一种桩基全自动托换装置及施工方法与流程

本发明涉及建筑物地下基础改造技术领域，尤其涉及一种桩基全自动托换装置及施工方法。

背景技术：

桩基托换技术一般用于建筑物地下基础改造工程，具有技术复杂、工艺要求严格、环境保护问题突出等特点。根据目前国内外对桩基托换技术的运用状况及其核心技术机理的不同而主要分为两种类型，即主动托换技术和被动托换技术。

被动托换技术是指原桩基在卸载的过程中，其上部结构荷载随托换结构的变形，被动地转换到新桩基，托换前后对上部结构的变形无法进行调控，一般用于托换荷载较小或结构变形要求不高的托换工程，可靠性相对较低。

主动托换技术是在原桩基卸载之前对新桩基和托换结构施加荷载，并在荷载转换过程中对托换结构及上部结构的变形，运用顶升装置进行动态调控。该技术一般用于托换荷载大或结构变形要求高的桩基工程，可靠性相对较高。

然而，现有存在的桩基托换技术，在施工过程中，桩基沉降调整中沉降数据需要仪器监测，人工进行计算，然后将计算结果人工输入到同步控制系统中，再由同步控制系统控制千斤顶进行沉降调整，导致出现施工效率低下，人力成本提高等问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种桩基全自动托换装置及施工方法，整套托换施工全部采用自动化，实现自动采集、计算和分析，并将分析结果直接传输到同步控制系统中，同步控制系统根据沉降数据进行桩基的自动沉降调整，施工速度快，节省人力。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种桩基全自动托换装置，包括托换桩、被托换桩、托换梁、抱柱梁、液压千斤顶、拉线传感器、液压泵站、PLC同步控制系统和静力水准仪监测装置；其中，所述托换桩对称布置在被托换桩的两侧，托换梁的两端分别放置在各自对应的托换桩上，并与被托换桩浇筑在一起，设置抱柱梁，在抱柱梁下端安装液压千斤顶，所述液压千斤顶依次连接有液压泵站和PLC同步控制系统），抱柱梁的上端设有静力水准仪监测装置，在抱柱梁的下端中间位置安装有拉线传感器；具体的，通过液压千斤顶预压，对抱柱梁进行主动预顶升，消除托换桩早期沉降，再将抱柱梁及托换梁之间的被托换桩切断，此时静力水准仪监测装置监测被托换桩的沉降数据，并以设定的静力水准仪基准点为准，对该沉降数据进行计算和分析，然后将分析结果传输到PLC同步控制系统中，PLC同步控制系统根据沉降数据分析结果自动进行被托换桩的沉降调整。

所述液压千斤顶与托换梁之间预埋了钢板垫块。

所述静力水准仪监测装置包括沉降数据采集模块。

一种桩基全自动托换施工方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，打设托换桩，将托换梁与托换桩浇筑在一起，设置抱柱梁，在抱柱梁下端安装液压千斤顶，液压千斤顶依次与液压泵站和PLC同步控制系统连接，抱柱梁上端设置静力水准仪监测装置，下端中间位置安装拉线传感器；

步骤二，将液压千斤顶进行预压，对抱柱梁进行主动预顶升，消除托换桩早期沉降，液压千斤顶预压结束后，锁死液压千斤顶，进行被托换桩切断；

步骤三，在被托换桩切断后若出现沉降，则静力水准仪监测装置自动采集并分析沉降数据，然后将沉降数据分析结果传输到PLC同步控制系统中，PLC同步控制系统根据接收到的沉降数据分析结果自动控制液压千斤顶进行沉降调整；

步骤四，沉降调整达到预设要求后，连接被托换桩切断处，拆除液压千斤顶、液压泵站、PLC同步控制系统、静力水准仪监测装置和拉线传感器，完成被托换桩的沉降调整。

在所述步骤一中，可以采用钻孔灌注桩或人工挖孔桩打设托换桩。

在所述步骤二中，将置于抱柱梁与托换梁之间的被托换桩切断。

在所述步骤三中，所述PLC同步控制系统通过液压泵站控制液压千斤顶进行被托换桩的沉降调整。

所述拉线传感器控制液压千斤顶对被托换桩的高度调整。

与现有技术相比，本发明桩基全自动托换装置包括托换桩、被托换桩、托换梁、抱柱梁、液压千斤顶、拉线传感器、液压泵站、PLC同步控制系统和静力水准仪监测装置，整套托换施工全部采用自动化，沉降监测、计算、传输、调整全部都由对应装置自动完成。本发明静力水准仪监测装置能够实现自动采集、计算和分析沉降数据，并将分析结果直接传输到PLC同步控制系统中，PLC同步控制系统根据沉降数据分析结果自动进行沉降调整。本发明对静力水准仪监测装置和PLC同步控制系统进行整合，实现静力水准仪监测装置的监测、采集、计算功能以及PLC同步控制系统的调整功能。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1：本发明桩基全自动托换装置示意图；

图2：本发明桩基全自动托换施工方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的一种桩基全自动托换装置，包括：托换桩1、被托换桩2、托换梁3、抱柱梁4、液压千斤顶5、拉线传感器6、液压泵站7、PLC同步控制系统8和静力水准仪监测装置9；其中，所述托换桩1对称布置在被托换桩2的两侧，托换梁3的两端分别放置在各自对应的托换桩1上，并与被托换桩2浇筑在一起，设置抱柱梁4，在抱柱梁4下端安装液压千斤顶5，所述液压千斤顶5依次连接有液压泵站7和PLC同步控制系统8，抱柱梁4的上端设有静力水准仪监测装置9，在抱柱梁4的下端中间位置安装有拉线传感器6。

所述液压千斤顶5与托换梁3之间预埋了钢板垫块10。

所述静力水准仪监测装置9包括沉降数据采集模块91。所述静力水准仪监测装置通过沉降数据采集模块91发送信号、传输数据。

本发明实施中，通过液压千斤顶5预压，对抱柱梁4进行主动预顶升，消除托换桩1早期沉降，液压千斤顶5预压结束后，锁死液压千斤顶，将抱柱梁4及托换梁3之间的被托换桩2切断，此时静力水准仪监测装置9监测被托换桩的沉降数据，并以设定的静力水准仪基准点为准，对该沉降数据进行计算和分析，然后将分析结果传输到PLC同步控制系统8中，PLC同步控制系统8根据沉降数据分析结果自动进行被托换桩2的沉降调整，待沉降调整达到预设要求后，连接被托换桩2切断处，拆除液压千斤顶5、液压泵站7、PLC同步控制系统8、静力水准仪监测装置9和拉线传感器6等装置，完成沉降调整。

本发明实施中，沉降数据分析结果的传输方式可以为信号传输，也可以为任一种有线或无线方式传输；所述信号为静力水准仪监测装置和PLC同步控制系统的共同信号。

如图2所示，本发明提供的一种桩基全自动托换施工方法，该方法包括如下步骤：

S101，打设托换桩，将托换梁与托换桩浇筑在一起，设置抱柱梁，在抱柱梁下端安装液压千斤顶，液压千斤顶依次与液压泵站和PLC同步控制系统连接，抱柱梁上端设置静力水准仪监测装置，下端中间位置安装拉线传感器；

S102，将液压千斤顶进行预压，对抱柱梁进行主动预顶升，消除托换桩早期沉降，液压千斤顶预压结束后，锁死液压千斤顶，进行被托换桩切断；

S103，在被托换桩切断后若出现沉降，则静力水准仪监测装置自动采集并分析沉降数据，然后将沉降数据分析结果传输到PLC同步控制系统中，PLC同步控制系统根据接收到的沉降数据分析结果自动控制液压千斤顶进行沉降调整；

S104，沉降调整达到预设要求后，连接被托换桩切断处，拆除液压千斤顶、液压泵站、PLC同步控制系统、静力水准仪监测装置和拉线传感器，完成被托换桩的沉降调整。

在上述步骤S101中，可以采用钻孔灌注桩或人工挖孔桩打设托换桩。

在上述步骤S102中，将置于抱柱梁与托换梁之间的被托换桩切断。优选的，为了考虑后续连接施工方便，一般在抱柱梁及托换梁之间的中间位置切断被托换桩。

在上述步骤S103中，PLC同步控制系统通过液压泵站控制液压千斤顶进行被托换桩的沉降调整。液压泵站中的液压油通过油路传输到液压千斤顶中，PLC同步控制系统通过液压泵站，从而实现控制液压千斤顶在进行被托换桩的沉降调整中力量的大小及速度的快慢。

本发明桩基全自动托换施工方法主要体现在自动调整上，所有施工运作全部采用先进的设备进行，如拉线传感器、液压泵站、PLC同步控制系统和静力水准仪监测装置等，减少了人工操作的时间及误差。

在本发明具体实施中，可能存在多个被托换桩同时进行调整的情况。例如：共有5根桩需要进行托换，静力水准仪监测装置监测出第1、 2、 4、 5根桩未出现沉降，第3根桩在切断后出现了2mm的沉降，则静力水准仪监测装置将2mm的数据传输给PLC同步控制系统，由PLC同步控制系统将2mm的沉降自动进行顶升，消除沉降，PLC同步控制系统对2mm的沉降调整完毕后系统自动停止运转，直至出现下个桩基的沉降。

所述拉线传感器控制液压千斤顶对被托换桩的高度调整。拉线传感器是在静力水准仪监测装置监测出被托换桩出现沉降后，进行沉降调整时使用，具体用于控制液压千斤顶调整的高度。例如：静力水准仪监测装置监测出被托换桩出现2mm沉降，PLC同步控制系统控制液压千斤顶自动调整2mm，而拉线传感器即起到控制调整2mm高度的作用。

与现有桩基托换施工方法不同，本发明施工方法的静力水准仪监测装置能够实现自动采集、计算和分析，并将分析结果直接传输到PLC同步控制系统中，PLC同步控制系统根据沉降数据分析结果进行沉降调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。