基于智能控制振冲的制桩方法与流程
1.本发明涉及地基作业振冲施工技术领域，具体涉及基于智能控制振冲的制桩方法。
背景技术：
2.振冲施工质量关系到水电工程的地基安全，振冲施工工序为引孔、造孔、制桩三个步骤。振冲桩就是运用振动的方式在那些存有过大的孔隙裂缝的软弱地基中将砂粒、碎石、粘性土等挤压进孔或裂缝中，与地基周围的土相结合从而形成新的复合地基。这种振冲桩法适用于杂填土、疏松的砂土、粘性土和粉土等的地基。以振冲桩方法处理的地基，能够充分利用天然地基的强度优势，使地基强度均匀。振冲法可快速的完成软弱地基的排水固结，增强地基强度，提高承载力和抗液化能力来加大地基的稳定性。
3.现场人工在实际制桩过程中，主要是凭借经验进行操作，没有标准化、程序化的操作流程，制桩的质量完全取决于工人的经验。遇到特殊地层，填料易堆积在孔口、留振过程电流下降、反插易遇阻等情况，即使有经验的工人也很难处理。
4.可见现有的振冲制桩工艺还存在亟待改进的空间，需要对工艺方法进行优化改进以实现更为规范的操作，使制桩的结果更加可靠。故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。
技术实现要素：
5.至少为克服其中一种上述内容提到的缺陷，本发明提出基于智能控制振冲的制桩方法，在振冲制桩的过程中进行精准控制，以提高控制精度，降低操作误差，减轻劳动强度，保障振冲施工质量。
6.为了实现上述目的，本发明公开的制桩方法可采用如下技术方案：
7.基于智能控制振冲的制桩方法，按照桩孔的加密段长度，重复进行上提振冲器后填料并反插留振以逐级密实，直至成桩；具体包括：
8.预设振冲器：将振冲器设置于指定留振位置，进行初始填料；
9.反插并检测：使振冲器反插下降，同步监测振冲器电流直至i0≥if，此时振冲器停止下降，此时振冲器位于留振位置；
10.留振并检测：监测振冲器电流，当i
l
≤i0＜i
lmax
时开始留振，并同步进行留振计时，当t
l
≥t
l0
时留振结束以完成当前留振位置的留振操作；
11.深度检测：逐级进行留振并检测留振深度，当h≤h0时完成制桩；
12.其中，i0为振冲器当前电流，if为振冲器的反插电流，i
l
为振冲器的最小允许留振电流，i
lmax
为最大允许留振电流，t
l
为当前留振时间，t
l0
为预设留振时间，h为当前留振深度，h0为预设的终孔留振深度。
13.上述公开的制桩方法，采用振冲器进行制桩操作，对振冲器的工作过程进行实时检测和精密控制，以保障振冲器的工作过程安全可控，制桩效果稳定可靠。
14.进一步的，本发明中根据实际的施工环境利用振冲器进行制桩，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：在预设振冲器时，以造孔完成后的孔深作为初始留振深度。采用如此方案时，即从桩孔的底部开始留振，往上逐级进行留振最终实现制桩。
15.进一步的，在本发明公开的方法中，对振冲器反插下降时的过程控制也包括更多的情景，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：在反插检测中，若振冲器的电流i0＜if，则振冲器保持下降，并同步监测振冲器的拉力f，当拉力f＜f
min
时，振冲器停止下降移动，并同步开始对振冲器进行停留计时，当ts≥t
max
时，将振冲器上提；采用如此方案时，考虑到振冲器的电流小，并未达到反插电流，且振冲器拉力未达到最小允许拉力值，则应当停止振冲器的下降并等待调整，若其能够调整并使拉力值达到最小允许拉力值，则可继续下降，否则认为振冲器的反插下降过程不达标，将其上提以进行调整，再次进行反插，以保障每次反插操作的规范可靠。
16.其中，f为振冲器的当前拉力，f
min
为最小允许拉力，ts为振冲器的停留时长，t
max
为最大允许停留时长。
17.再进一步，在上述过程中可知反插下降过程对振冲器的状态要求是保证拉力达标，因此，当振冲器的拉力f＞f
min
，且ts＜t
max
时，振冲器保持下降且保持同步反插检测，直至振冲器下降至留振位置。
18.再进一步，振冲器上提调整时，其上提的距离应当达到一定的范围，才能满足进行调整并再次反插下降的要求，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：在将振冲器上提时，每次上提的高度h≥h0，然后将振冲器反插下降并同步进行反插检测；采用如此方案时，振冲器的上提高度大于其制桩的上提高度，满足调整振冲器状态的需求。
19.其中，h为振冲器的临时上提高度，h0为振冲器的制桩上提高度。
20.进一步的，在本发明中，留振过程中振冲器的电流值存在多种情况，应当针对不同的情况对应调整振冲器的状态，此处举出其中一种情况以针对性调整：当i0≥i
lmax
时，将振冲器上提h。采用如此方案时，表示振冲器当前的电流值大于留振操作的最大电流值，振冲器不适合继续留振，因此将其上提后重新反插调整，达到更适宜的条件后再行留振。
21.进一步的，本发明中针对振冲器的电流值过小以致不适于继续留振，则即使进行调整以达到更适宜的状态，具体的，此处举出如下一种可行的选择：在留振检测时若i0≤i
l
，进行计时，当ta≥tb时将振冲器上提h，并对桩孔进行补充填料；采用如此操作时，认为振冲器的电流值过小，不能达到留振的效果，应当调整状态后再进行留振。
22.其中，ta为保持i0≤i
l
的时长，tb为无需补充填料允许i0≤i
l
的最大时长。
23.进一步的，在留振过程中，判定振冲器的状态未达到最佳但自身在调整中，可等待振冲器调整后恢复留振，此处进行优化并举出如下一种具体可行的选择：当i0≤i
l
时，停止留振，若此时ta＜tb，则当i0＞i
l
后恢复留振。采用如此方案时，认为振冲器当下的电流值较小，但在段时间内调整至达标，因此可恢复留振，避免重新上提后反插增加操作程序。
24.进一步的，本发明中，对振冲器的留振时间t
l
进行累加，累加留振时长大于预设值。这样能对振冲器的工作时间进行合理判断，保障振冲质量。
25.再进一步，随留振过程的进行，成桩进度不同，振冲器的自动设定参数会随之变化，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：完成当前留振位置的留振操作时，对桩孔的指定留振位置进行更新并重新设定振冲器位置。采用如此方案时，更新的指定留振位置即
为加密段长度与当前留振深度的差值。
26.与现有技术相比，本发明公开技术方案的部分有益效果包括：
27.本发明中所公开的制桩方法，控制振冲器的提升、反插和留振过程，精确的判断振冲器的当前状态，调整振冲器的动作，进而达到了更加规范的制桩操作，使得制桩的过程更加自动化、智能化，制桩效果也更加规范可靠，作业效率得以提升。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，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它相关的附图。
29.图1为制桩方法的示意图。
30.图2为利用本方法进行制桩的深度变化曲线，反应随时间推进，剩余密实深度的变化。
31.图3为人工制桩深度的变化曲线图，反应随时间推进，剩余密实深度的变化。
32.图4为留振深度和电流的对照变化情况，其中上部曲线为留振深度的变化曲线，下部曲线为留振电流的变化曲线。
33.图5为留振过程中电流不足自动停止情况下，留振深度和电流的对应变化情况。
具体实施方式
34.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
35.针对现有的振冲器制桩主要依靠人工经验操作，没有规范统一的操作方式，导致制桩效率低下，制桩效果参差不齐的现象，此处通过实施例进行优化改进以克服现有技术中存在的缺陷。
36.实施例
37.如图1所示，本实施例提供了基于智能控制振冲的制桩方法，按照桩孔的加密段长度，重复进行上提振冲器后填料并反插留振以逐级密实，直至成桩；在本实施例中，设定的加密段长度为0.3m；具体包括：
38.s1：预设振冲器：将振冲器设置于指定留振位置，进行初始填料；
39.s2：反插并检测：使振冲器反插下降，同步监测振冲器电流直至i0≥if，此时振冲器停止下降，此时振冲器位于留振位置；
40.s2：留振并检测：监测振冲器电流，当i
l
≤i0＜i
lmax
时开始留振，并同步进行留振计时，当t
l
≥t
l0
时留振结束以完成当前留振位置的留振操作；
41.s4：深度检测：逐级进行留振并检测留振深度，当h≤h0时完成制桩。
42.其中，i0为振冲器当前电流，if为振冲器的反插电流，本实施例中设定if＝250a，i
l
为振冲器的最小允许留振电流，本实施例中设定i
l
＝225a，i
lmax
为最大允许留振电流，本实施例中设定i
lmax
＝300a，t
l
为当前留振时间，t
l0
为预设留振时间，在本实施例中，针对制桩加密层设定t
l0
＝30s，针对良好持力层设定t
l0
＝20s，h为当前留振深度，h0为预设的终孔留振深度。
43.上述公开的制桩方法，采用振冲器进行制桩操作，对振冲器的工作过程进行实时检测和精密控制，以保障振冲器的工作过程安全可控，制桩效果稳定可靠。
44.优选的，本实施例中根据实际的施工环境利用振冲器进行制桩，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：在预设振冲器时，以造孔完成后的孔深作为初始留振深度。采用如此方案时，即从桩孔的底部开始留振，往上逐级进行留振最终实现制桩。
45.在本实施例公开的方法中，对振冲器反插下降时的过程控制也包括更多的情景，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：在反插检测中，若振冲器的电流i0＜if，则振冲器保持下降，并同步监测振冲器的拉力f，当拉力f＜f
min
时，振冲器停止下降移动，并同步开始对振冲器进行停留计时，当ts≥t
max
时，将振冲器上提；采用如此方案时，考虑到振冲器的电流小，并未达到反插电流，且振冲器拉力未达到最小允许拉力值，则应当停止振冲器的下降并等待调整，若其能够调整并使拉力值达到最小允许拉力值，则可继续下降，否则认为振冲器的反插下降过程不达标，将其上提以进行调整，再次进行反插，以保障每次反插操作的规范可靠。
46.其中，f为振冲器的当前拉力，f
min
为最小允许拉力，ts为振冲器的停留时长，t
max
为最大允许停留时长。
47.一般的，拉力f为实时值，当前实时拉力f范围为1.85t～22t。f
min
的参考范围为2t～4t，本实施例中优选为3t。t
max
参考范围为20～40s，本实施例中优选为30s。
48.在上述过程中可知反插下降过程对振冲器的状态要求是保证拉力达标，因此，当振冲器的拉力f＞f
min
，且ts＜t
max
时，振冲器保持下降且保持同步反插检测，直至振冲器下降至留振位置。
49.优选的，振冲器上提调整时，其上提的距离应当达到一定的范围，才能满足进行调整并再次反插下降的要求，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：在将振冲器上提时，每次上提的高度h≥h0，然后将振冲器反插下降并同步进行反插检测；采用如此方案时，振冲器的上提高度大于其制桩的上提高度，满足调整振冲器状态的需求。
50.其中，h为振冲器的临时上提高度，在本实施例中可设定h＝1.5m，h0为振冲器的制桩上提高度，在本实施例中设定制桩加密层h0＝0.5m，良好持力层h0＝1m。
51.在本实施例中，留振过程中振冲器的电流值存在多种情况，应当针对不同的情况对应调整振冲器的状态，本实施例采用其中一种情况以针对性调整：当i0≥i
lmax
时，将振冲器上提h。采用如此方案时，表示振冲器当前的电流值大于留振操作的最大电流值，振冲器不适合继续留振，因此将其上提后重新反插调整，达到更适宜的条件后再行留振。
52.本实施例中针对振冲器的电流值过小以致不适于继续留振，则即使进行调整以达到更适宜的状态，具体的，本实施例采用如下一种可行的选择：在留振检测时若i0≤i
l
，进行计时，当ta≥tb时将振冲器上提h，并对桩孔进行补充填料；采用如此操作时，认为振冲器的电流值过小，不能达到留振的效果，应当调整状态后再进行留振。
53.其中，ta为保持i0≤i
l
的时长，tb为无需补充填料允许i0≤i
l
的最大时长。tb参考范围为5～10s，本实施例中优选的为10s。
54.优选的，在留振过程中，判定振冲器的状态未达到最佳但自身在调整中，可等待振冲器调整后恢复留振，此处进行优化并举出如下一种具体可行的选择：当i0≤i
l
时，停止留振，若此时ta＜tb，则当i0＞i
l
后恢复留振。采用如此方案时，认为振冲器当下的电流值较
小，但在时间段内调整至达标，因此可恢复留振，避免重新上提后反插增加操作程序。
55.本实施例中，对振冲器的留振时间t
l
进行累加，累加留振时长大于预设值。这样能对振冲器的工作时间进行合理判断，保证振冲质量。一般的，在每层底层中的留振时长是固定值，按照制桩底层分布，从地表向下依次标记为第5层(岩石层)、第4层(黏土层)、第3层(岩石层)、第2层和第1层。其中第5层的留振时间固定为20s，第4层及以下留振时间固定为30s。
56.随留振过程的进行，成桩进度不同，振冲器的自动设定参数会随之变化，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：完成当前留振位置的留振操作时，对桩孔的指定留振位置进行更新并重新设定振冲器位置。采用如此方案时，更新的指定留振位置即为加密段长度与当前留振深度的差值。
57.此处列举部分是案例，以对上述公开的制桩方法进行说明。
58.如图2所示，为采用本方法进行制桩的制桩深度示意图，在制桩初始阶段，密实深度最大，随着留振的进行，桩孔内的密实段长度逐渐增加，待密深度逐渐减小。除最初阶段的密实过程存在补充填料导致密实深度出现阶跃变化外，整体密实过程中密实段的长度逐级增加。制桩过程匀速可靠进行。图3所示为人工制桩深度的变化曲线图，展示出制桩过程中制桩深度的动荡变化，不如本方法的稳定可靠，能反应出本方法比人工制桩效果更好。
59.如图4所示，为留振深度和电流的对照变化情况，其中上部曲线为留振深度的变化曲线，下部曲线为留振电流的变化曲线。设计要求应该在达到指定留振深度后，留振电流在225a～300a之间进行留振，达到设计时间时完成一次留振，之后逐段上提留振。本方法按照这一标准进行精准控制，一致性好。无论是一次性完成留振，还是留振中途补料再留振，系统都能自动完成。图4反映了智能制桩过程中，系统自动、规范地完成留振、上提反插、再次留振的过程，可以看出留振时电流均在要求范围内，留振时长达到设计要求，加密段长符合要求。
60.图5反映了留振过程中，系统检测到留振电流不足(小于225a)，自动中断留振过程，其中较为平缓的为留振深度变化曲线，动荡变化的为电流变化曲线。从图5中可知，通过上提反插进行补料后，电流达到留振电流后继续本次留振，直至累计留振时间达到30s。
61.采用本制桩方法，施工时间更长、质量更好。智能制桩施工时部分桩耗时接近人工水平，部分桩比人工耗时长。智能制桩严格按照设定的标准操作，比如留振时间、加密段长等，整个制桩过程严格规范，也造成了部分桩制桩耗时比人工更长。特别是地层复杂的区域，留振过程中电流经常小于留振电流导致留振中断，系统按照标准上提反插补料后，达到留振条件才会继续留振。智能制桩耗时约在120min～160min，人工制桩耗时一般在90min～140min。如下表所示，展示了部分桩位通过本制桩方法完成制桩所需的时间。
62.序号桩号制桩耗时(min)1z57-3501402z56-3581563z56-3671334z56-3641245z56-3651626z56-374129
63.以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准。
技术特征：
1.基于智能控制振冲的制桩方法，按照桩孔的加密段长度，重复进行上提振冲器后填料并反插留振以逐级密实，直至成桩；其特征在于，包括：预设振冲器：将振冲器设置于指定留振位置，进行初始填料；反插并检测：使振冲器反插下降，同步监测振冲器电流直至i0≥i
f
，此时振冲器停止下降，此时振冲器位于留振位置；留振并检测：监测振冲器电流，当i
l
≤i0＜i
lmax
时开始留振，并同步进行留振计时，当t
l
≥t
l0
时留振结束以完成当前留振位置的留振操作；深度检测：逐级进行留振并检测留振深度，当h≤h0时完成制桩；其中，i0为振冲器当前电流，i
f
为振冲器的反插电流，i
l
为振冲器的最小允许留振电流，i
lmax
为最大允许留振电流，t
l
为当前留振时间，t
l0
为预设留振时间，h为当前留振深度，h0为预设的终孔留振深度。2.根据权利要求1所述的基于智能控制振冲的制桩方法，其特征在于：在预设振冲器时，以造孔完成后的孔深作为初始留振深度。3.根据权利要求1所述的基于智能控制振冲的制桩方法，其特征在于：在反插检测中，若振冲器的电流i0＜i
f
，则振冲器保持下降，并同步监测振冲器的拉力f，当拉力f＜f
min
时，振冲器停止下降移动，并同步开始对振冲器进行停留计时，当t
s
≥t
max
时，将振冲器上提；其中，f为振冲器的当前拉力，f
min
为最小允许拉力，t
s
为振冲器的停留时长，t
max
为最大允许停留时长。4.根据权利要求3所述的基于智能控制振冲的制桩方法，其特征在于：当振冲器的拉力f＞f
min
，且t
s
＜t
max
时，振冲器保持下降且保持同步反插检测，直至振冲器下降至留振位置。5.根据权利要求3或4所述的基于智能控制振冲的制桩方法，其特征在于：在将振冲器上提时，每次上提的高度h≥h0，然后将振冲器反插下降并同步进行反插检测；其中，h为振冲器的临时上提高度，h0为振冲器的制桩上提高度。6.根据权利要求5所述的基于智能控制振冲的制桩方法，其特征在于：当i0≥i
lmax
时，将振冲器上提h。7.根据权利要求5所述的基于智能控制振冲的制桩方法，其特征在于：在留振检测时若i0≤i
l
，进行计时，当t
a
≥t
b
时将振冲器上提h，并对桩孔进行补充填料；其中，t
a
为保持i0≤i
l
的时长，t
b
为补料检测判别允许i0≤i
l
的最大时长。8.根据权利要求7所述的基于智能控制振冲的制桩方法，其特征在于：当i0≤i
l
时，停止留振，若此时t
a
＜t
b
，则当i0＞i
l
后恢复留振。9.根据权利要求1所述的基于智能控制振冲的制桩方法，其特征在于：对振冲器的留振时间t
l
进行累加，累加留振时长大于预设值。10.根据权利要求1所述的基于智能控制振冲的制桩方法，其特征在于：完成当前留振位置的留振操作时，对桩孔的指定留振位置进行更新并重新设定振冲器位置。
技术总结
本发明涉及地基作业振冲施工技术领域，具体涉及基于智能控制振冲的制桩方法，按照桩孔的加密段长度，重复进行上提振冲器后填料并反插留振以逐级密实，直至成桩；具体包括预设振冲器，反插并检测，留振并检测，深度检测；本发明中所公开的制桩方法，控制振冲器的提升、反插和留振过程，精确的判断振冲器的当前状态，调整振冲器的动作，进而达到了更加规范的制桩操作，使得制桩的过程更加自动化、智能化，制桩效果也更加规范可靠，作业效率得以提升。作业效率得以提升。作业效率得以提升。
