本发明涉及一种劲性复合桩智能施工系统。
背景技术：
现有的劲性复合桩施工缺少控制系统，不能根据施工现场实际情况调整施工参数，劲性复合桩施工质量受施工人员素质影响较大，需要进一步加以改进。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种结构合理，由能测量、记录施工数据的设备和能处理数据、控制设备的控制系统组成的劲性复合桩智能施工系统。
本发明的技术解决方案是：
一种劲性复合桩智能施工系统，其特征是：包括劲性复合桩机和控制劲性复合桩机工作的智能控制系统；
所述劲性复合桩机包括搅拌桩机、向搅拌桩机供料的供料机及沉桩机，在搅拌桩机的搅拌轴上设置静力触探头，在搅拌桩机的搅拌轴上设置回转式取土器，另在桩机上设有卫星定位仪；
所述智能控制系统包括控制主机，控制主机与搅拌电流测量记录仪、供料智能调节仪、静力触探测量记录仪、土样分析调节仪、沉桩数据测量记录仪、卫星定位系统、云平台管理系统连接。该系统可利用控制主机中已有的程序，即时处理劲性复合桩施工过程中各仪器上传的数据，并反馈至劲性复合桩机，即时调整施工参数至合适值（如搅拌速度、喷射压力、反压力、材料配合比、材料掺入量等），使劲性复合桩施工质量达到最优。该系统可通过将数据传至云平台管理系统，实现施工过程公开、可控。
所述的搅拌桩机可以在传统搅拌桩机的基础上增加多重管道、变压力旋喷、螺旋反压挤扩、全搅拌轴布满叶片、大直径大功率等功能。所述的搅拌电流测量记录仪与搅拌桩机的电机连接，可即时测量记录搅拌桩机施工时的电机电流，并上传至控制主机。控制主机根据电机电流计算出土质软硬情况，自动调整搅拌速度、扭矩、反压力、喷射压力等施工参数。
所述静力触探测量记录仪与所述静力触探头连接，触探头可设置于搅拌桩机搅拌头或搅拌轴任意部位。触探头内部装有锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力、倾斜计等传感器。测量数据可无线（通过声波或数据采集卡等媒介）传递至静力触探测量记录仪，再上传至控制主机。控制主机结合地质报告与实际测量数据可计算得出实际土性，自动调整搅拌速度、喷射压力、反压力、材料掺入量等施工参数。
所述沉桩机包括静压桩机、锤击桩机、振动桩机等。沉桩机可与搅拌桩机合并，也可作为独立机械。沉桩机在搅拌桩施工完成后打入芯桩。所述沉桩数据测量记录仪与沉桩机相连接，可即时测量记录沉桩机施工过程中的常规参数（如静压桩机的终压力、锤击桩机和振动桩机的最后贯入度等），并上传至控制主机。控制主机可计算出预估承载力，达到设计要求即可控制桩机停止压桩。
所述回转式取土器（又称取样器）为锥形中空构造，锥尖朝向为搅拌轴正转方向，锥底设置活瓣。搅拌轴正转时活瓣不受或只受较小压力，可保持取样器中空。取样器到达指定深度后搅拌轴反转，活瓣受压力打开，即可取得该深度的原位土样、水泥土样、砂土样等。取样器可设置于搅拌轴任意部位。搅拌轴上可设置一个或多个取样器。所述的土样分析调节仪在取样器取出原位土样、水泥土样、砂土样后进行分析，并将数据上传至控制主机。控制主机计算得出原位土质、土层分布、土的物理力学性质、取样搅拌桩材料掺入量及搅拌质量等数据，自动调整下一根桩的搅拌速度、喷射压力、反压力、材料配合比、材料掺入量等施工参数。
所述的供料机包括混合料罐，混合料罐入料口设有连接至浆体供料罐、粉体供料罐、化学固化剂供料罐、供水罐的管道，混合料罐出料口设有连接至搅拌桩机的管道，在所述管道上设置由智能调节仪控制的阀门。所述供料智能调节仪包括风量计、流量计、压力传感器及阀门控制器等。可根据设计要求的各种参数（如材料用量、配合比、含水量及喷射压力等）精确供料，并可根据实际施工过程中的土质情况以及每根桩的即时搅拌深度智能调整供料参数。供料智能调节仪可使劲性复合桩外围搅拌桩材料强度达到最大，含水量最优，并通过搅拌桩机螺旋反压等功能达到最大干密度。桩身施工质量可通过取样器取样分析得到验证。
所述的卫星定位仪设置于搅拌桩机或沉桩机施工轴线上，配合卫星定位系统使用。所述卫星定位系统可定位每套劲性复合桩机的地理位置，显示所有的劲性复合桩机的分布图。卫星定位系统还可根据桩位图智能确定桩位，将桩位偏差控制在2cm以内。
所述云平台管理系统为一种软件或网站，作为劲性复合桩智能施工系统的信息管理平台。该系统支持现场的施工参数、质量、安全、进度、变更、物料、成本管理，用户登录该云平台管理系统后可全过程控制劲性复合桩现场施工情况，即时分配和接收任务，是业主、施工、监理等工程参与各方的实时协作平台，可有效降本增效、提升劲性复合桩施工质量。
本发明能通过分析电机电流、静力触探结果、取样结果及时掌握实际土质情况和成桩质量情况，并通过控制主机及时调整供料机和桩机的施工参数，有效提高施工质量，稳定可靠。
本发明可通过卫星定位系统管理所有劲性复合桩机，并减小桩位偏差。
本发明可以对施工数据（包括喷灰、喷浆量、搅拌速度、搅拌均匀性、反压力、提升速度等）及时记录、统计。并通过云平台管理系统的数据展示，保证各工程参与方全程把控劲性复合桩的施工。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是所述回转式取土器示意图。
具体实施方式
一种劲性复合桩智能施工系统，包括劲性复合桩机和控制劲性复合桩机工作的智能控制系统；
所述劲性复合桩机包括搅拌桩机、向搅拌桩机供料的供料机及沉桩机，在搅拌桩机的搅拌轴上设置静力触探头，在搅拌桩机的搅拌轴上设置回转式取土器，另在桩机上设有卫星定位仪；
所述智能控制系统包括控制主机，控制主机与搅拌电流测量记录仪、供料智能调节仪、静力触探测量记录仪、土样分析调节仪、沉桩数据测量记录仪、卫星定位系统、云平台管理系统连接。该系统可利用控制主机中已有的程序，即时处理劲性复合桩施工过程中各仪器上传的数据，并反馈至劲性复合桩机，即时调整施工参数至合适值（如搅拌速度、喷射压力、反压力、材料配合比、材料掺入量等），使劲性复合桩施工质量达到最优。该系统可通过将数据传至云平台管理系统，实现施工过程公开、可控。
所述的搅拌桩机可以是传统搅拌桩机、干湿搅拌桩机，或是在传统搅拌桩机的基础上增加多重管道、变压力旋喷、螺旋反压挤扩、全搅拌轴布满叶片、大直径大功率等功能。所述的搅拌电流测量记录仪与搅拌桩机的电机连接，可即时测量记录搅拌桩机施工时的电机电流，并上传至控制主机。控制主机根据电机电流计算出土质软硬情况，自动调整搅拌速度、扭矩、反压力、喷射压力等施工参数。
所述静力触探测量记录仪与所述静力触探头连接，触探头可设置于搅拌桩机搅拌头或搅拌轴任意部位。触探头内部装有锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力、倾斜计等传感器。测量数据可无线（通过声波或数据采集卡等媒介）传递至静力触探测量记录仪，再上传至控制主机。控制主机结合地质报告与实际测量数据可计算得出实际土性，自动调整搅拌速度、喷射压力、反压力、材料掺入量等施工参数。
所述沉桩机包括静压桩机、锤击桩机、振动桩机等。沉桩机可与搅拌桩机合并，也可作为独立机械。沉桩机在搅拌桩施工完成后打入芯桩。所述沉桩数据测量记录仪与沉桩机相连接，可即时测量记录沉桩机施工过程中的常规参数（如静压桩机的终压力、锤击桩机和振动桩机的最后贯入度等），并上传至控制主机。控制主机可计算出预估承载力，达到设计要求即可控制桩机停止压桩。
所述回转式取土器1（又称取样器）为锥形中空构造，锥尖朝向为搅拌轴正转方向，锥底设置活瓣2。搅拌轴正转时活瓣不受或只受较小压力，可保持取样器中空。取样器到达指定深度后搅拌轴反转，活瓣受压力打开，即可取得该深度的原位土样、水泥土样、砂土样等。取样器可设置于搅拌轴任意部位。搅拌轴上可设置一个或多个取样器。所述的土样分析调节仪在取样器取出原位土样、水泥土样、砂土样后进行分析，并将数据上传至控制主机。控制主机计算得出原位土质、土层分布、土的物理力学性质、取样搅拌桩材料掺入量及搅拌质量等数据，自动调整下一根桩的搅拌速度、喷射压力、反压力、材料配合比、材料掺入量等施工参数。回转式取土器也可采用常规市售产品。
所述的供料机包括混合料罐，混合料罐入料口设有连接至浆体供料罐、粉体供料罐、化学固化剂供料罐、供水罐的管道，混合料罐出料口设有连接至搅拌桩机的管道，在所述管道上设置由智能调节仪控制的阀门。所述供料智能调节仪包括风量计、流量计、压力传感器及阀门控制器等。可根据设计要求的各种参数（如材料用量、配合比、含水量及喷射压力等）精确供料，并可根据实际施工过程中的土质情况以及每根桩的即时搅拌深度智能调整供料参数。供料智能调节仪可使劲性复合桩外围搅拌桩材料强度达到最大，含水量最优，并通过搅拌桩机螺旋反压等功能达到最大干密度。桩身施工质量可通过取样器取样分析得到验证。
所述的卫星定位仪设置于搅拌桩机或沉桩机施工轴线上，配合卫星定位系统使用。所述卫星定位系统可定位每套劲性复合桩机的地理位置，显示所有的劲性复合桩机的分布图。卫星定位系统还可根据桩位图智能确定桩位，将桩位偏差控制在2cm以内。
所述云平台管理系统为一种软件或网站，作为劲性复合桩智能施工系统的信息管理平台。该系统支持现场的施工参数、质量、安全、进度、变更、物料、成本管理，用户登录该云平台管理系统后可全过程控制劲性复合桩现场施工情况，即时分配和接收任务，是业主、施工、监理等工程参与各方的实时协作平台，可有效降本增效、提升劲性复合桩施工质量。
假定某项工程的劲性复合桩形式确定为水泥砂土搅拌桩内插管桩，管桩采用静压法。则开始进场施工前，先将该工程地质报告、试桩数据和设计参数录入控制主机，控制主机根据已编好的程序计算得出预定施工参数。工程进场的所有劲性复合桩机将编号录入控制主机，并在卫星定位系统中确定地理位置，由控制主机统一管理。
桩机到达指定桩位后，由卫星定位系统进行桩位校正，可将桩位偏差控制在2cm以内。
若该处地质情况不够明确则先进行实际土质勘察，具体做法为搅拌桩机搅拌轴向下正转搅拌钻土，将搅拌轴上取土器插至指定深度。向下搅拌过程中，搅拌电流测量记录仪测量记录电机电流，静力触探测量记录仪测量记录锥尖阻力、侧壁摩阻力、孔隙水压力、垂直度等数据。在指定深度反转并提升搅拌轴，取样器活瓣受压力打开，取得该深度土样。分析土样获得数据后录入土样分析调节仪。控制主机综合处理电机电流、静力触探、土样分析结果得出该处实际土质、分布情况、土的物理力学性质等数据，即时调整各系统的施工参数至合适值（如搅拌速度、喷射压力、反压力、材料配合比、材料掺入量等）。
若地质情况明确，则按控制主机设定的施工参数施工，先施工水泥砂土搅拌桩。搅拌施工过程中可测量记录电机电流、静力触探数据均，验证地质报告的准确性，若与地质报告不符则重复上述实际土质勘察步骤。控制主机预先设定好不同土层深度和桩位的施工参数（包括搅拌速度、喷射压力、反压力、材料配合比、材料掺入量等），并通过供料智能调节仪和搅拌桩机等控制施工过程，施工完成后可用取样器取样，用土样分析调节仪分析成桩质量，自动调整下一根桩的施工参数。
再用静压法施工管桩芯桩，静压桩机沉桩过程中记录压桩力以及终压力，录入沉桩数据测量记录仪中，上传至控制主机。控制主机可计算出预估承载力，达到设计要求即可停止压桩。
施工过程中各系统上传及控制主机处理得出的数据均上传至云平台管理系统，业主、施工、监理等工程参与各方可登录该系统实时监控施工过程。