1.一种基于3D打印的桩基现场施工系统,包括供料单元、行走控制单元、吊装导向单元、打印单元和沉桩单元,其特征在于:所述吊装导向单元、打印单元和沉桩单元安装在行走控制单元上,所述行走控制单元用于在地面整体行驶移动,所述供料单元与打印单元相连接。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印的桩基现场施工系统,其特征在于:所述供料单元包括配料罐、耗材罐和输料管,所述供料单元的输料管和数据线与打印单元相连接,所述供料单元固定安装在施工现场。
3.根据权利要求1所述的基于3D打印的桩基现场施工系统,其特征在于:所述行走控制单元包括地面走行机构、电脑控制主机、电源、传感器和执行机构。
4.根据权利要求1所述的基于3D打印的桩基现场施工系统,其特征在于:所述吊装导向单元包括导向架、吊臂和支座。
5.根据权利要求4所述的基于3D打印的桩基现场施工系统,其特征在于:所述导向架具有滑轨和夹具,所述滑轨为重锤和打印单元的上下移动提供导向,所述夹具用于固定钢筋笼;所述吊臂位于导向架顶端,用于吊装钢筋笼就位;所述支座位于导向架底部,用于配合走行机构保持导向架的稳定性。
6.根据权利要求1所述的基于3D打印的桩基现场施工系统,其特征在于:所述打印单元固定在导向架滑轨中部,该单元整体可根据打印需要上下移动,包括打印喷头、浇筑喷头和OXYZ向打印支架,所述打印喷头用于打印桩身外壳,所述浇筑喷头用于向打印的桩身外壳内灌注混凝土,所述OXYZ向打印支架用于喷头的三维移动。
7.根据权利要求1所述的基于3D打印的桩基现场施工系统,其特征在于:所述沉桩单元包括预制桩尖、高压水枪和重锤,所述高压水枪用于射水沉桩,所述重锤用于振动沉桩或重锤打桩。
8.根据权利要求7所述的基于3D打印的桩基现场施工系统,其特征在于:当导向架顶端吊臂正在吊装钢筋笼时,重锤可转至导向架外侧,空出导向架的内部空间,便于钢筋笼的就位。
9.根据权利要求1所述的基于3D打印的桩基现场施工系统的施工方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1,桩基建模,通过3dsmax等三维建模软件建立特殊桩基的三维立体模型,将其转换成STL格式导入3D打印软件中进行切片处理;
步骤2,现场准备,将基于3D打印的桩基现场施工系统就位、配制耗材、现场绑扎钢筋笼、打印初始化和系统整体调试;
步骤3,桩尖就位,选用满足特殊桩基沉桩要求的预制桩尖,将其安装在导向架下部的沉桩单元处;
步骤4,钢筋笼定位,吊装一节钢筋笼,将其通过夹具固定在导向架上,根据所建立桩基模型坐标定位钢筋笼位置,调整固定;
步骤5,分节打印,在电脑控制主机上通过3D打印操作软件对打印速度和打印模式等进行设置;
步骤6,沉桩,对步骤5中完成打印的单节桩基进行快速养护,当速凝混凝土达到沉桩要求强度后,根据现土质情况及周围建筑的场施工条件,通过沉桩单元采用射水沉桩、振动沉桩、打桩或其中两两相结合的方式,进行该节桩基的沉桩施工;
步骤7,接桩,当上节桩基沉桩施工完成后,吊装下节钢筋笼并进行固定定位,采用绑扎或焊接等方式进行钢筋笼的连接,然后执行步骤5,进行分节打印,完成接桩;
步骤8,重复,重复步骤6~步骤7,直至达到设计桩长;
步骤9,结束移位,当完成该根桩的施工后,对其桩头处进行检查清理,并将施工系统移至下一桩位。
10.根据权利要求9所述的基于3D打印的桩基现场施工系统的施工方法,其特征在于:
所述步骤5中,最开始打印时,打印喷头从预制桩尖处开始打印,当打印完该节钢筋笼时自动停止;后续打印时,打印喷头从上节钢筋笼停止处开始打印,当打印完该节钢筋笼时自动停止;
所述步骤6中,当在砂夹卵石层或坚硬土层中沉桩时,以射水为主,锤击或振动为辅;当在亚黏土或黏土中沉桩时,以锤击或振动为主。