一种长螺旋钻机成桩自动测量系统
技术领域
本实用新型属于长螺旋钻机成桩测量技术领域，具体涉及一种长螺旋钻机成桩自动测量系统。
背景技术
CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)的主要施工工艺是长螺旋钻钻孔、管内泵压灌注成桩，具有穿透力强，无泥浆污染，无振动、低噪声，适用地质条件广，施工效率高等特点。由于具有技术、经济、施工等方面的优势，CFG复合地基技术被普遍应用在全国大部分地区。在CFG桩施工中，需要不断对CFG桩的钻孔深度、混凝土停灌高度进行测量控制，否则会造成桩长、虚桩头不足或桩长、虚桩头超长等现象。前者影响成桩质量，后者造成材料浪费。在对CFG桩的钻孔深度、混凝土停灌高度进行测量控制时，由于受桩泥堆积、桩机移位、工种配合衔接等因素影响，要实现对上述要点精确控制，施工配合难度大、劳动效率低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种长螺旋钻机成桩自动测量系统，其设计新颖合理，通过触发杆与钻杆限位模块配合自动测量桩底设计标高，提示操作人员停钻，避免过钻或欠钻，保证成桩质量，通过触发杆与停泵限位模块配合自动测量停灌设计标高，提示操作人员停灌混凝土，避免虚桩头不足或超长，经济实用，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种长螺旋钻机成桩自动测量系统，其特征在于：包括设置在长螺旋钻机驾驶室内的钻机端控制模块、设置在输送泵上的泵端控制模块、安装在长螺旋钻杆的钻杆动力头上的触发杆、以及均安装在臂架上且均与触发杆配合的停泵限位模块和钻杆限位模块，所述停泵限位模块位于钻杆限位模块上部，停泵限位模块和钻杆限位模块均与所述钻机端控制模块和所述泵端控制模块通信，所述触发杆朝向停泵限位模块和钻杆限位模块的一侧安装有方向识别模块，臂架上位于停泵限位模块上侧位置处安装有与方向识别模块配合的下行识别模块，臂架上位于停泵限位模块下侧位置处安装有与方向识别模块配合的上行识别模块，停泵限位模块包括停泵限位壳体、设置在所述停泵限位壳体上且与触发杆配合的上限位开关和设置在所述停泵限位壳体内的停泵限位电子线路板，所述停泵限位电子线路板上集成有上部控制器和与上部控制器连接的上部发射器，下行识别模块、上行识别模块和上限位开关均与上部控制器的信号输入端连接；钻杆限位模块包括钻杆限位壳体、设置在所述钻杆限位壳体上且与触发杆配合的下限位开关和设置在所述钻杆限位壳体内的钻杆限位电子线路板，所述钻杆限位电子线路板上集成有下部控制器和与下部控制器连接的下部发射器，所述钻机端控制模块包括钻机端控制器以及与钻机端控制器输入端连接且用于接收上部发射器或下部发射器无线信号的钻机端接收器，所述泵端控制模块包括泵端控制器以及与泵端控制器输入端连接且用于接收上部发射器或下部发射器无线信号的泵端接收器。
上述的一种长螺旋钻机成桩自动测量系统，其特征在于：所述钻机端控制器的输出端连接有钻机端警示器，所述泵端控制器的输出端连接有泵端警示器，所述钻机端警示器和所述泵端警示器均为闪烁警示灯或蜂鸣警示器。
上述的一种长螺旋钻机成桩自动测量系统，其特征在于：所述方向识别模块为挡板，所述下行识别模块和上行识别模块均为与所述挡板配合的激光测距模块。
上述的一种长螺旋钻机成桩自动测量系统，其特征在于：所述方向识别模块为红外发射管，所述下行识别模块和上行识别模块均为与所述红外发射管配合的红外接收管。
上述的一种长螺旋钻机成桩自动测量系统，其特征在于：所述上部控制器、下部控制器、钻机端控制器和泵端控制器均为单片机、ARM微控制器或DSP微控制器。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型通过在臂架上设置钻杆限位模块，通过安装在长螺旋钻杆的钻杆动力头上的触发杆与钻杆限位模块配合自动测量桩底设计标高，提示操作人员停钻，避免长螺旋钻杆过钻或欠钻，保证成桩质量，便于推广使用。
2、本实用新型通过在臂架上设置停泵限位模块，通过安装在长螺旋钻杆的钻杆动力头上的触发杆与停泵限位模块配合自动测量桩顶停灌设计标高，提示操作人员停灌混凝土，避免虚桩头不足或超长，经济实用，可靠稳定，使用效果好。
3、本实用新型在触发杆朝向停泵限位模块和钻杆限位模块的一侧安装方向识别模块，在臂架上位于停泵限位模块上侧位置处安装与方向识别模块配合的下行识别模块，在臂架上位于停泵限位模块下侧位置处安装与方向识别模块配合的上行识别模块，识别长螺旋钻杆移动方向，当方向识别模块先与下行识别模块配合，再与上行识别模块配合时，说明长螺旋钻杆下移，当长螺旋钻杆下移时，触发杆与上限位开关接触时，上部发射器不工作；当方向识别模块先与上行识别模块配合，再与下行识别模块配合时，说明长螺旋钻杆上移，当长螺旋钻杆上移时，触发杆与上限位开关接触时，上部发射器工作，上部控制器控制上部发射器向钻机端控制模块和泵端控制模块发送信号，避免警示器误警示，使用效果好。
4、本实用新型设计新颖合理，通过钻杆限位模块和停泵限位模块将测量地下深度数据直观的显示在地面之上，取代测量人员利用水准仪、塔尺、钢卷尺或钻杆标识线对桩机钻孔深度，灌桩高度进行反复测量控制的传统方式，将目视测量控制转变成视觉、听觉警示信号，具有远距离盲测功能，实现了CFG桩要点控制的自动测量作业，降低了建筑垃圾的产生量，具有节材、节地、节能特点，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，通过触发杆与钻杆限位模块配合自动测量桩底设计标高，提示操作人员停钻，避免过钻或欠钻，保证成桩质量，通过触发杆与停泵限位模块配合自动测量停灌设计标高，提示操作人员停灌混凝土，避免虚桩头不足或超长，经济实用，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型长螺旋钻杆处于初始状态的结构示意图。
图2为本实用新型长螺旋钻杆钻至桩底标高位置的结构示意图。
图3为本实用新型输送泵停止注浆时长螺旋钻杆所处位置的结构示意图。
图4为本实用新型长螺旋钻机移动至另一钻孔位置处且长螺旋钻杆处于初始状态的结构示意图。
图5为本实用新型的电路原理框图。
附图标记说明:
1—长螺旋钻机；2—臂架；3—长螺旋钻杆；
4—钻杆动力头；5—触发杆；6—停泵限位模块；
7—上限位开关；8—下行识别模块；9—上行识别模块；
10—钻杆限位模块； 11—下限位开关； 12—输送泵；
13—方向识别模块； 14—上部控制器； 15—上部发射器；
16—下部控制器； 17—下部发射器； 18—钻机端接收器；
19—钻机端控制器； 20—钻机端警示器； 21—泵端接收器；
22—泵端控制器； 23—泵端警示器。
具体实施方式
如图1至图5所示，本实用新型包括设置在长螺旋钻机1驾驶室内的钻机端控制模块、设置在输送泵12上的泵端控制模块、安装在长螺旋钻杆3的钻杆动力头4上的触发杆5、以及均安装在臂架2上且均与触发杆5配合的停泵限位模块6和钻杆限位模块10，所述停泵限位模块6位于钻杆限位模块10上部，停泵限位模块6和钻杆限位模块10均与所述钻机端控制模块和所述泵端控制模块通信，所述触发杆5朝向停泵限位模块6和钻杆限位模块10的一侧安装有方向识别模块13，臂架2上位于停泵限位模块6上侧位置处安装有与方向识别模块13配合的下行识别模块8，臂架2上位于停泵限位模块6下侧位置处安装有与方向识别模块13配合的上行识别模块9，停泵限位模块6包括停泵限位壳体、设置在所述停泵限位壳体上且与触发杆5配合的上限位开关7和设置在所述停泵限位壳体内的停泵限位电子线路板，所述停泵限位电子线路板上集成有上部控制器14和与上部控制器14连接的上部发射器15，下行识别模块8、上行识别模块9和上限位开关7均与上部控制器14的信号输入端连接；钻杆限位模块10包括钻杆限位壳体、设置在所述钻杆限位壳体上且与触发杆5配合的下限位开关11和设置在所述钻杆限位壳体内的钻杆限位电子线路板，所述钻杆限位电子线路板上集成有下部控制器16和与下部控制器16连接的下部发射器17，所述钻机端控制模块包括钻机端控制器19以及与钻机端控制器19输入端连接且用于接收上部发射器15或下部发射器17无线信号的钻机端接收器18，所述泵端控制模块包括泵端控制器22以及与泵端控制器22输入端连接且用于接收上部发射器15或下部发射器17无线信号的泵端接收器21。
需要说明的是，通过在臂架2上设置钻杆限位模块10，通过安装在长螺旋钻杆3的钻杆动力头4上的触发杆5与钻杆限位模块10配合自动测量桩底设计标高，提示操作人员停钻，避免长螺旋钻杆3过钻或欠钻，保证成桩质量；通过在臂架2上设置停泵限位模块6，通过安装在长螺旋钻杆3的钻杆动力头4上的触发杆5与停泵限位模块6配合自动测量桩顶停灌设计标高，提示操作人员停灌混凝土，避免虚桩头不足或超长(虚桩头的高度为H1-H2，其中，H1为桩顶停灌点标高，H2为虚桩头的底部标高)，经济实用，可靠稳定，使用效果好；在触发杆5朝向停泵限位模块6和钻杆限位模块10的一侧安装方向识别模块13，在臂架2上位于停泵限位模块6上侧位置处安装与方向识别模块13配合的下行识别模块8，在臂架2上位于停泵限位模块6下侧位置处安装与方向识别模块13配合的上行识别模块9，识别长螺旋钻杆3移动方向，当方向识别模块13先与下行识别模块8配合，再与上行识别模块9配合时，说明长螺旋钻杆3下移，当长螺旋钻杆3下移时，触发杆5与上限位开关7接触时，上部发射器15不工作；当方向识别模块13先与上行识别模块9配合，再与下行识别模块8配合时，说明长螺旋钻杆3上移，当长螺旋钻杆3上移时，触发杆5与上限位开关7接触时，上部发射器15工作，上部控制器14控制上部发射器15向钻机端控制模块和泵端控制模块发送信号，避免警示器误警示；通过钻杆限位模块10和停泵限位模块6将测量地下深度数据直观的显示在地面之上，取代测量人员利用水准仪、塔尺、钢卷尺或钻杆标识线对桩机钻孔深度，灌桩高度进行反复测量控制的传统方式，将目视测量控制转变成视觉、听觉警示信号，具有远距离盲测功能，实现了CFG桩要点控制的自动测量作业，降低了建筑垃圾的产生量，具有节材、节地、节能特点。
本实施例中，所述钻机端控制器19的输出端连接有钻机端警示器20，所述泵端控制器22的输出端连接有泵端警示器23，所述钻机端警示器20和所述泵端警示器23均为闪烁警示灯或蜂鸣警示器。
本实施例中，所述方向识别模块13为挡板，所述下行识别模块8和上行识别模块9均为与所述挡板配合的激光测距模块。
需要说明的是，当方向识别模块13采用挡板时，设计挡板与下行识别模块8和上行识别模块9之间的距离阈值，当挡板未接近下行识别模块8和上行识别模块9时，激光测距模块显示一个数据；当挡板接近下行识别模块8和上行识别模块9时，激光测距模块显示设计的距离阈值数据，通过挡板与下行识别模块8和上行识别模块9配合的先后顺序识别长螺旋钻杆3移动方向，使用可靠。
本实施例中，所述方向识别模块13为红外发射管，所述下行识别模块8和上行识别模块9均为与所述红外发射管配合的红外接收管。
需要说明的是，当方向识别模块13采用红外发射管时，红外发射管与下行识别模块8和上行识别模块9采用的红外接收管配合，当红外发射管未接近下行识别模块8和上行识别模块9时，红外发射管和红外接收管不导通；当红外发射管接近下行识别模块8和上行识别模块9时，红外发射管和红外接收管导通；通过红外发射管与下行识别模块8和上行识别模块9配合的先后顺序识别长螺旋钻杆3移动方向，使用可靠。
实际使用时，方向识别模块13还可以采用与微波发射器，下行识别模块8和上行识别模块9还可以采用与微波发射器配合的微波接收器。
本实施例中，所述上部控制器14、下部控制器16、钻机端控制器19和泵端控制器22均为单片机、ARM微控制器或DSP微控制器。
实际使用时，上部发射器15和下部发射器17采用同种类型参数的信号发射器，钻机端接收器18和泵端接收器21采用同种类型参数且与信号发射器配合的信号接收器，所述信号发射器和信号接收器采用一套遥控开关模块KGS-A10B-1，满足野外施工环境和距离要求。
本实用新型使用时，清理施工区域的障碍物，平整施工场地，使施工作业面维持在同一标高上，依据现场水准控制点、坐标控制点和施工图测放桩位，移动长螺旋钻机1到指定位置，长螺旋钻杆3垂直对准桩位；根据公式L2＝L1-(H0-H3)，估计钻杆限位模块10在臂架2上的安装标高，其中，H0为施工作业面标高，H3为桩底设计标高，L2为下限位开关11水平中轴线与施工作业面标高之间的距离，L1为长螺旋钻杆2处于初始状态时触发杆5水平中轴线与施工作业面标高之间的距离，所述长螺旋钻杆2的初始状态为长螺旋钻杆2的钻进端位于施工作业面标高；根据公式L3＝L2+(H1-H3)，估计停泵限位模块6在臂架2上的安装标高，其中，H1为桩顶停灌点标高，L3为上限位开关7水平中轴线与施工作业面标高之间的距离；长螺旋钻机1控制长螺旋钻杆3垂直对准桩位钻孔，长螺旋钻杆3上的方向识别模块13先与下行识别模块8配合再接触上限位开关7时，说明长螺旋钻杆3下移，当触发杆5与上限位开关7接触后，上部发射器15不工作，长螺旋钻机1驾驶室内钻机端控制模块和输送泵12上泵端控制模块均不发出警示，长螺旋钻杆3下移，直至钻杆动力头4上的触发杆5触发下限位开关11，下部发射器17工作，同时向长螺旋钻机1驾驶室内钻机端控制模块和输送泵12上泵端控制模块发出无线信号，钻机端警示器20和泵端警示器23均发出警示提示，长螺旋钻机1操作员停止下钻作业；
泵端警示器23提示泵端操作人员开启输送泵12，长螺旋钻机1操作员停止下钻作业，开始拔杆作业，通过边拔杆边压灌混凝土作业方式施工，当方向识别模块13先与上行识别模块9配合再接触上限位开关7时，说明长螺旋钻杆3上移，触发杆5与上限位开关7接触后，上部发射器15工作，上部控制器14控制上部发射器15向钻机端控制模块和泵端控制模块发送信号，钻机端警示器20和泵端警示器23均发出警示提示，泵端操作人员关闭输送泵12，停止压灌作业，长螺旋钻机1操作员继续将钻头拔出施工作业面上，CFG桩灌注完成；
查找下一相同桩长和桩底设计标高的桩位，并移动长螺旋钻机1到指定位置，长螺旋钻杆3垂直对准桩位，复位长螺旋钻杆3初始状态，完成下一CFG桩灌注；确定不同桩长和桩底设计标高的桩位，更新桩的标高参数，直至施工作业面上所有CFG桩灌注完成，其中，所述桩的标高参数包括桩顶停灌点标高H1和桩底设计标高H3。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
