基于智能控制振沖的制樁方法與流程
1.本發(fā)明涉及地基作業(yè)振沖施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于智能控制振沖的制樁方法。
背景技術(shù)：
2.振沖施工質(zhì)量關(guān)系到水電工程的地基安全，振沖施工工序為引孔、造孔、制樁三個步驟。振沖樁就是運用振動的方式在那些存有過大的孔隙裂縫的軟弱地基中將砂粒、碎石、粘性土等擠壓進孔或裂縫中，與地基周圍的土相結(jié)合從而形成新的復(fù)合地基。這種振沖樁法適用于雜填土、疏松的砂土、粘性土和粉土等的地基。以振沖樁方法處理的地基，能夠充分利用天然地基的強度優(yōu)勢，使地基強度均勻。振沖法可快速的完成軟弱地基的排水固結(jié)，增強地基強度，提高承載力和抗液化能力來加大地基的穩(wěn)定性。
3.現(xiàn)場人工在實際制樁過程中，主要是憑借經(jīng)驗進行操作，沒有標準化、程序化的操作流程，制樁的質(zhì)量完全取決于工人的經(jīng)驗。遇到特殊地層，填料易堆積在孔口、留振過程電流下降、反插易遇阻等情況，即使有經(jīng)驗的工人也很難處理。
4.可見現(xiàn)有的振沖制樁工藝還存在亟待改進的空間，需要對工藝方法進行優(yōu)化改進以實現(xiàn)更為規(guī)范的操作，使制樁的結(jié)果更加可靠。故需要提出更為合理的技術(shù)方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
5.至少為克服其中一種上述內(nèi)容提到的缺陷，本發(fā)明提出基于智能控制振沖的制樁方法，在振沖制樁的過程中進行精準控制，以提高控制精度，降低操作誤差，減輕勞動強度，保障振沖施工質(zhì)量。
6.為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開的制樁方法可采用如下技術(shù)方案：
7.基于智能控制振沖的制樁方法，按照樁孔的加密段長度，重復(fù)進行上提振沖器后填料并反插留振以逐級密實，直至成樁；具體包括：
8.預(yù)設(shè)振沖器：將振沖器設(shè)置于指定留振位置，進行初始填料；
9.反插并檢測：使振沖器反插下降，同步監(jiān)測振沖器電流直至i0≥if，此時振沖器停止下降，此時振沖器位于留振位置；
10.留振并檢測：監(jiān)測振沖器電流，當i
l
≤i0＜i
lmax
時開始留振，并同步進行留振計時，當t
l
≥t
l0
時留振結(jié)束以完成當前留振位置的留振操作；
11.深度檢測：逐級進行留振并檢測留振深度，當h≤h0時完成制樁；
12.其中，i0為振沖器當前電流，if為振沖器的反插電流，i
l
為振沖器的最小允許留振電流，i
lmax
為最大允許留振電流，t
l
為當前留振時間，t
l0
為預(yù)設(shè)留振時間，h為當前留振深度，h0為預(yù)設(shè)的終孔留振深度。
13.上述公開的制樁方法，采用振沖器進行制樁操作，對振沖器的工作過程進行實時檢測和精密控制，以保障振沖器的工作過程安全可控，制樁效果穩(wěn)定可靠。
14.進一步的，本發(fā)明中根據(jù)實際的施工環(huán)境利用振沖器進行制樁，此處進行優(yōu)化并舉出其中一種可行的選擇：在預(yù)設(shè)振沖器時，以造孔完成后的孔深作為初始留振深度。采用如此方案時，即從樁孔的底部開始留振，往上逐級進行留振最終實現(xiàn)制樁。
15.進一步的，在本發(fā)明公開的方法中，對振沖器反插下降時的過程控制也包括更多的情景，此處進行優(yōu)化并舉出其中一種可行的選擇：在反插檢測中，若振沖器的電流i0＜if，則振沖器保持下降，并同步監(jiān)測振沖器的拉力f，當拉力f＜f
min
時，振沖器停止下降移動，并同步開始對振沖器進行停留計時，當ts≥t
max
時，將振沖器上提；采用如此方案時，考慮到振沖器的電流小，并未達到反插電流，且振沖器拉力未達到最小允許拉力值，則應(yīng)當停止振沖器的下降并等待調(diào)整，若其能夠調(diào)整并使拉力值達到最小允許拉力值，則可繼續(xù)下降，否則認為振沖器的反插下降過程不達標，將其上提以進行調(diào)整，再次進行反插，以保障每次反插操作的規(guī)范可靠。
16.其中，f為振沖器的當前拉力，f
min
為最小允許拉力，ts為振沖器的停留時長，t
max
為最大允許停留時長。
17.再進一步，在上述過程中可知反插下降過程對振沖器的狀態(tài)要求是保證拉力達標，因此，當振沖器的拉力f＞f
min
，且ts＜t
max
時，振沖器保持下降且保持同步反插檢測，直至振沖器下降至留振位置。
18.再進一步，振沖器上提調(diào)整時，其上提的距離應(yīng)當達到一定的范圍，才能滿足進行調(diào)整并再次反插下降的要求，此處進行優(yōu)化并舉出其中一種可行的選擇：在將振沖器上提時，每次上提的高度h≥h0，然后將振沖器反插下降并同步進行反插檢測；采用如此方案時，振沖器的上提高度大于其制樁的上提高度，滿足調(diào)整振沖器狀態(tài)的需求。
19.其中，h為振沖器的臨時上提高度，h0為振沖器的制樁上提高度。
20.進一步的，在本發(fā)明中，留振過程中振沖器的電流值存在多種情況，應(yīng)當針對不同的情況對應(yīng)調(diào)整振沖器的狀態(tài)，此處舉出其中一種情況以針對性調(diào)整：當i0≥i
lmax
時，將振沖器上提h。采用如此方案時，表示振沖器當前的電流值大于留振操作的最大電流值，振沖器不適合繼續(xù)留振，因此將其上提后重新反插調(diào)整，達到更適宜的條件后再行留振。
21.進一步的，本發(fā)明中針對振沖器的電流值過小以致不適于繼續(xù)留振，則即使進行調(diào)整以達到更適宜的狀態(tài)，具體的，此處舉出如下一種可行的選擇：在留振檢測時若i0≤i
l
，進行計時，當ta≥tb時將振沖器上提h，并對樁孔進行補充填料；采用如此操作時，認為振沖器的電流值過小，不能達到留振的效果，應(yīng)當調(diào)整狀態(tài)后再進行留振。
22.其中，ta為保持i0≤i
l
的時長，tb為無需補充填料允許i0≤i
l
的最大時長。
23.進一步的，在留振過程中，判定振沖器的狀態(tài)未達到最佳但自身在調(diào)整中，可等待振沖器調(diào)整后恢復(fù)留振，此處進行優(yōu)化并舉出如下一種具體可行的選擇：當i0≤i
l
時，停止留振，若此時ta＜tb，則當i0＞i
l
后恢復(fù)留振。采用如此方案時，認為振沖器當下的電流值較小，但在段時間內(nèi)調(diào)整至達標，因此可恢復(fù)留振，避免重新上提后反插增加操作程序。
24.進一步的，本發(fā)明中，對振沖器的留振時間t
l
進行累加，累加留振時長大于預(yù)設(shè)值。這樣能對振沖器的工作時間進行合理判斷，保障振沖質(zhì)量。
25.再進一步，隨留振過程的進行，成樁進度不同，振沖器的自動設(shè)定參數(shù)會隨之變化，此處進行優(yōu)化并舉出其中一種可行的選擇：完成當前留振位置的留振操作時，對樁孔的指定留振位置進行更新并重新設(shè)定振沖器位置。采用如此方案時，更新的指定留振位置即
為加密段長度與當前留振深度的差值。
26.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開技術(shù)方案的部分有益效果包括：
27.本發(fā)明中所公開的制樁方法，控制振沖器的提升、反插和留振過程，精確的判斷振沖器的當前狀態(tài)，調(diào)整振沖器的動作，進而達到了更加規(guī)范的制樁操作，使得制樁的過程更加自動化、智能化，制樁效果也更加規(guī)范可靠，作業(yè)效率得以提升。
附圖說明
28.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅表示出了本發(fā)明的部分實施例，因此不應(yīng)看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它相關(guān)的附圖。
29.圖1為制樁方法的示意圖。
30.圖2為利用本方法進行制樁的深度變化曲線，反應(yīng)隨時間推進，剩余密實深度的變化。
31.圖3為人工制樁深度的變化曲線圖，反應(yīng)隨時間推進，剩余密實深度的變化。
32.圖4為留振深度和電流的對照變化情況，其中上部曲線為留振深度的變化曲線，下部曲線為留振電流的變化曲線。
33.圖5為留振過程中電流不足自動停止情況下，留振深度和電流的對應(yīng)變化情況。
具體實施方式
34.下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步闡釋。
35.針對現(xiàn)有的振沖器制樁主要依靠人工經(jīng)驗操作，沒有規(guī)范統(tǒng)一的操作方式，導(dǎo)致制樁效率低下，制樁效果參差不齊的現(xiàn)象，此處通過實施例進行優(yōu)化改進以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
36.實施例
37.如圖1所示，本實施例提供了基于智能控制振沖的制樁方法，按照樁孔的加密段長度，重復(fù)進行上提振沖器后填料并反插留振以逐級密實，直至成樁；在本實施例中，設(shè)定的加密段長度為0.3m；具體包括：
38.s1：預(yù)設(shè)振沖器：將振沖器設(shè)置于指定留振位置，進行初始填料；
39.s2：反插并檢測：使振沖器反插下降，同步監(jiān)測振沖器電流直至i0≥if，此時振沖器停止下降，此時振沖器位于留振位置；
40.s2：留振并檢測：監(jiān)測振沖器電流，當i
l
≤i0＜i
lmax
時開始留振，并同步進行留振計時，當t
l
≥t
l0
時留振結(jié)束以完成當前留振位置的留振操作；
41.s4：深度檢測：逐級進行留振并檢測留振深度，當h≤h0時完成制樁。
42.其中，i0為振沖器當前電流，if為振沖器的反插電流，本實施例中設(shè)定if＝250a，i
l
為振沖器的最小允許留振電流，本實施例中設(shè)定i
l
＝225a，i
lmax
為最大允許留振電流，本實施例中設(shè)定i
lmax
＝300a，t
l
為當前留振時間，t
l0
為預(yù)設(shè)留振時間，在本實施例中，針對制樁加密層設(shè)定t
l0
＝30s，針對良好持力層設(shè)定t
l0
＝20s，h為當前留振深度，h0為預(yù)設(shè)的終孔留振深度。
43.上述公開的制樁方法，采用振沖器進行制樁操作，對振沖器的工作過程進行實時檢測和精密控制，以保障振沖器的工作過程安全可控，制樁效果穩(wěn)定可靠。
44.優(yōu)選的，本實施例中根據(jù)實際的施工環(huán)境利用振沖器進行制樁，本實施例進行優(yōu)化并采用其中一種可行的選擇：在預(yù)設(shè)振沖器時，以造孔完成后的孔深作為初始留振深度。采用如此方案時，即從樁孔的底部開始留振，往上逐級進行留振最終實現(xiàn)制樁。
45.在本實施例公開的方法中，對振沖器反插下降時的過程控制也包括更多的情景，此處進行優(yōu)化并舉出其中一種可行的選擇：在反插檢測中，若振沖器的電流i0＜if，則振沖器保持下降，并同步監(jiān)測振沖器的拉力f，當拉力f＜f
min
時，振沖器停止下降移動，并同步開始對振沖器進行停留計時，當ts≥t
max
時，將振沖器上提；采用如此方案時，考慮到振沖器的電流小，并未達到反插電流，且振沖器拉力未達到最小允許拉力值，則應(yīng)當停止振沖器的下降并等待調(diào)整，若其能夠調(diào)整并使拉力值達到最小允許拉力值，則可繼續(xù)下降，否則認為振沖器的反插下降過程不達標，將其上提以進行調(diào)整，再次進行反插，以保障每次反插操作的規(guī)范可靠。
46.其中，f為振沖器的當前拉力，f
min
為最小允許拉力，ts為振沖器的停留時長，t
max
為最大允許停留時長。
47.一般的，拉力f為實時值，當前實時拉力f范圍為1.85t～22t。f
min
的參考范圍為2t～4t，本實施例中優(yōu)選為3t。t
max
參考范圍為20～40s，本實施例中優(yōu)選為30s。
48.在上述過程中可知反插下降過程對振沖器的狀態(tài)要求是保證拉力達標，因此，當振沖器的拉力f＞f
min
，且ts＜t
max
時，振沖器保持下降且保持同步反插檢測，直至振沖器下降至留振位置。
49.優(yōu)選的，振沖器上提調(diào)整時，其上提的距離應(yīng)當達到一定的范圍，才能滿足進行調(diào)整并再次反插下降的要求，本實施例進行優(yōu)化并采用其中一種可行的選擇：在將振沖器上提時，每次上提的高度h≥h0，然后將振沖器反插下降并同步進行反插檢測；采用如此方案時，振沖器的上提高度大于其制樁的上提高度，滿足調(diào)整振沖器狀態(tài)的需求。
50.其中，h為振沖器的臨時上提高度，在本實施例中可設(shè)定h＝1.5m，h0為振沖器的制樁上提高度，在本實施例中設(shè)定制樁加密層h0＝0.5m，良好持力層h0＝1m。
51.在本實施例中，留振過程中振沖器的電流值存在多種情況，應(yīng)當針對不同的情況對應(yīng)調(diào)整振沖器的狀態(tài)，本實施例采用其中一種情況以針對性調(diào)整：當i0≥i
lmax
時，將振沖器上提h。采用如此方案時，表示振沖器當前的電流值大于留振操作的最大電流值，振沖器不適合繼續(xù)留振，因此將其上提后重新反插調(diào)整，達到更適宜的條件后再行留振。
52.本實施例中針對振沖器的電流值過小以致不適于繼續(xù)留振，則即使進行調(diào)整以達到更適宜的狀態(tài)，具體的，本實施例采用如下一種可行的選擇：在留振檢測時若i0≤i
l
，進行計時，當ta≥tb時將振沖器上提h，并對樁孔進行補充填料；采用如此操作時，認為振沖器的電流值過小，不能達到留振的效果，應(yīng)當調(diào)整狀態(tài)后再進行留振。
53.其中，ta為保持i0≤i
l
的時長，tb為無需補充填料允許i0≤i
l
的最大時長。tb參考范圍為5～10s，本實施例中優(yōu)選的為10s。
54.優(yōu)選的，在留振過程中，判定振沖器的狀態(tài)未達到最佳但自身在調(diào)整中，可等待振沖器調(diào)整后恢復(fù)留振，此處進行優(yōu)化并舉出如下一種具體可行的選擇：當i0≤i
l
時，停止留振，若此時ta＜tb，則當i0＞i
l
后恢復(fù)留振。采用如此方案時，認為振沖器當下的電流值較
小，但在時間段內(nèi)調(diào)整至達標，因此可恢復(fù)留振，避免重新上提后反插增加操作程序。
55.本實施例中，對振沖器的留振時間t
l
進行累加，累加留振時長大于預(yù)設(shè)值。這樣能對振沖器的工作時間進行合理判斷，保證振沖質(zhì)量。一般的，在每層底層中的留振時長是固定值，按照制樁底層分布，從地表向下依次標記為第5層(巖石層)、第4層(黏土層)、第3層(巖石層)、第2層和第1層。其中第5層的留振時間固定為20s，第4層及以下留振時間固定為30s。
56.隨留振過程的進行，成樁進度不同，振沖器的自動設(shè)定參數(shù)會隨之變化，此處進行優(yōu)化并舉出其中一種可行的選擇：完成當前留振位置的留振操作時，對樁孔的指定留振位置進行更新并重新設(shè)定振沖器位置。采用如此方案時，更新的指定留振位置即為加密段長度與當前留振深度的差值。
57.此處列舉部分是案例，以對上述公開的制樁方法進行說明。
58.如圖2所示，為采用本方法進行制樁的制樁深度示意圖，在制樁初始階段，密實深度最大，隨著留振的進行，樁孔內(nèi)的密實段長度逐漸增加，待密深度逐漸減小。除最初階段的密實過程存在補充填料導(dǎo)致密實深度出現(xiàn)階躍變化外，整體密實過程中密實段的長度逐級增加。制樁過程勻速可靠進行。圖3所示為人工制樁深度的變化曲線圖，展示出制樁過程中制樁深度的動蕩變化，不如本方法的穩(wěn)定可靠，能反應(yīng)出本方法比人工制樁效果更好。
59.如圖4所示，為留振深度和電流的對照變化情況，其中上部曲線為留振深度的變化曲線，下部曲線為留振電流的變化曲線。設(shè)計要求應(yīng)該在達到指定留振深度后，留振電流在225a～300a之間進行留振，達到設(shè)計時間時完成一次留振，之后逐段上提留振。本方法按照這一標準進行精準控制，一致性好。無論是一次性完成留振，還是留振中途補料再留振，系統(tǒng)都能自動完成。圖4反映了智能制樁過程中，系統(tǒng)自動、規(guī)范地完成留振、上提反插、再次留振的過程，可以看出留振時電流均在要求范圍內(nèi)，留振時長達到設(shè)計要求，加密段長符合要求。
60.圖5反映了留振過程中，系統(tǒng)檢測到留振電流不足(小于225a)，自動中斷留振過程，其中較為平緩的為留振深度變化曲線，動蕩變化的為電流變化曲線。從圖5中可知，通過上提反插進行補料后，電流達到留振電流后繼續(xù)本次留振，直至累計留振時間達到30s。
61.采用本制樁方法，施工時間更長、質(zhì)量更好。智能制樁施工時部分樁耗時接近人工水平，部分樁比人工耗時長。智能制樁嚴格按照設(shè)定的標準操作，比如留振時間、加密段長等，整個制樁過程嚴格規(guī)范，也造成了部分樁制樁耗時比人工更長。特別是地層復(fù)雜的區(qū)域，留振過程中電流經(jīng)常小于留振電流導(dǎo)致留振中斷，系統(tǒng)按照標準上提反插補料后，達到留振條件才會繼續(xù)留振。智能制樁耗時約在120min～160min，人工制樁耗時一般在90min～140min。如下表所示，展示了部分樁位通過本制樁方法完成制樁所需的時間。
62.序號樁號制樁耗時(min)1z57-3501402z56-3581563z56-3671334z56-3641245z56-3651626z56-374129
63.以上即為本實施例列舉的實施方式，但本實施例不局限于上述可選的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)上述方式相互任意組合得到其他多種實施方式，任何人在本實施例的啟示下都可得出其他各種形式的實施方式。上述具體實施方式不應(yīng)理解成對本實施例的保護范圍的限制，本實施例的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求書中界定的為準。
技術(shù)特征：
1.基于智能控制振沖的制樁方法，按照樁孔的加密段長度，重復(fù)進行上提振沖器后填料并反插留振以逐級密實，直至成樁；其特征在于，包括：預(yù)設(shè)振沖器：將振沖器設(shè)置于指定留振位置，進行初始填料；反插并檢測：使振沖器反插下降，同步監(jiān)測振沖器電流直至i0≥i
f
，此時振沖器停止下降，此時振沖器位于留振位置；留振并檢測：監(jiān)測振沖器電流，當i
l
≤i0＜i
lmax
時開始留振，并同步進行留振計時，當t
l
≥t
l0
時留振結(jié)束以完成當前留振位置的留振操作；深度檢測：逐級進行留振并檢測留振深度，當h≤h0時完成制樁；其中，i0為振沖器當前電流，i
f
為振沖器的反插電流，i
l
為振沖器的最小允許留振電流，i
lmax
為最大允許留振電流，t
l
為當前留振時間，t
l0
為預(yù)設(shè)留振時間，h為當前留振深度，h0為預(yù)設(shè)的終孔留振深度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能控制振沖的制樁方法，其特征在于：在預(yù)設(shè)振沖器時，以造孔完成后的孔深作為初始留振深度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能控制振沖的制樁方法，其特征在于：在反插檢測中，若振沖器的電流i0＜i
f
，則振沖器保持下降，并同步監(jiān)測振沖器的拉力f，當拉力f＜f
min
時，振沖器停止下降移動，并同步開始對振沖器進行停留計時，當t
s
≥t
max
時，將振沖器上提；其中，f為振沖器的當前拉力，f
min
為最小允許拉力，t
s
為振沖器的停留時長，t
max
為最大允許停留時長。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于智能控制振沖的制樁方法，其特征在于：當振沖器的拉力f＞f
min
，且t
s
＜t
max
時，振沖器保持下降且保持同步反插檢測，直至振沖器下降至留振位置。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于智能控制振沖的制樁方法，其特征在于：在將振沖器上提時，每次上提的高度h≥h0，然后將振沖器反插下降并同步進行反插檢測；其中，h為振沖器的臨時上提高度，h0為振沖器的制樁上提高度。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于智能控制振沖的制樁方法，其特征在于：當i0≥i
lmax
時，將振沖器上提h。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于智能控制振沖的制樁方法，其特征在于：在留振檢測時若i0≤i
l
，進行計時，當t
a
≥t
b
時將振沖器上提h，并對樁孔進行補充填料；其中，t
a
為保持i0≤i
l
的時長，t
b
為補料檢測判別允許i0≤i
l
的最大時長。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于智能控制振沖的制樁方法，其特征在于：當i0≤i
l
時，停止留振，若此時t
a
＜t
b
，則當i0＞i
l
后恢復(fù)留振。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能控制振沖的制樁方法，其特征在于：對振沖器的留振時間t
l
進行累加，累加留振時長大于預(yù)設(shè)值。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能控制振沖的制樁方法，其特征在于：完成當前留振位置的留振操作時，對樁孔的指定留振位置進行更新并重新設(shè)定振沖器位置。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及地基作業(yè)振沖施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于智能控制振沖的制樁方法，按照樁孔的加密段長度，重復(fù)進行上提振沖器后填料并反插留振以逐級密實，直至成樁；具體包括預(yù)設(shè)振沖器，反插并檢測，留振并檢測，深度檢測；本發(fā)明中所公開的制樁方法，控制振沖器的提升、反插和留振過程，精確的判斷振沖器的當前狀態(tài)，調(diào)整振沖器的動作，進而達到了更加規(guī)范的制樁操作，使得制樁的過程更加自動化、智能化，制樁效果也更加規(guī)范可靠，作業(yè)效率得以提升。作業(yè)效率得以提升。作業(yè)效率得以提升。
