一种强夯机及其加固处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种强夯机及其加固处理系统，包括：强夯机和卷扬机。所述强夯机包括：夯锤脱钩装置，夯锤挂钩，和，夯锤；所述卷扬机包括：臂头滑轮，连接卷扬的起锤钢丝绳，滑轮，夯机桅杆，连接挂钩的起锤钢丝绳，和，固定螺母。所述强夯地基加固处理系统，进一步包括：强夯实时诊断装置；所述强夯机进一步包括：接触应力传感器；所述卷扬机进一步包括：夯沉量传感器；所述卷扬机中使用的滑轮，为传感器滑轮。本发明能够全程实时记录强夯工作参数，并对数据及时处理，做出随夯诊断，评价加固效果。本发明强夯采集系统作为施工过程的“黑匣子”，不但实现无缝监管，而且可降低造价、缩短工期、保证24小时无障碍施工。
【专利说明】一种强穷机及其加固处理系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及岩土工程治理的土木建筑领域，特别涉及一种强夯机及其加固处理系 统。
【背景技术】
[0002] 强夯加固是一种方便、快捷、经济、环保的地基处理方法，被广泛应用于多种岩土 类型场地的地基处理。《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002)提出应根据现场试验或当 地经验确定强夯参数，并通过夯后检测评价加固效果。由于地基土的复杂性，尤其填土的不 均匀性，按照统一的强夯参数施工作业，可能导致强夯参数偏于保守或不足；若按照终夯标 准中的夯沉量控制施工过程，人工测量需要花费大量的人力、物力，且依靠经验目测加固效 果偏差很大，可靠度差；若夯后检验加固效果，可能出现"翻工"，耽误工期，影响参与方的声 誉和效益，也可能出现加固效果检验指标远大于设计指标，造成不必要的浪费。因此，需要 把强夯前模糊的、不确定的或不均匀的地基土通过某种方法或手段在施工过程中获取有效 信息来评价或预测夯后加固效果。
[0003] 根据对现有技术的检索，与本发明最接近的现有技术文件显示，现有技术方法单 一，验证困难，无法做到随夯诊断；监测仪器的适用性和可靠性无法保证，这需要一种可靠 的方法，对强夯作业过程能够进行有效的控制，实时反映加固效果并调整强夯参数，做到随 夯决策。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种强夯地基加固处理系统及其方法。 本发明能够全程实时记录强夯工作参数，并对数据及时处理，做出随夯诊断，评价加固效 果。本发明依据多种理论，整合多种监控手段，建立多源信息的加固效果评价模型，且各信 息之间可以互相验证和引用，突破了在理论上单一信息评价加固效果的弊病。本发明强夯 采集系统作为施工过程的"黑匣子"，不但实现无缝监管，而且可降低造价、缩短工期、保证 24小时无障碍施工。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种强夯地基加固处理系统，包括：强夯机和 卷扬机。
[0006] 所述强夯机可以包括：夯锤脱钩装置，夯锤挂钩，和，夯锤；所述卷扬机可以包括： 臂头滑轮，连接卷扬的起锤钢丝绳，滑轮，夯机桅杆，连接挂钩的起锤钢丝绳，和，固定螺母。
[0007] 所述强夯地基加固处理系统，优选进一步包括：强夯实时诊断装置；所述强夯机 优选进一步包括：接触应力传感器；所述卷扬机优选进一步包括：夯沉量传感器；所述卷扬 机中使用的滑轮，优选为传感器滑轮。
[0008] 所述强夯实时诊断装置，可以进一步包括：数显仪、自动采集模块、无线传输模块、 A/D转换模块、数据处理模块、和随夯诊断模块。
[0009] 所述数显仪，与所述随夯诊断模块相连，用于输入各种设定参数和技术要求，并显 示各种输入结果，实时反馈各种强夯数据和信息；所述数显仪，进一步包括：电源接口，拉 力输入接口，行程输入接口，接触应力输入接口，电源开关，状态指示灯，电源指示灯，输出 接口，上下左右翻页键，功能键，保存键，取消键，和，确定键；
[0010] 所述自动采集模块，分别与所述夯沉量传感器、接触应力传感器、无线数据模块相 连，用于分别从所述夯沉量传感器、接触应力传感器采集数据；并将采集到的数据，通过无 线传输模块，传送给数据处理模块；
[0011] 所述无线传输模块，分别与所述自动采集模块和数据处理模块相连，用于模块之 间的数据传输；
[0012] 所述A/D转换模块，与所述数据处理模块相连，用于将数据处理模块中的数据进 行A/D,或D/A转换；
[0013] 所述数据处理模块，分别与所述无线传输模块，A/D转换模块，随夯诊断模块相连； 用于将采集、转换后的数据根据技术要求和理论计算进行数据处理加工；并将处理加工后 的数据传送给随夯诊断模块；
[0014] 所述随夯诊断模块，分别与数显仪和数据处理模块相连；用于根据数显仪输入的 设定数据，以及数据处理模块传送的数据，进行定性或定量判断，做出决策评价结论，并根 据做出的决策评价结论，分别将不同的决策结果通过数显仪显示或报警。
[0015] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种强夯机，包括：夯锤脱钩装置，夯锤挂 钩，和，夯锤；进一步包括：接触应力传感器。
[0016] 为解决上述技术问题，本发明又提供了一种卷扬机，包括：臂头滑轮，连接卷扬的 起锤钢丝绳，滑轮，夯机桅杆，连接挂钩的起锤钢丝绳，和，固定螺母；进一步包括：夯沉量 传感器。
[0017] 为解决上述技术问题，本发明再提供了一种强夯地基加固随夯诊断实时处理方 法，包括以下步骤：
[0018] 第一步：通过数显仪编辑，输入各种设定参数和技术要求；
[0019] 第二步：夯锤就位，按[确定]键进入运行状态，系统内部自动生成夯点编号1 ;
[0020] 第三步：夯锤起吊时，连接卷扬端的起锤钢丝绳经过夯沉量传感器滑轮、臂头滑 轮，通过夯锤脱钩装置提升夯锤，此时夯沉量传感器启动，输出电信号，通过无线分别从数 显仪传输到微控制器，转换成起吊高度和起吊质量，计算并显示夯沉量和起吊质量；
[0021] 第四步：夯锤自由落体接触地面时，接触应力传感器开始工作，输出电信号，通过 无线从数显仪传输到微控制器，转换成接触应力，计算并显示接触应力时程曲线及最大接 触应力；
[0022] 第五步：随着夯击数的增加，数显仪自动生成随时间的夯击数编号，并计算并生成 各响应指标随夯击数的变化曲线；
[0023] 第六步：达到夯击数阈值的下限时，各响应指标根据输入的技术要求，按照下述优 先级判断指标的满足程度：指定夯击数，变形模量，容许承载力，密实度/夯沉量，夯击效 能；
[0024] 第七步：判断结果输出，确定评价结论；
[0025] 第八步：终夯输出并保存的同时，自动启动报警系统，状态灯急闪烁；报警的同 时，系统自动生成连续的夯点号；
[0026] 第九步：夯锤就位下一夯点，重复第二步至第八步；
[0027] 第十步：根据工作需要或存储卡的容量，将卡存储的数据，分期分批移存到强夯数 据库进行后台处理，或通过无线网络传输到远程计算机强夯数据库中进行后台处理，数据 库中的统计分析功能可以完成报表和工作报告。
[0028] 所述强夯地基加固随夯诊断实时处理方法中，
[0029] 所述第三步，可以进一步包括：夯沉量传感器固定在夯机桅杆顶部，臂头滑轮的下 方，起锤钢丝绳与夯沉量传感器滑轮始终连接，测试钢丝绳行程；根据工艺流程需要，系统 内部设计拉力和行程的阈值，控制夯沉量传感器在夯锤就位、起吊夯锤、夯锤脱钩下落以及 挂锤阶段的作业状态；起吊夯锤过程中测试并记录最大起吊质量；
[0030] 所述第四步，可以进一步包括：接触应力传感器固定在夯锤顶部，夯锤挂钩的外 侦h设计三维测试仪器，记录值为平均值。
[0031] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种强夯实时诊断装置，包括：数显仪、自 动采集模块、无线传输模块、A/D转换模块、数据处理模块、和随夯诊断模块；
[0032] 所述数显仪，与所述随夯诊断模块相连，用于输入各种设定参数和技术要求，并显 示各种输入结果，实时反馈各种强夯数据和信息；所述数显仪，进一步包括：电源接口，拉 力输入接口，行程输入接口，接触应力输入接口，电源开关，状态指示灯，电源指示灯，输出 接口，上下左右翻页键，功能键，保存键，取消键，和，确定键；
[0033] 所述自动采集模块，分别与设定在卷扬机上的夯沉量传感器、设定在强夯机上的 接触应力传感器、无线数据模块相连，用于分别从所述夯沉量传感器、接触应力传感器采集 数据；并将采集到的数据，通过无线传输模块，传送给数据处理模块；
[0034] 所述无线传输模块，分别与所述自动采集模块和数据处理模块相连，用于模块之 间的数据传输；
[0035] 所述A/D转换模块，与所述数据处理模块相连，用于将数据处理模块中的数据进 行A/D,或D/A转换；
[0036] 所述数据处理模块，分别与所述无线传输模块，A/D转换模块，随夯诊断模块相连； 用于将采集、转换后的数据根据技术要求和理论计算进行数据处理加工；并将处理加工后 的数据传送给随夯诊断模块；
[0037] 所述随夯诊断模块，分别与数显仪和数据处理模块相连；用于根据数显仪输入的 设定数据，以及数据处理模块传送的数据，进行定性或定量判断，做出决策评价结论，并根 据做出的决策评价结论，分别将不同的决策结果通过数显仪显示或报警。
[0038] 本发明有益的技术效果在于：
[0039] 数据可靠：多种理论、多种监控手段，实现多源信息的加固效果评价模型，各种信 息之间相互验证，数据真实、准确；
[0040] 效果评价直观：依据实时多源信息，做出随夯诊断，能及时判断加固效果；
[0041] 降低造价：节省两个劳动力进行人工监测数据；
[0042] 缩短工期：根据统计，人工监测数据占整个施夯过程一半的时间，数据采集自动化 可节省50 %工期；
[0043] 克服施工环境的限制：仪器抗干扰能力强，对于强振动、水和粉尘的污染做了专门 设计，而且可实现24小时无障碍施工；
[0044] 完善施工的监督管理：采集系统作为施工过程的"黑匣子"，保证了数据的真实性， 揭露土体强度随夯变化的真实情况，实现无缝监管。
【专利附图】
【附图说明】
[0045] 图1为本发明实施例所述卷扬机功能部分示意图；
[0046] 图2为本发明实施例所述强夯机（方形夯头）功能部分示意图；
[0047] 图3为本发明实施例所述强夯机的夯头（圆形夯头）功能部分示意图；
[0048] 图4为本发明实施例所述数显仪的示意图；
[0049] 图5为本发明实施例所述强夯实时诊断装置功能结构图。
【具体实施方式】
[0050] 本发明从变形控制理论和能量守恒定理的角度出发，研发强夯施工信息化系统， 通过夯机加装自行研制的夯沉量和接触应力传感器，实现数据的自动采集并实时处理，做 出随夯诊断。
[0051] 1.从沉降变形的角度，按照变形控制原理，利用实测夯沉量表达夯实系数，按照夯 后相对密实度估算土体加固效果。
[0052] 计算方程：
【权利要求】
1. 一种强夯机，包括：夯锤脱钩装置，夯锤挂钩，和，夯锤；其特征在于，进一步包括：接 触应力传感器。
2. -种卷扬机，包括：臂头滑轮，连接卷扬的起锤钢丝绳，滑轮，夯机桅杆，连接挂钩的 起锤钢丝绳，和，固定螺母；其特征在于：所述卷扬机应当与权利要求1所述强夯机配合使 用；所述卷扬机进一步包括：夯沉量传感器。
3. -种强夯地基加固处理系统，其特征在于，包括：权利要求1所述强夯机和权利要求 2所述卷扬机；其特征在于，所述强夯地基加固处理系统，进一步包括：强夯实时诊断装置； 所述强夯机进一步包括：接触应力传感器；所述卷扬机进一步包括：夯沉量传感器；所述卷 扬机中使用的滑轮，为传感器滑轮。
4. 根据权利要求3所述强夯地基加固处理系统，其特征在于，所述强夯实时诊断装置， 进一步包括：数显仪、自动采集模块、无线传输模块、A/D转换模块、数据处理模块、和随夯 诊断模块。
5. 根据权利要求4所述强夯地基加固处理系统，其特征在于， 所述数显仪，与所述随夯诊断模块相连，用于输入各种设定参数和技术要求，并显示各 种输入结果，实时反馈各种强夯数据和信息； 所述自动采集模块，分别与所述夯沉量传感器、接触应力传感器、无线数据模块相连， 用于分别从所述夯沉量传感器、接触应力传感器采集数据；并将采集到的数据，通过无线传 输模块，传送给数据处理模块。
6. 根据权利要求4所述强夯地基加固处理系统，其特征在于， 所述无线传输模块，分别与所述自动采集模块和数据处理模块相连，用于模块之间的 数据传输； 所述A/D转换模块，与所述数据处理模块相连，用于将数据处理模块中的数据进行A/ D，或D/A转换。
7. 根据权利要求4所述强夯地基加固处理系统，其特征在于， 所述数据处理模块，分别与所述无线传输模块，A/D转换模块，随夯诊断模块相连；用 于将采集、转换后的数据根据技术要求和理论计算进行数据处理加工；并将处理加工后的 数据传送给随夯诊断模块； 所述随夯诊断模块，分别与数显仪和数据处理模块相连；用于根据数显仪输入的设定 数据，以及数据处理模块传送的数据，进行定性或定量判断，做出决策评价结论，并根据做 出的决策评价结论，分别将不同的决策结果通过数显仪显示或报警。
8. -种强夯地基加固随夯诊断实时处理方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步：通过数显仪编辑，输入各种设定参数和技术要求； 第二步：夯锤就位，按[确定]键进入运行状态，系统内部自动生成夯点编号1 ; 第三步：夯锤起吊时，连接卷扬端的起锤钢丝绳经过夯沉量传感器滑轮、臂头滑轮，通 过夯锤脱钩装置提升夯锤，此时夯沉量传感器启动，输出电信号，通过无线分别从数显仪传 输到微控制器，转换成起吊高度和起吊质量，计算并显示夯沉量和起吊质量； 第四步：夯锤自由落体接触地面时，接触应力传感器开始工作，输出电信号，通过无线 从数显仪传输到微控制器，转换成接触应力，计算并显示接触应力时程曲线及最大接触应 力； 第五步：随着夯击数的增加，数显仪自动生成随时间的夯击数编号，并计算并生成各响 应指标随夯击数的变化曲线； 第六步：达到夯击数阈值的下限时，各响应指标根据输入的技术要求，按照下述优先级 判断指标的满足程度：指定夯击数，变形模量，容许承载力，密实度/夯沉量，夯击效能； 第七步：判断结果输出，确定评价结论； 第八步：终夯输出并保存的同时，自动启动报警系统，状态灯急闪烁；报警的同时，系 统自动生成连续的夯点号； 第九步：夯锤就位下一夯点，重复第二步至第八步； 第十步：根据工作需要或存储卡的容量，将卡存储的数据，分期分批移存到强夯数据库 进行后台处理，或通过无线网络传输到远程计算机强夯数据库中进行后台处理，数据库中 的统计分析功能可以完成报表和工作报告。
9. 根据权利要求8所述强夯地基加固随夯诊断实时处理方法，其特征在于， 所述第三步，进一步包括：夯沉量传感器固定在夯机桅杆顶部，臂头滑轮的下方，起锤 钢丝绳与夯沉量传感器滑轮始终连接，测试钢丝绳行程；根据工艺流程需要，系统内部设计 拉力和行程的阈值，控制夯沉量传感器在夯锤就位、起吊夯锤、夯锤脱钩下落以及挂锤阶段 的作业状态；起吊夯锤过程中测试并记录最大起吊质量； 所述第四步，进一步包括：接触应力传感器固定在夯锤顶部，夯锤挂钩的外侧；设计三 维测试仪器，记录值为平均值。
10. -种强夯实时诊断装置，其特征在于，包括：数显仪、自动采集模块、无线传输模 块、A/D转换模块、数据处理模块、和随夯诊断模块； 所述数显仪，与所述随夯诊断模块相连，用于输入各种设定参数和技术要求，并显示各 种输入结果，实时反馈各种强夯数据和信息； 所述自动采集模块，分别与设定在卷扬机上的夯沉量传感器、设定在强夯机上的接触 应力传感器、无线数据模块相连，用于分别从所述夯沉量传感器、接触应力传感器采集数 据；并将采集到的数据，通过无线传输模块，传送给数据处理模块； 所述无线传输模块，分别与所述自动采集模块和数据处理模块相连，用于模块之间的 数据传输； 所述A/D转换模块，与所述数据处理模块相连，用于将数据处理模块中的数据进行A/ D，或D/A转换； 所述数据处理模块，分别与所述无线传输模块，A/D转换模块，随夯诊断模块相连；用 于将采集、转换后的数据根据技术要求和理论计算进行数据处理加工；并将处理加工后的 数据传送给随夯诊断模块； 所述随夯诊断模块，分别与数显仪和数据处理模块相连；用于根据数显仪输入的设定 数据，以及数据处理模块传送的数据，进行定性或定量判断，做出决策评价结论，并根据做 出的决策评价结论，分别将不同的决策结果通过数显仪显示或报警。
【文档编号】E02D3/046GK104294810SQ201410632855
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年1月30日 优先权日:2013年1月30日
【发明者】赵民, 于开宁, 吴刚 申请人:青岛市勘察测绘研究院