[发明专利]一种旋挖钻机打桩辅助系统及应用该系统的打桩方法

权利要求书

1.一种旋挖钻机打桩辅助系统，与旋挖钻机相适配，其特征在于，包括如下功能模块：

智能打桩导航模块，部分设置于所述旋挖钻机内，用于依据卫星定位系统实现对旋挖钻机的坐标调整并引导钻杆到达桩点坐标；

旋挖进尺监测模块，设置于所述旋挖钻机的天轮上，用于在打桩操作过程中实现对钻孔深度的实时监测；

倾角垂直度监测模块，设置于所述旋挖钻机的桅杆上，用于在打桩操作过程中实现对钻杆垂直度的实时监测；

入岩位置判断模块，分别设置于所述旋挖钻机的电机及钻杆上，用于依据所述旋挖钻机在打桩操作过程中电机的输出电流及钻杆的扭力综合判定入岩情况及岩样性质。

2.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机打桩辅助系统，其特征在于：所述智能打桩导航模块由智能打桩基准站及智能打桩移动站两部分组成；

所述智能打桩基准站包括一台基准站接收机以及为其供电的基准站电源，所述基准站接收机连接有一根GNSS天线并借此与卫星定位系统信号连接；

所述智能打桩移动站设置于所述旋挖钻机内，包括一台移动站接收机、一台显示终端以及为二者供电的移动站电源，所述移动站接收机连接有两根GNSS天线并借此与卫星定位系统信号连接，所述显示终端内安装有打桩控制软件；

所述基准站接收机与所述移动站接收机通过二者上所连接的电台天线实现二者间的信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种旋挖钻机打桩辅助系统，其特征在于：所述卫星定位系统为北斗卫星导航系统或GPS卫星导航系统。

4.根据权利要求2所述的一种旋挖钻机打桩辅助系统，其特征在于：所述打桩控制软件内预设的控制参数至少包括地面高程、岩层面高程、孔底高程、钻头高程、校准高程、成孔深度以及入岩深度。

5.根据权利要求2所述的一种旋挖钻机打桩辅助系统，其特征在于：所述旋挖进尺监测模块选用一个接近开关传感器；

所述旋挖钻机的天轮上同轴固定有一个监测齿轮，所述监测齿轮与所述天轮的角速度及转动方向相同，当所述天轮转动时所述监测齿轮一同转动且二者保持角速度及转动方向一致；

所述接近开关传感器固定设置于所述天轮的同一侧且正对所述监测齿轮，所述接近开关传感器获取所述监测齿轮的运行数据以实现对钻孔深度的实时监测。

6.根据权利要求5所述的一种旋挖钻机打桩辅助系统，其特征在于：所述倾角垂直度监测模块包括一个倾角传感器，所述倾角传感器固定设置于所述旋挖钻机的桅杆上且设置方向与所述桅杆相平行。

7.根据权利要求6所述的一种旋挖钻机打桩辅助系统，其特征在于：所述入岩位置判断模块由霍尔电流传感器及扭力传感器两部分组成；

所述霍尔电流传感器设置于所述旋挖钻机的电机上，用于依据所述旋挖钻机在打桩操作过程中电机的输出电流判定当前入岩位置；

所述扭力传感器设置于所述旋挖钻机的钻杆上，用于依据所述旋挖钻机在打桩操作过程中钻杆的扭力判定当前入岩位置。

8.根据权利要求7所述的一种旋挖钻机打桩辅助系统，其特征在于：还包括一个用于对各传感器所获取数据进行综合处理的运算处理单元，所述运算处理单元包括一台单片机，所述单片机电性连接有多个RS485通信元件，所述接近开关传感器、所述倾角传感器、所述霍尔电流传感器以及所述扭力传感器分别通过一个所述RS485通信元件与所述单片机的信号输入端信号连接并实现数据传输，所述单片机的信号输出端通过CAN通信总线与所述显示终端信号连接并提供数据至所述控制软件。

9.一种旋挖钻机打桩方法，基于如权利要求1~8任一所述的一种旋挖钻机打桩辅助系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在打桩控制软件内导入工程桩位信息，旋挖钻机开始进行打桩作业；

S2、倾角垂直度监测模块实时监测所述旋挖钻机的钻杆垂直度，若钻杆垂直则按序进入下一步骤，否则将信号发送至所述打桩控制软件、提示重新调整钻杆垂直度；

S3、所述旋挖钻机移动抱桩点、找到桩点坐标，智能打桩导航模块判断桩点距离是否小于预设限差，若是所述打桩控制软件则提示打桩开始并进入下一步骤，否则提示重新寻找桩点坐标；

S4、所述旋挖钻机的钻头向校准点移动，当钻头到达校准点时，开始进尺校准并进入下一步骤，否则提示重新移动钻头至校准点；

S5、所述旋挖钻机的钻头下降，判断钻头是否到达地面，若是所述打桩控制软件则提示钻孔并进入下一步骤，否则提示继续下降钻头；

S6、所述旋挖钻机的钻头进行钻孔，钻头持续下降，旋挖进尺监测模块记录钻孔深度，所述打桩控制软件界面相应的高程信息随之变化；同时所述入岩位置判断模块判断钻头是否到达岩层，若是则记录当前入岩的高程；所述打桩控制软件则提示钻孔并进入下一步骤，否则继续对钻头当前入岩位置进行判断；

S7、所述旋挖钻机继续钻孔作业，所述旋挖进尺监测模块判断当前成孔深度是否达到预设深度，若是所述打桩控制软件则提示打桩完成，否则持续进行钻孔作业；

S8、重复S1~S7步骤，直至全部桩点的打桩作业全部完成。