强夯施工质量在线实时管控方法及强夯信息化施工方法与流程

文档序号：13138002阅读：502来源：国知局

本发明涉及地基处理工程施工信息化管理的技术领域，具体的是一种强夯施工质量在线实时管控方法及强夯信息化施工方法。

背景技术：

强夯能使地基迅速固结，承载能力大大提高，已成为目前最常用和最经济的深层地基处理方法之一。依照《强夯地基处理技术规程》（cecs279-2010）规定，强夯法地基处理质量检测和验收包括对主控项目和一般项目的检测。其中，主控项目指事后的检测指标，包括地基强度（或压实度）、压缩模量、地基承载力、有效加固深度；一般项目主要指事中的强夯施工过程参数，包括夯锤落距、锤重、夯击遍数及顺序、夯点间距、夯击范围、前后两遍间歇时间等。常规的依靠监理和施工人员人为控制强夯施工的一般项目，由于受人为因素干扰大，管理粗放，难以实现对强夯施工过程的精准控制；事后的主控项目抽检，通常用有限个检测结果去反映整个施工工作面的强夯质量，存在较大的误差，且事后的地基承载力检验往往需要在强夯施工结束后一定时间进行，一旦存在质量缺陷，无法及时反馈施工过程，给施工质量补救造成很大困难。

为解决上述技术问题，长安大学的张青兰开发了一套新型强夯机管控系统，可实现夯击深度的自动检测，但该系统尚不能涵盖强夯施工的所有关键施工参数，也未见该管控系统的工程应用。此外，王忠明提出了基于瞬态瑞雷面波分析和物联网强夯检测技术的强夯质量监管平台，对分布在全国各地的强夯项目工程进行质量管控，但从严格意义上讲，该监管平台是强夯施工质量的信息管理平台，而非真正意义上的强夯施工过程及质量控制的监管系统。这就是现有技术的不足之处。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种强夯施工质量在线实时管控方法及强夯信息化施工方法，能够实现强夯施工过程数据的自动采集和强夯施工的实时管控。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种强夯施工质量在线实时管控方法，在强夯机上设置有施工导航系统，所述施工导航系统采集强夯机施工过程数据并完成数据融合，融合后的数据经过无线网络实时发送至云存储系统中，指挥中心的数据处理模块或数据处理服务器调用云存储系统中的数据，并实时计算得出强夯施工参数，并将计算得出的强夯施工参数与预设的施工控制标准自动对比，判断强夯施工参数是否达标，如果强夯施工参数没有达标，指挥中心的数据处理模块或数据处理服务器向管控pc端和/或强夯机施工导航系统的显示端和/或施工管理人员的微信端发出报警提示，指导现场施工调整。

优选的，所述数据处理模块或数据处理服务器计算出的强夯施工参数在管控pc端和/或施工导航系统的显示端和/或施工管理人员的微信端同步显示。

优选的，所述数据处理模块或数据处理服务器实时计算的强夯施工参数包括施工区域的夯击遍数、夯点的夯击次数、夯锤的落距、最后两击沉降量以及夯点的允许偏移量；所述预设管控的强夯施工标准包括施工区域的夯击遍数、夯点的夯击次数、夯锤的夯击能量、最后两击沉降量以及夯点的允许偏移量。

优选的，所述施工导航系统包括施工导航主机、gnss基站、用于检测夯锤提起的瞬间的信号触发装置、设置在夯锤连接器上的gnss天线ⅰ以及设置在强夯机驾驶室或强夯机主臂上的gnss天线ⅱ，所述施工导航主机包括中央处理器以及与中央处理器连接的gnss卫星导航模块，所述gnss天线ⅰ、gnss天线ⅱ与gnss卫星导航模块连接，所述gnss基站与中央处理器联接；所述施工导航主机还包括无线数据传输模块，所述gnss基站通过无线数据传输模块与中央处理器通信；所述中央处理器通过无线数据传输模块与指挥中心通信；所述中央处理器连接有显示屏。采用本技术方案，gnss卫星导航模块接收gnss天线ⅰ采集的gnss数据，gnss基站采集基站gnss数据，两个gnss数据通过rtk（实时差分技术）进行差分，得到gnss天线ⅰ精准的空间位置信息；信号触发装置可通过检测钢丝绳的张紧状态来判断夯锤的提起和放下，当夯锤连接器提起夯锤的瞬间，钢丝绳会被拉力张紧，信号触发装置向中央处理器发送触发电流或者电压信号，所述施工导航系统主机会记录gnss天线ⅰ的空间位置信息，当下一次夯锤落下后，夯锤连接器再次提起夯锤的瞬间，钢丝绳会被拉力张紧，信号触发装置向信号触发装置再次发送触发电流或者电压信号，所述施工导航系统主机会再次记录gnss天线ⅰ的空间位置信息，两次空间位置信息的高度差即为一次夯锤下落夯击土的深度。当夯锤上升至即将下落的位置时，施工导航系统主机会记录此时gnss天线ⅰ的空间位置信息。联合gnss天线ⅰ和gnss天线ⅱ采集的数据能够得出强夯机的航向角，从而可以实时获得强夯机的施工位置以及施工状态。所述gnss基站包括gnss天线以及gnss卫星导航模块，所述gnss卫星导航模块与gnss天线配合，为实时差分提供基站gnss数据。

优选的，所述信号触发装置包括设置在悬挂夯锤连接器的钢丝绳上的张力传感器；优选的，所述张力传感器通过弹簧型射频通信馈线与中央处理器连接，所述gnss天线ⅰ和/或gnss天线ⅱ通过弹簧型射频通信馈线与gnss卫星导航模块连接；优选的，所述弹簧型射频通信馈线包括射频通信连接线、电源线以及pu材质管，所述射频通信连接线和电源线设置在pu材质管内。采用本技术方案，避免强夯机在施工过程中破坏电源线，提高使用寿命。

优选的，所述施工导航主机还包括陀螺仪模块，所述陀螺仪模块与中央处理器连接。采用本技术方案，陀螺仪模块设置有mems运动感测追踪功能，可以获取强夯机的加速度、角速度以及磁力值，进而可以精准计算强夯机在空间的运动信息。

一种强夯施工方法，包括以下步骤：

（1）夯区设计，夯点规划

在工区地图上对强夯区域进行划分，设定夯区边界坐标；依据设计资料对夯点间距的要求，在夯区内规划夯点，并赋予某一颜色和形状图层，如白色圆形，显示夯点位置。

（2）夯区属性设置

对欲管控的夯区的属性进行标记，包括夯区编号、夯锤直径、夯锤重量、夯点间距、强夯机编号以及操作者姓名。

（3）强夯施工信息采集与发送

通过安装在强夯机的施工导航系统对强夯机的强夯施工数据进行采集并完成数据融合，融合后的数据通过无线网络实时发送至云存储系统。

（4）强夯施工标准设定

依据设计资料，对管控区域的夯击遍数、夯点的夯击次数、最后两击沉降量、夯点的允许偏移量、夯锤的夯击能量进行设定，作为实时管控的控制标准。

（5）施工参数实时计算

指挥中心的数据处理模块或数据处理服务器调用云存储系统中的数据，实时计算出夯点夯击次数、夯锤落距、最后两击沉降量和夯点位置，并与当前夯击遍数一起实时显示在管控pc端和/或施工导航系统的显示屏和/或施工管理人员的微信端上。

（6）控制标准实时比对

根据预设的施工控制标准，指挥中心的数据处理模块或数据处理服务器自动对当前施工参数与预设的施工控制标准进行实时比对，判定当前施工是否满足预设标准要求。

（7）施工报警

一旦当前施工参数不满足预设的施工控制标准时，指挥中心的数据处理模块或数据处理服务器会自动向管控pc端和/或施工导航系统和/或施工管理人员的微信端同步发送报警提示。

（8）施工反馈与调整

施工管理人员和驾驶员根据收到的报警提示，对施工过程进行调整和改进，直到施工满足设计要求。

（9）施工报告输出

通过强夯施工实时在线管控，保证强夯施工始终控制在设计范围内进行，直到整个夯区所有夯点均达到设计要求的夯击次数和沉降量要求，则夯区管控结束，此时夯点由未夯击前的白色变为夯后的深色。管控pc端可输出夯区管控的成果图和统计表，作为施工验收依据。

（10）施工结果存档

已施工完成的夯区，其施工管控的成果图和统计表自动存入云存储系统中，供后续查询、归档和分析。

本方案对强夯施工过程进行全天候在线实时管控，实现强夯施工质量的精细化管理，有益效果如下：

（1）实现了强夯施工过程参数的自动采集和强夯施工的实时管控；

（2）实现了强夯施工过程的在线管控，将强夯施工的监测参数经无线通信（wifi或者3g、4g通信）网络实时发送至云存储服务端，保证了各施工参与方的数据同步和施工信息共享；

（3）可实现设计数据与现场机械分配施工数据同步，每个施工个体数据共享，进行施工导航；

（4）可实现强夯施工异常情况的自动报警，便于及时指导施工调整，为强夯施工质量控制提供了新的途径。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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他的附图。

图1为强夯施工质量在线实时管控中的信息流示意图；

图2为强夯施工方法步骤示意图；

图3为施工导航系统控制原理示意图；

图4为强夯机的结构示意图。

图中：1-驾驶室，2-主臂，3-夯锤，4-夯锤连接器，5-gnss天线ⅰ，6-钢丝绳，7-张力传感器，8-施工导航主机，9-弹簧型射频通信馈线，10-gnss天线ⅱ。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

实施例1

如图1、图3和图4所示，一种强夯施工质量在线实时管控方法，在强夯机上设置有施工导航系统，所述施工导航系统采集强夯机施工过程数据并完成数据融合，融合后的数据经过无线网络实时发送至云存储系统中，指挥中心的数据处理模块或数据处理服务器调用云存储系统中的数据，并实时计算得出强夯施工参数，并将计算得出的强夯施工参数与预设的施工控制标准自动对比，判断强夯施工参数是否达标，如果强夯施工参数没有达标，指挥中心的数据处理模块或数据处理服务器向管控pc端和/或强夯机施工导航系统的显示端和/或施工管理人员的微信端发出报警提示，指导现场施工调整。