[发明专利]水泥土搅拌桩数字化施工系统及方法

说明书

本发明公开了一种水泥土搅拌桩数字化施工系统及方法，包括：控制系统、监控系统、终端系统；所述控制系统包括配料搅拌模块、喷桩模块、PLC控制模块及触摸屏，所述配料搅拌模块、喷桩模块及触摸屏分别与所述PLC控制模块电性连接，所述监控系统包括施工数据处理模块、定位监控模块及资源管理模块，通过所述监控系统将水泥土搅拌桩桩机的参数、位置、运行情况全方位集成，实时监测、分析施工数据，提高施工的规范性和精确度，所述监控系统、终端系统与所述触摸屏电性连接实现与所述控制系统的数据传输。采用上述方案的数字化施工系统及方法，提高了施工效率和施工质量，使施工过程更规范化、更精细化、更智能化。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，特别涉及一种水泥土搅拌桩数字化施工系统及方法。

背景技术

水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。

常规传统施工，一般采用人工操控设备完成施工，每台设备配置多名施工人员，常因为人为主观因素出现一系列缺点：人工成本高、施工效率低、人工记录数据不完整、施工质量控制难、无法实时监测施工的操作规范性等，水泥土搅拌桩的运行时间较长，以上情况严重影响施工质量的稳定性，无法保证施工的操作规范性。

发明内容

为解决上述技术问题，提高搅拌桩质量，实现自动化控制和实时监测施工过程，本发明公开了一种水泥土搅拌桩数字化施工系统，包括：控制系统、监控系统、终端系统；所述控制系统包括配料搅拌模块、喷桩模块、PLC控制模块及触摸屏，所述配料搅拌模块、喷桩模块及触摸屏分别与所述PLC控制模块电性连接，所述监控系统包括施工数据处理模块、定位监控模块及资源管理模块，通过所述监控系统将水泥土搅拌桩桩机的参数、位置、运行情况全方位集成，实时监测、分析施工数据，提高施工的规范性和精确度，所述监控系统、终端系统与所述触摸屏电性连接实现与所述控制系统的数据传输，所述监控系统用于集成、监测、分析数据，从而调整所述控制系统的参数，优化所述施工系统，所述终端系统用于所述施工系统的远程管理。

优选的，所述配料搅拌模块包括配料组件、搅拌机及料浆存储设备，所述配料组件包括水称、水泥称、外加剂称，所述配料组件采用PR称重模块，通过所述触摸屏设定和调整配料、搅拌、卸料工序的施工参数，实现配料搅拌过程的数字化控制，所述PR称重模块具有计量精度高、采样速度快的特点，可进一步提高配料精度，使所述监控系统可精确掌握物料资源消耗和剩余情况。

优选的，所述料浆存储设备设有超声波料位计，所述PLC控制模块采集所述超声波料位计实时监测的料位信号判断是否卸料，当料位过高时，为防止所述料浆存储设备溢料，所述控制系统自动禁止搅拌机卸料，当所述料浆存储设备的料位能足以容纳配料时，允许所述搅拌机卸料。

优选的，所述喷桩模块包括压料机、喷料设备，所述PLC控制模块可通过变频信号调节所述压料机的输出料浆流量，所述输出料浆流量与所述变频信号的频率成正相关，所述压料机通过管道连接所述料浆存储设备及所述喷料设备，将所述料浆存储设备中的料浆输送到所述喷料设备。

优选的，所述压料机的管道出口处设有流量传感器、压力传感器，使所述PLC控制模块可获取所述输出料浆流量的流量参数和压力参数。

优选的，所述喷料设备的钻机上设有位置编码器获取钻机的位置信号，所述PLC控制模块根据所述位置信号计算移动速度，从而计算得到该位置移动速度下的所需料浆流量，并以所需料浆流量和输出料浆流量作为输入值进行PID运算，所述PLC控制模块根据所述PID运算结果控制所述输出料浆流量使其与所述所需料浆流量一致，实现精细化施工，提高成桩质量。