nèi)的漿料是否滿料；如果滿料，則關(guān)閉漿料的泵送；

2.5）鉆桿10繼續(xù)提桿，當(dāng)位移檢測單元2檢測到鉆桿10提至地面時，進(jìn)行下次的成樁。

下面結(jié)合一具體實(shí)施例對上述發(fā)明做進(jìn)一步說明：

自動打樁方式分為兩種情況，分別是一次成樁和多次打停成樁。

一次成樁是打樁時最為理想的方案，但是條件要求比較高，需要泵速剛好合適，因此實(shí)際操作過程大多是分段打停，需要現(xiàn)場多次調(diào)整泵速。

一次成樁具體過程為：鉆桿10下鉆至最深處，開始提桿，提桿0.2米后泵送（即提鉆泵送距離，可調(diào)），泵送至警戒線以下0.5米距離內(nèi)，高料位傳感器101發(fā)出滿料信號（其中警戒線是空樁深度，鉆桿10內(nèi)外徑等參數(shù)設(shè)置的最高停止位），再精確控制停泵停鉆時間，實(shí)現(xiàn)空樁深度的精確控制。

還有一種情況也可以做到一次成樁，但需要在警戒線等料，屬于泵速較慢的情況。具體成樁過程為：鉆桿10下鉆至最深處，開始提桿，提桿0.2米后泵送砂漿，泵送至警戒線位置時停止提桿，一段時間后滿料（時間不會太長），泵車7停泵，提桿至地面以上打下一根樁。

上述兩種一次成樁情況都需要調(diào)節(jié)泵速，使泵速剛好合適。

多次打停成樁是因?yàn)楸盟龠^快，料位在警戒線以下0.5米以下的地方就已經(jīng)滿料，此時必須停止泵送砂漿，但是停止后提桿距離過大，鉆桿10內(nèi)的料消耗完，就容易發(fā)生斷樁的情況，因此，多次打停在滿料停泵后，提鉆一段距離，必須再次啟泵。具體過程為：下鉆至最深處，提桿0.2米后，在警戒線以下0.5米以下滿料，停止泵送砂漿，一段距離后開啟泵送，直至進(jìn)入警戒線以下0.5m的區(qū)間段，此時就可以按照系統(tǒng)設(shè)定控制空樁深度。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

1.一種cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)，其特征在于，包括料位檢測單元（1）、位移檢測單元（2）和控制單元（3）；

所述料位檢測單元（1）安裝于cfg樁機(jī)的鉆桿（10）上，用于檢測所述鉆桿（10）內(nèi)的物料高度；

所述位移檢測單元（2）安裝于cfg樁機(jī)上，用于檢測所述鉆桿（10）的位置；

所述控制單元（3）分別與所述料位檢測單元（1）和位移檢測單元（2）相連，用于根據(jù)所述鉆桿（10）內(nèi)的物料高度和鉆桿（10）的位置，控制鉆桿（10）的運(yùn)動以及砂漿的泵送。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)，其特征在于，所述料位檢測單元（1）包括高料位傳感器（101）和低料位傳感器（102），所述高料位傳感器（101）和低料位傳感器（102）分別位于鉆桿（10）對稱的兩側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆桿（10）相對于高料位傳感器（101）的一側(cè)開設(shè)有高噴料孔（103），所述鉆桿（10）相對于低料位傳感器（102）的一側(cè)開設(shè)有低噴料孔（104）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括電源單元（6）和無線通訊單元（5），所述電源單元（6）與無線通訊單元（5）相連；所述電源單元（6）和無線通訊單元（5）分別位于鉆桿（10）的相對兩側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無線通訊單元（5）通過通訊線與所述高料位傳感器（101）和低料位傳感器（102）相連，所述通訊線沿所述鉆桿（10）的螺紋方向分布。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述控制單元（3）相連的終端（4）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)，其特征在于，所述位移檢測單元（2）包括拉線傳感器，所述拉線傳感器的固定端（201）安裝于cfg樁機(jī)的定滑輪組的一側(cè)，拉線端（202）安裝于cfg樁機(jī)的動滑輪組上。

8.一種cfg樁機(jī)，包括樁機(jī)本體，其特征在于，所述樁機(jī)本體上設(shè)置有如權(quán)利要求1～7中任意一項所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)。

9.一種基于權(quán)利要求1～7中任意一項所述的cfg樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括一次成樁控制方法和多次打停成樁控制方法，其中一次成樁控制方法的步驟為：

1.1）鉆桿（10）下鉆至最深處后開始提桿，位移檢測單元（2）檢測到鉆桿（10）提桿到達(dá)泵送位置時，啟動漿料的泵送；

1.2）位移檢測單元（2）檢測所述鉆桿（10）是否位于指定位置；如達(dá)到指定位置，則停止提桿；

1.3）料位檢測單元（1）檢測所述鉆桿（10）內(nèi)的漿料是否滿料；如果滿料，則關(guān)閉漿料的泵送；

1.4）鉆桿（10）繼續(xù)提桿，當(dāng)位移檢測單元（2）檢測到鉆桿（10）提至地面時，進(jìn)行下次的成樁。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述多次打停成樁控制方法包括步驟：

2.1）鉆桿（10）下鉆至最深處后開始提桿，位移檢測單元（2）檢測到鉆桿（10）提桿到達(dá)泵送位置時，啟動漿料的泵送；

2.2）位移檢測單元（2）檢測所述鉆桿（10）是否位于指定位置，同時料位檢測單元（1）檢測所述鉆桿（10）內(nèi)的漿料是否滿料；當(dāng)鉆桿（10）未達(dá)到指定位置且滿料時，則關(guān)閉漿料的泵送，鉆桿（10）繼續(xù)提桿；

2.3）當(dāng)位移檢測單元（2）檢測到鉆桿（10）提桿預(yù)設(shè)距離后，執(zhí)行步驟2.2），直至鉆桿（10）到達(dá)指定位置，停止提桿；

2.4）料位檢測單元（1）檢測所述鉆桿（10）內(nèi)的漿料是否滿料；如果滿料，則關(guān)閉漿料的泵送；

2.5）鉆桿（10）繼續(xù)提桿，當(dāng)位移檢測單元（2）檢測到鉆桿（10）提至地面時，進(jìn)行下次的成樁。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種CFG樁機(jī)智能打樁控制系統(tǒng)、控制方法及樁機(jī)，本控制系統(tǒng)包括料位檢測單元、位移檢測單元和控制單元；所述料位檢測單元安裝于CFG樁機(jī)的鉆桿上，用于檢測所述鉆桿內(nèi)的物料高度；所述位移檢測單元安裝于CFG樁機(jī)上，用于檢測所述鉆桿的位置；所述控制單元分別與所述料位檢測單元和位移檢測單元相連，用于根據(jù)所述鉆桿內(nèi)的物料高度和鉆桿的位置，控制鉆桿的運(yùn)動以及砂漿的泵送。本發(fā)明具有控制精準(zhǔn)、打樁效率高且成本低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李彬清;李純

受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南顥山智能科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.04.20

技術(shù)公布日：2021.06.18