专利名称：可记录全自动双控喷浆装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于软地基加固施工设备，涉及一种深层搅拌桩钻机。
背景技术：
在铁路、高速公路、港口设施、市政工程、工业及民用建设、堤坝及海洋围垦等软地基加固工程，已经广泛采用水泥浆搅拌桩(深层搅拌桩)技术。这种施工方法具有施工速度快、承载能力强，用途广泛等特点。但目前该施工设备多为手工操作、人工控制，故存在下列问题1.钻机下钻深度难以保证。(靠目测)2.桩底支力层难以测到。(靠目测)3.桩孔中每0.1米深的灌浆量无法保证。
4.注浆泵的流量无法控制。
5.搅拌速度无法控制。
6.下钻时碰到较硬的土层无法控制下钻速度和灌浆量。
7.因为所有的控制都靠目测、手动所以水泥浆浪费严重，施工环境污染，劳动强度大，工效低，无法保证整桩质量。
发明内容
为克服现有技术的缺点，提供一种能控制，准确计量、检测、记录的用于软地基加固施工的喷浆装置，确保工程设计要求，改善施工环境污染，减少水泥浆浪费，达到双控目的，即控制最大钻深度，控制桩底支力层电流。
为解决上述问题，采取以下技术方案可记录全自动双控喷浆装置，包括钻机、拌浆机、泥浆泵、机械传动装置及配电箱装置，其特征是可编程控制器(PLC采用市购产品型号为S7-224)分别连接深度测量器(CHA-2-6BM-G16.5～30F)、泥浆记录器(CL-25)、泥浆密度仪(PJM-25)、电流测量器(LMZJ1-100)、升降电动机(4KW交流电动机)、电动涨刹(MQ1-8N5131)、浆泵电动机(4KW交流电动机)、数码管显示器、打印机(TM-2400K)及功能操作按钮(LAY16系列)；深度测量器按装在卷扬机的钢丝绳上；泥浆记录器按装在输浆管到钻机井架处的管道上；电流测量器按装在带动钻杆旋转的动力头电机的电缆上；泥浆密度仪按装在泥浆泵输入口处或装在拌浆桶内；在浆泵电动机配电箱内装有集成控制器。
在钻机上带动钻杆上、下移动的卷扬机钢丝绳上，装有一个带钢丝轮的深度测量器(光电编码器)，随着钢丝绳的上、下移动带动了钢丝轮正、反转动，光电编码器发出正、反脉冲信号传递到PLC。在输浆管到钻机井架处的管道上串联按装一个水泥浆记录器，把水泥浆的流速、流量信号转换成脉冲信号传递给PLC。在带动钻杆旋转的动力头电机电缆上装有一个电流测量器，把输入到动力头电机的最大电流信号转换成脉冲信号传递给PLC。在浆泵电机配电箱内装有一只集成控制器，由PLC发出指令控制浆泵的流量。另装一只控制配电箱连接卷扬机电机，由PLC发出指令控制卷扬机电机的正、反转速度。在卷扬机变速箱上安装一个电动涨刹车，由PLC发出指令控制卷扬机电机的紧急刹车。
本实用新型的优点1.采用光电编码器制成的深度测量器，能精确地测量出钻杆升、降的最大钻深度。
2.利用深度测量器和泥浆记录器准确的脉冲信号，通过PLC对下钻的速度和水泥浆流速，进行协调发出指令能准确控制每0.1米喷浆的段浆量。
3.为了确保0.1米喷浆的段浆量，通过PLC控制浆泵泥浆的流量，减少水泥浆的浪费，减少环境污染。
4.按设计要求把桩建立在较硬的基础上，PLC从钻杆动力头电机上的电流测量器，测量到的电流信号与额定电流对比，等于大于额定电流时PLC发出指令钻杆立即自动停止下钻、停止喷浆，3秒钟后自动提钻复搅。能确保桩底支力层硬度不受破坏。
5.深层搅拌桩的质量，关键在于搅拌的均匀性、搅透性，控制复搅时钻杆升、降在1米内的升、降速度是关键，PLC能严格控制复搅时钻杆升、降在1米内的速度，保证单位时间内的搅拌次数，确保成桩质量。
6.工控机(PLC)操作、维修、更换方便，能节省大量劳力，自动化程度高，人为无法干扰，对桩的质量真实性强。真实的打印报告是检验质量的可靠依据。
图1为本实用新型工作原理图；图2为卷扬机电动涨刹结构示意图。
具体实施方式
参照附图说明技术方案及其实施方式为了便于比较本实用新型和现有技术的区别特征，先说明现有技术情况。
首先移动钻机把钻头对准桩位，在大配电箱内打开总电源和钻杆动力头电机开关，钻杆以40转/分速度顺时自转，操作工用吹、打具提醒在50-60米外的拌浆工送浆，等水泥浆从钻头口喷出时，操作工开动卷扬机倒顺开关的顺档位，卷扬机上的钢丝绳开始徐徐放松，钻杆也慢慢下钻。操作工是按照施工要求整桩共喷多少浆，根据喷浆泵的流速决定下钻的基本速度，因为是隐蔽工程操作工无法知道每0.1米的段浆量。钻喷到设定深度(在钻杆用油漆划个深度记号)目测到深度记号，就立即停止下钻。操作工用吹、打具提醒在50-60米外的拌浆工关闭浆泵停止喷浆，拨动倒顺开关的倒档位，卷扬机上的钢丝绳开始徐徐收紧，钻杆也慢慢提钻到地面0位。操作工开动卷扬机倒顺开关的顺档位，卷扬机上的钢丝绳开始徐徐放松，钻杆也慢慢下钻进行复搅。下钻复搅到原深度再用倒顺开关改变成提钻复搅到地面关闭倒顺开关，关闭动力头电机，结束。由于是隐蔽工程监理师无法查证这个桩的实际质量情况，所以无法保证桩的质量。
如图2所示，是本实用新型的一台全自动双控喷浆记录装置的工作原理图，内置西门子生产的可编程控制器(下称PLC)，五只操作按钮、二只开关、一只蜂鸣器，一只24V、12V、5V开关电源，一台24针打印机，一块10位七段数字显示板，一台控制配电箱，外配置四只传感器深度测量器、泥浆记录器、泥浆密度仪、电流测量器。另配置浆泵控制器及卷扬机倒顺控制器和电动涨刹器。
工作过程首先按照施工设计要求，把最大深度(米)、桩底支力层电流(A)、每0.1米段浆量(升)、复搅速度(秒/米)的技术参数用微型手工编程器输入PLC。操作开始先移动钻机把钻头对准桩位，在大配电箱内打开总电源和钻杆动力头电机，钻杆以40转/分速度顺时自转，打开工控箱上的浆泵开关，50-60米外的浆泵就立即起动喷浆，发现钻头口喷出浆来就关闭开关(说明浆泵运转正常，整根管道都有浆，不会有断浆情况)。开始打桩先按下钻钮，PLC接到下钻指令由控制电源使卷扬机电机按预先设置速度开始自动顺向转动，PLC同时发出指令浆泵起动喷浆，PLC按照从深度测量器和泥浆记录器接收到的信号，以1％的精度控制钻杆下钻的速度来达到每0.1米的段浆量，同时显示屏上显示实时的深度和相对应的段浆量。如某0.1米内浆量不够或断浆，PLC发出指令卷扬机电机立即停止转动，同时电动刹车在0.01米内刹住。等到满足段浆量要求时，PLC又发出指令卷扬机电机立即起动下钻控制下一个0.1米的段浆量。如卷扬机电机发生故障突然停止下钻，PLC又发出指令浆泵电机立即停止转动停止喷浆，保证浆不浪费不会污染。当下钻到接近最大深度时，PLC通过电流测量器接收到的电流信号，等于或大于设定值时，PLC又发出指令卷扬机电机立即停止转动，同时电动刹车在0.01米内刹住，同时浆泵电机立即停止转动停止喷浆。停等三秒钟。PLC又发出指令卷扬机电机立即会反转起动，钻杆提升进入复搅，一直提升出地面0位。停等三秒钟。PLC又发出指令卷扬机电机立即会正转起动，钻杆下钻进入复搅，下钻到第二米开始，PLC对每米下钻速度按设定值对比，如发现大于设定值蜂鸣器会发出警报，在同一根桩内上、下复搅中有三次超速，在打印报告中会出现无复搅深度(控制复搅速度，是为了保证在单位时间内的搅拌次数，能做到搅透搅匀，这是质量的控制点也是防止做假的最好手段)。当下钻复搅到第一次下钻深度时，PLC又发出指令卷扬机电机立即会反转起动，钻杆提升进入复搅，一直提升出地面0位。从上述工作过程可知，为了精确控制0.1米的段浆量，卷扬机上的刹车装置很重要。现有技术的刹车装置，是依靠人工搬转又长又大的刹车横梁使涨闸工作刹车，难以保证刹车迅速精确，而且劳动强度大。本实用新型采用电动涨刹，如图2所示。电动涨刹装在卷扬机变速箱上，电动涨刹中的磁力线圈4与卷扬机电机电联接，磁力线圈上面有电磁牵引铁3，电磁牵引铁连接拉杆2，拉杆连接刹车横梁1，刹车横梁上面有与拉杆2连接的拉簧5。当卷扬机电机停止转动，电磁牵引铁3即被磁力线圈向下吸引，带动与拉杆2相连的刹车横梁下移，使电动刹车在0.01米内刹住，当卷扬机电机继续工作时，磁力线圈断电，在拉簧5作用下，电动涨刹会立即松开，既快速精确，又方便。操作工按结束钮整桩施工就结束，打印机就立即自动打印出一份施工全过程有技术参数的报告。如需重复打几份，就重复按几下打印按钮。监理工程师就有据可查并可存档保管。
下面是本实用新型实施例的记录打印结果报告，充分表明与现有技术相比的有益效果。
深层搅拌桩 深层搅拌桩原始记录 原始记录施工单位 施工单位项目名称 项目名称班组(__) 班组(__)桩号行 列桩号行列停浆面标高 米停浆面标高米每0.1米喷浆量05.0升 每0.1米喷浆量05.0升日期2002年08月15日 日期2002年08月15日开始时间21时28分57秒 开始时间21时01分54秒结束时间21时51分34秒 结束时间21时25分58秒实际深度06.1米 实际深度06.1米复搅深度00.0米←四次跳闸 三次跳闸→复搅深度06.0米总喷浆量0308升 总喷浆量0312升最大电流0083安←支力层电流 最大电流0084安往复0002次 往复0002次编号0107号 编号0106号
权利要求1.可记录全自动双控喷浆装置，包括钻机、拌浆机、泥浆泵、机械传动装置及配电箱装置，其特征是可编程控制器分别连接深度测量器、泥浆记录器、泥浆密度仪、电流测量器、升降电动机、电动涨刹、浆泵电动机、数码管显示器、打印机及功能操作按钮。
2.按权利要求1所述可记录全自动双控喷浆装置，其特征是深度测量器按装在卷扬机的钢丝绳上。
3.按权利要求1所述可记录全自动双控喷浆装置，其特征是泥浆记录器按装在输浆管到钻机井架处的管道上。
4.按权利要求1所述可记录全自动双控喷浆装置，其特征是电流测量器按装在带动钻杆旋转的动力头电机的电缆上。
5.按权利要求1所述可记录全自动双控喷浆装置，其特征是泥浆密度仪装在泥浆泵入口处或装在拌浆桶内。
6.按权利要求1所述可记录全自动双控喷浆装置，其特征是电动涨刹装在卷扬机变速箱上，电动涨刹中的磁力线圈(4)与卷扬机电机电联接，磁力线圈上面有电磁牵引铁(3)，电磁牵引铁连接拉杆(2)，拉杆连接刹车横梁(1)，刹车横梁上面有与拉杆(2)连接的拉簧(5)。
专利摘要可记录全自动双控喷浆装置，包括钻机、拌浆机、泥浆泵、机械传动装置及配电箱装置，其特征是可编程控制器分别连接深度测量器、泥浆记录器、泥浆密度仪、电流测量器、升降电动机、电动涨刹、浆泵电动机、数码管显示器、打印机及功能操作按钮；深度测量器安装在卷扬机的钢丝绳上；泥浆记录器安装在输浆管到钻机井架处的管道上；电流测量器安装在带动钻杆旋转的动力头电机的电缆上。泥浆密度仪装在泥浆泵入口处或装在拌浆桶内；电动涨刹装在卷扬机变速箱上。本实用新型用于软地基加固施工，具有能严格准确控制每0.1米深的段浆量和复搅的速度、深度；具有污染少、节省水泥。
文档编号E02D5/34GK2723520SQ20042008203
公开日2005年9月7日 申请日期2004年8月18日 优先权日2004年8月18日
发明者李树森 申请人:李树森