一种静压桩施工质量控制系统及方法与流程

本发明涉及桩基施工质量控制技术领域，尤其涉及一种静压桩施工质量控制系统及方法。

背景技术

静压桩是桩基础的一种，采用的方法是静压桩法施工，静压桩法施工是通过静力压桩机的压桩机构以压桩机自重和机架上的配重提供反力而将预制桩压入土中的沉桩工艺。采用静压桩可以完全避免锤击打桩所产生的振动、噪音和污染，因此施工时具有对桩无破坏、施工无噪音、无振动、无冲击力、无污染等优点。

由于桩基础对于整体建筑物的质量起到了举足轻重的作用，因此需要对桩基桩的施工质量进行控制，以使得桩基础的施工质量满足工程规定，其中，对于桩长的控制，可以防止由于施工过程中的偷工减料，导致的异常桩长的存在。现有技术中对于静压桩的桩长的检测方法单一，而且检测精度不高，致使检测结果的可靠性低。

因此，需要提供更加有效或者可靠的方案，以实现对静压桩的桩长的高精度检测，提高检测结果的可靠性，进而控制静压桩施工质量。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种静压桩施工质量控制系统及方法，以实现对静压桩的桩长的高精度检测，提高检测结果的可靠性，进而控制静压桩施工质量。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种静压桩施工质量控制系统，所述系统包括：包括控制器和设置在静压桩机上的压力传感器，

所述压力传感器，用于检测所述静压桩机在工作过程中的系统压力；

所述控制器包括压力获取模块，时间记录模块，时间-压力曲线绘制模块，特征提取模块和桩长计算模块，

所述压力获取模块，用于获取所述系统压力；

所述时间记录模块，用于记录所述静压桩机的工作时间；

所述时间-压力曲线绘制模块，用于根据所述系统压力和工作时间，绘制时间-压力曲线；

所述特征提取模块，用于根据所述时间-压力曲线确定所述工作过程的特征阶段，并获取所述特征阶段的特征时间值；

所述桩长计算模块，用于根据所述特征阶段和特征时间值，结合预设算法计算桩长。

进一步地，所述控制器还包括速度获取模块，所述速度获取模块用于获取所述特征阶段对应的特征速度；

所述桩长计算模块，用于根据所述特征阶段、特征时间值和特征速度，结合预设算法计算桩长。

进一步地，所述特征阶段包括收缸特征阶段和升缸特征阶段，所述预设算法表示为：

其中，vi为收缸特征阶段i对应的特征速度；

∑ti为收缸特征阶段i的特征时间值；

vl为升缸特征阶段l对应的特征速度；

∑tl为升缸特征阶段l的特征时间值；

a为已知设计入土深度；

y为桩长。

进一步地，所述收缸特征阶段包括一般收缸特征阶段和带桩收缸特征阶段，所述升缸特征阶段包括一般升缸特征阶段和带桩升缸特征阶段，所述预设算法为：

v1∑t1+v2∑t2＝v3∑t3+v4∑t4+(y+a)

其中，v1为一般收缸特征阶段对应的特征速度；

∑t1为一般收缸特征阶段的特征时间值；

v2为带桩收缸特征阶段对应的特征速度；

∑t2为一般带桩收缸特征阶段的特征时间值；

v3为一般升缸特征阶段对应的特征速度；

∑t3为一般升缸特征阶段的特征时间值；

v4为带桩升缸特征阶段对应的特征速度；

∑t4为带桩升缸特征阶段的特征时间值；

a为已知设计入土深度；

y为桩长。

进一步地，所述根据所述特征曲线确定所述工作过程的特征阶段包括：

根据所述系统压力的典型特征确定所述工作过程的特征阶段；所述系统压力的典型特征至少包括：压力的瞬间升高和压力恒定。

进一步地，所述控制器还包括标准桩长计算模块、比对模块和确定模块，

所述标准桩长计算模块，用于根据所述特征阶段的标准特征时间值，计算标准桩长；

所述比对模块，用于将所述桩长与所述标准桩长进行比对，获取所述桩长偏离所述标准桩长的偏离值；

所述确定模块，用于在所述偏离值满足预设阈值时，将所述桩长确定为异常桩长。

本发明的第二方面提供了一种静压桩施工质量控制方法，所述方法包括：

获取静压桩机在工作过程中的系统压力，并记录所述静压桩机的工作时间；

根据所述系统压力和工作时间绘制时间-压力曲线；

基于所述时间-压力曲线，确定所述工作过程的特征阶段，并获取所述特征阶段的特征时间值；

根据所述特征阶段和特征时间值，结合预设算法计算桩长。

进一步地，所述根据所述特征阶段和特征时间值，结合预设算法计算桩长包括：

获取所述特征阶段对应的特征速度；

根据所述特征阶段、特征时间值和特征速度，结合预设算法计算桩长；

所述特征阶段包括收缸特征阶段和升缸特征阶段，所述预设算法表示为：

其中，vi为收缸特征阶段i对应的特征速度；

∑ti为收缸特征阶段i的特征时间值；

vl为升缸特征阶段l对应的特征速度；

∑tl为升缸特征阶段l的特征时间值；

a为已知设计入土深度；

y为桩长。

进一步地，在根据所述特征阶段和特征时间值，结合预设算法计算桩长之前，所述方法还包括：

获取所述特征阶段的标准特征时间值；

根据所述特征阶段和标准特征时间值，结合预设算法计算标准桩长。

进一步地，在根据所述特征阶段和特征时间值，结合预设算法计算桩长之后，所述方法还包括：

将所述桩长与所述标准桩长进行比对，获取所述桩长偏离所述标准桩长的偏离值；

在所述偏离值满足预设阈值时，将所述桩长确定为异常桩长。

本发明的一种静压桩施工质量控制系统及方法，具有如下有益效果：

本发明通过静压桩机工作过程中的系统压力与时间来绘制时间-压力曲线，并根据该时间-压力曲线获取工作过程的各特征阶段和特征阶段对应的特征时间值，根据特征阶段、特征时间值和预设算法计算出桩长，实现了对静压桩的桩长的高精度检测，提高了检测结果的可靠性，从而后续可以根据该桩长，确定异常桩长，实现了对静压桩施工质量的可靠控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例提供的一种静压桩施工质量控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种时间-压力曲线的示意图；

图3是本发明实施例提供的控制器的一种结构示意图；

图4是本发明实施例提供的预设算法的原理图；

图5是本发明实施例提供的另一种控制器的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种静压桩施工质量控制方法的流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

静压桩机的油压系统是一个封闭的压力系统，该油压系统压力(以下简称为系统压力)的变化均源于静压桩机的运动，静压桩机每项独立动作会引起系统压力的变化，且都有它自己的曲线特征。静压桩机所有典型的施工动作会产生具有唯一的、可判别的具有典型特征的系统压力曲线段，反应在时间-系统压力曲线上，通过对时间-系统压力曲线数据的全面分析，可以追溯静压桩机的所有工作状况，并根据系统压力曲线数据可以准确确定施工桩长，进而判断该桩长是否符合设计要求，防止由于施工过程中的偷工减料，导致的异常桩长的存在。

需要说明的是，在本说明书实施例中，桩长是指设计单位提供的施工图纸上标识出来的桩的长度。

基于上述分析，本发明提供了一种静压桩施工质量控制系统，利用该系统可以准确的检测桩长，从而实现了对静压桩的桩长的高精度检测，提高了检测结果的可靠性，进而控制静压桩施工质量。

请参阅图1，其所示为本发明实施例提供的一种静压桩施工质量控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统可以包括：控制器10和压力传感器20，该压力传感器20设置在静压桩机上，用于检测静压桩机在工作过程中的系统压力。压力传感器20与控制器10连接，其可以将检测的系统压力传送给控制器10，例如，可以在压力传感器20上配置gprs模块，通过该gprs模块将检测的系统压力无线传输给控制器10。

在本说明书实施例中，静压桩机的工作过程可以体现在其液压装置的不断地收缸、升缸等的过程。

继续参阅图1，控制器10可以包括压力获取模块110，时间记录模块120，时间-压力曲线绘制模块130，特征提取模块140和桩长计算模块150。

压力获取模块110可以与压力传感器20进行通信连接，以获取压力传感器20检测到的系统压力。

时间记录模块120可以用于记录静压桩机的工作时间，该时间记录模型120可以连续的记录静压桩机工作过程中的各个时间点，具体的，该时间记录模块120可以与压力获取模块110连接，配合压力获取模块110来记录静压桩机的工作时间。例如，可以在压力获取模块110获取一个系统压力值时，时间记录模块120相应的记录一个时间点。

时间-压力曲线绘制模块130可以用于根据压力获取模块110获取的系统压力和时间记录模块120记录的工作时间来绘制时间-压力曲线。如图2所示的为绘制的一种时间-压力曲线的示意图，该时间-压力曲线的横坐标为系统压力，纵坐标为工作时间。

需要说明的是，图2所示只是绘制的一种时间-压力曲线的示例，实际应用中还可以根据系统压力和工作时间来绘制其他类型的时间-压力曲线。例如，可以分别对系统压力和工作时间进行预先的处理，然后根据处理后的数据绘制时间-压力曲线，本发明对此不作具体限定。

特征提取模块140可以用于根据时间-压力曲线绘制模块130绘制的时间-压力曲线确定静压桩机工作过程的特征阶段，并获取各个特征阶段的特征时间值。

在本说明书实施例中，特征阶段的特征时间值为相应特征阶段的持续时间，即该特征时间值为进入某一特征阶段的进入工作时间与离开该特征阶段的离开工作时间之间的时间间隔。

在本说明书实施例中，可以根据系统压力的典型特征来确定所述静压桩机工作过程的特征阶段。一般而言，静压桩机的系统压力的典型特征至少包括压力的瞬间升高和压力恒定。例如，还可以是包含如下特征的典型特征a：(1)压力缓慢变化，或有突变；(2)横向比较，时间长于某一特征阶段的特征时间值(如收缸时间)；(3)纵向比较，一个行程中的压桩时间越来越长；(4)达不到理论最大压桩速度，尤其在施压过程尾端。

结合图2，可以根据系统压力的典型特征确定静压桩机工作过程的特征阶段包括抱桩(典型特征为压力的瞬间升高)，升缸特征阶段(典型特征为上述典型特征a的内容)，泄压特征阶段(典型特征为压力的瞬间升高)和收缸特征阶段(典型特征为压力恒定)。

桩长计算模块150可以用于根据所述特征阶段和特征阶段对应的特征时间值，结合预设算法计算桩长。

在本说明书实施例中，如图3所示的控制器的结构示意图，控制器10还可以包括速度获取模块160，该速度获取模块160可以用于获取静压桩机在上述各特征阶段时对应的特征速度。该特征速度与前述体现静压桩机的工作过程的对象相对应，当静压桩机的工作过程是通过配套的液压装置的收缸、升缸等过程体现时，特征速度可以为液压装置的收缸、升缸等过程中的运动速度。

特征速度可以对照实际工况，进行人为的输入；也可以在静压桩机上设置速度检测装置，通过该速度检测装置来相应的运动速度，并将该速度传输给控制器10的速度获取模块160。

那么，桩长计算模块150可以用于根据所述特征阶段、特征时间值和特征速度，结合预设算法计算桩长。

具体的，如图4所示，考虑静压桩机工作的整个过程可知，液压装置从基准轴出发做直线运动，最后又回到基准轴，在不断的收缸、升缸的来回过程中，两个相反方向运动的位移和∑s最终相等，而与经历的时间无关，也即：

结合图4即为，8+6+5+3+3+3＝28；5+4+9+2+8＝28。

从上述分析可知，所述特征阶段可以包括收缸特征阶段和升缸特征阶段，所述预设算法可以表示为：

其中，

vi为收缸特征阶段i对应的特征速度；

∑ti为收缸特征阶段i的特征时间值；

vl为升缸特征阶段l对应的特征速度；

∑tl为升缸特征阶段l的特征时间值；

a为已知设计入土深度；例如，可以是2米。

y为桩长。

上述公式中，由于vi，σti，vl，σtl和a均为已知，因此通过上述公式可以准确的计算出桩基的桩长y。

在一个具体的实施例中，所述收缸特征阶段包括一般收缸特征阶段和带桩收缸特征阶段，所述升缸特征阶段包括一般升缸特征阶段和带桩升缸特征阶段，所述预设算法为：

v1σt1+v2σt2＝v3σt3+v4σt4+(y+a)

其中，v1为一般收缸特征阶段对应的特征速度；

∑t1为一般收缸特征阶段的特征时间值；

v2为带桩收缸特征阶段对应的特征速度；

∑t2为带桩收缸特征阶段的特征时间值；

v3为一般升缸特征阶段对应的特征速度；

∑t3为一般升缸特征阶段的特征时间值；

v4为带桩升缸特征阶段对应的特征速度；

∑t4为带桩升缸特征阶段的特征时间值；

a为已知设计入土深度；例如，可以是2米。

y为桩长。

通过上述公式就可以准确的计算出桩基的桩长y。

请参阅图5，其所示为本发明实施例提供的另一种控制器的结构示意图，如图5所示，控制器10还可以包括标准桩长计算模块170、比对模块180和确定模块190。

标准桩长计算模块170可以用于根据所述特征阶段的标准特征时间值，计算标准桩长。

在本说明书实施例中，特征阶段的标准特征时间值可以参照前述方式预先确定。具体的，可以在施工打第一根桩的时候，人为控制其的桩长满足工程需求，那么参照前述方式绘制时间-压力曲线，并可以根据该时间-压力曲线确定特征阶段，以及特征阶段的特征时间值，进而可以结合前述的预设算法计算标准桩长。

需要说明的是，也可以直接采用设计单位提供的施工图纸上标识出来的桩的长度作为标准桩长。

比对模块180可以用于将计算的桩长与标准桩长进行比对，以获取桩长偏离标准桩长的偏离值。在本说明书实施例中，偏离值可以为桩长与标准桩长的差值的绝对值，也可以为该差值的绝对值占标准桩长的比例。

确定模块190可以用于在偏离值满足预设阈值时，将所述桩长确定为异常桩长。在本说明书实施例中，预设阈值的单位可以与偏离值相对应，例如，当偏离值为桩长与标准桩长的差值的绝对值时，预设阈值可以为1米、1.5米等数值；当偏离值为差值的绝对值占标准桩长的比例时，预设阈值可以为1％，5％等数值。

综上，本发明通过静压桩机工作过程中的系统压力与时间来绘制时间-压力曲线，并根据该时间-压力曲线获取工作过程的各特征阶段和特征阶段对应的特征时间值，根据特征阶段、特征时间值和预设算法计算出桩长，实现了对静压桩的桩长的高精度检测，提高了检测结果的可靠性，从而后续可以根据该桩长，确定异常桩长，实现了对静压桩施工质量的可靠控制。

与上述几种实施例提供的静压桩施工质量控制系统相对应，本发明实施例还提供一种静压桩施工质量控制方法，由于本发明实施例提供的静压桩施工质量控制方法与上述几种实施例提供的静压桩施工质量控制系统相对应，因此前述静压桩施工质量控制系统的实施方式也适用于本实施例提供的静压桩施工质量控制方法，在本实施例中不再详细描述。

请参见图6，其所示为本发明实施例提供的一种静压桩施工质量控制方法的流程框图，如图6所示，该方法可以包括：

s602，获取静压桩机在工作过程中的系统压力，并记录所述静压桩机的工作时间。

在本说明书实施例中，系统压力为静压桩机工作过程中的油压系统压力。静压桩机的工作时间可以为连续记录地静压桩机工作过程中的各个时间点，可以将记录的时间点与获取的系统压力相对应，例如，可以在获取一个系统压力值时，相应地记录一个时间点。

s604，根据所述系统压力和工作时间绘制时间-压力曲线。

s606，基于所述时间-压力曲线，确定所述工作过程的特征阶段，并获取所述特征阶段的特征时间值。

在本说明书实施例中，特征阶段的特征时间值为相应特征阶段的持续时间，即该特征时间值为进入某一特征阶段的进入工作时间与离开该特征阶段的离开工作时间之间的时间间隔。

在本说明书实施例中，可以根据系统压力的典型特征来确定所述静压桩机工作过程的特征阶段。一般而言，静压桩机的系统压力的典型特征至少包括压力的瞬间升高和压力恒定。例如，还可以是包含如下特征的典型特征a：(1)压力缓慢变化，或有突变；(2)横向比较，时间长于某一特征阶段的特征时间值(如收缸时间)；(3)纵向比较，一个行程中的压桩时间越来越长；(4)达不到理论最大压桩速度，尤其在施压过程尾端。

s608，根据所述特征阶段和特征时间值，结合预设算法计算桩长。

在本说明书实施例中，可以获取所述特征阶段对应的特征速度，根据所述特征阶段、特征时间值和特征速度，结合预设算法计算桩长。该特征速度与前述体现静压桩机的工作过程的对象相对应，当静压桩机的工作过程是通过配套的液压装置的收缸、升缸等过程体现时，特征速度可以为液压装置的收缸、升缸等过程中的运动速度。

特征速度可以对照实际工况，进行人为的输入；也可以在静压桩机上设置速度检测装置，通过该速度检测装置来相应的运动速度。

在本说明书实施例中，考虑静压桩机工作的整个过程可知，液压装置从基准轴出发做直线运动，最后又回到基准轴，在不断的收缸、升缸的来回过程中，两个相反方向运动的位移和∑s最终相等，而与经历的时间无关，也即：

结合图4即为，8+6+5+3+3+3＝28；5+4+9+2+8＝28。

从上述分析可知，所述特征阶段可以包括收缸特征阶段和升缸特征阶段，所述预设算法可以表示为：

其中，

vi为收缸特征阶段i对应的特征速度；

∑ti为收缸特征阶段i的特征时间值；

vl为升缸特征阶段l对应的特征速度；

∑tl为升缸特征阶段l的特征时间值；

a为已知设计入土深度；例如，可以是2米。

y为桩长。

上述公式中，由于vi，∑ti，vl，∑tl和a均为已知，因此通过上述公式可以准确的计算出桩基的桩长y。

在一个具体的实施例中，所述收缸特征阶段包括一般收缸特征阶段和带桩收缸特征阶段，所述升缸特征阶段包括一般升缸特征阶段和带桩升缸特征阶段，所述预设算法为：

v1∑t1+v2∑t2＝v3∑t3+v4∑t4+(y+a)

其中，v1为一般收缸特征阶段对应的特征速度；

∑t1为一般收缸特征阶段的特征时间值；

v2为带桩收缸特征阶段对应的特征速度；

∑t2为带桩收缸特征阶段的特征时间值；

v3为一般升缸特征阶段对应的特征速度；

∑t3为一般升缸特征阶段的特征时间值；

v4为带桩升缸特征阶段对应的特征速度；

∑t4为带桩升缸特征阶段的特征时间值；

a为已知设计入土深度；例如，可以是2米。

y为桩长。

通过上述公式就可以准确的计算出桩基的桩长y。

在另一具体实施方式中，在根据所述特征阶段和特征时间值，结合预设算法计算桩长之前，还可以获取所述特征阶段的标准特征时间值，根据所述特征阶段和标准特征时间值，结合预设算法计算标准桩长。

特征阶段的标准特征时间值可以参照前述方式预先确定。具体的，可以在施工打第一根桩的时候，人为控制其的桩长满足工程需求，那么参照前述方式绘制时间-压力曲线，并可以根据该时间-压力曲线确定特征阶段，以及特征阶段的特征时间值，进而可以结合前述的预设算法计算标准桩长。

需要说明的是，也可以直接采用设计单位提供的施工图纸上标识出来的桩的长度作为标准桩长。

当计算出标准桩长和桩长之后，还可以将所述桩长与所述标准桩长进行比对，获取所述桩长偏离所述标准桩长的偏离值，在所述偏离值满足预设阈值时，将所述桩长确定为异常桩长，从而能够防止由于施工过程中的偷工减料，导致的异常桩长的出现，实现对静压桩施工质量的有效控制。

在本说明书实施例中，偏离值可以为桩长与标准桩长的差值的绝对值，也可以为该差值的绝对值占标准桩长的比例。预设阈值的单位可以与偏离值相对应，例如，当偏离值为桩长与标准桩长的差值的绝对值时，预设阈值可以为1米、1.5米等数值；当偏离值为差值的绝对值占标准桩长的比例时，预设阈值可以为1％，5％等数值。

综上，本发明实施例提供的静压桩施工质量控制方法，实现了对静压桩的桩长的高精度检测，提高了检测结果的可靠性，从而后续可以根据该桩长，确定异常桩长，实现了对静压桩施工质量的可靠控制。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。