CN110552343A - 一种深层搅拌船的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深层搅拌船的施工方法，深层搅拌船包括注浆泵、搅拌翼、钻头以及用于驱动钻头的电机、用于测量注浆泵喷浆流量的流量计、用于测量钻头深度的深度编码器、用于测量钻头倾斜角度的倾斜仪、用于调整深层搅拌船位置的锚泊定位***，以及控制中心，流量计、深度编码器、倾斜仪、锚泊***都与控制中心信号连接，深层搅拌船的施工方法为：施工前向控制中心中录入每根桩的施工数据，施工数据包括桩长、各施工阶段的搅拌速度和升降速度；根据施工数据，计算各施工阶段的给定注浆量、电机转速、下降速度、上升速度，深层搅拌船根据上述的施工参数进行施工。该施工方法能够提高施工效率、并减少人为因素造成的施工质量问题，确保施工质量。

Description

一种深层搅拌船的施工方法
技术领域
本发明涉及一种深层搅拌船的施工方法。
背景技术
深层水泥搅拌法——DCM工法（Deep Cement Mixing Method)是海底深层搅拌技术，其原理是将水泥和加固土体经物理化学反应对强度低、流动性强且松软的地基进行加固。在施工过程中将水泥等固化剂注入到海底软土中，配合搅拌翼的搅拌作用使海底软土与水泥等固化剂充分混合，形成具有良好的水稳定性且整体性比较强的地基整体，达到高强度的处理效果。近年来，随着沿海城市的发展，很多城市开始建设海上机场、海上垃圾堆场、人工岛屿等基础设施，比如香港海上机场、日本羽田机场、日本关西机场、香港垃圾焚烧场等。海上DCM工法同其它工法相比具有对环境影响小、施工效率高、成桩质量好等优点。
目前用于海上DCM工法的施工深层搅拌船施工质量仅能从施工完成后记录的施工数据以及相关报表进行分析，在施工前及过程中不能实时检测施工数据，只能通过操作人员的经验对施工数据进行控制，且施工中发现问题不能及时进行调节，施工结束后需人工计算分析施工数据是否满足施工要求，不能保证施工质量，成桩后出现质量问题进行补桩，造成施工成本浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种深层搅拌船的施工方法，该施工方法能够提高施工效率、减少施工过程中人为因素造成的施工质量问题，确保施工质量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种深层搅拌船的施工方法，所述深层搅拌船包括注浆泵、搅拌翼、钻头以及用于驱动所述钻头的电机，所述深层搅拌船还包括用于测量所述注浆泵喷浆流量的流量计、用于测量所述钻头深度的深度编码器、用于测量所述钻头倾斜角度的倾斜仪、用于调整所述深层搅拌船位置的锚泊定位***，以及控制中心，所述流量计、深度编码器、倾斜仪、锚泊***都与所述控制中心信号连接，所述深层搅拌船的施工方法为：施工前向所述控制中心中录入每根桩的施工数据，所述施工数据包括桩长、各施工阶段的搅拌速度和升降速度；根据所述施工数据，计算各施工阶段施工参数，所述施工参数包括给定注浆量、电机转速、下降速度、上升速度，所述深层搅拌船根据上述的施工参数进行施工；施工时，所述流量计测得实际注浆量与给定注浆量不一致时，控制中心相应调节注浆速度；当倾斜仪测得钻头垂直度倾斜角度超过0.3°时，所述锚泊定位***调整所述深层搅拌船的位置直至钻头垂直度倾斜角度在0.1°之内；当所述锚泊定位***测得所述深层搅拌船的定位精度超过±100mm时，所述锚泊定位***自动调整所述深层搅拌船的位置至精度要求以内；所述搅拌翼每前进一米其搅拌次数不少于900次。
优选地，所述锚泊定位***包括控制器；定位***，其用于测量船舶位置和方向，所述定位***包括一个陆地测量基站、以及两个船载移动站；锚，其设置有六个，所述锚通过缆索与船体连接，所述缆索设置有张力计；锚绞车，其用于放缆和收揽，所述锚绞车也设置有六个且与所述锚一一对应，所述锚绞车设置有刹车***和编码器；控制手柄，其用于手动控制锚绞车放缆和收揽；所述定位***、锚绞车、控制手柄都与所述控制器信号连接。
优选地，所述深层搅拌船在施工过程中出现故障后，所述深度编码器记录此时的故障点深度，并暂停施工，待故障排除后，在所述故障点深度至少500mm以上处重新注浆。
优选地，所述控制中心上设有PLC模块，所述PLC模块根据所述流量计所测得的喷浆流量以及给定注浆量调节所述注浆泵的排量。
进一步优选地，所述PLC模块包括PID控制模块，所述PID控制模块根据所述流量计所测得的喷浆流量以及给定注浆量调节所述注浆泵的排量。
优选地，所述深层搅拌船还包括用于输出施工参数的显示器，所述显示器与所述控制中心信号连接。
进一步优选地，各个所述施工参数的旁边设置有对应的指示灯，当所述施工参数超出预设范围时，所述指示灯显示为红色，当所述施工参数处于预设范围之内时，所述指示灯显示为绿色。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：采用该采用该施工方法，能够在施工过程中实时监控、并实时调整施工参数，最终能够将定位精度控制在±100mm以内、成桩垂直度控制在1/100以内、水泥注入总量不小于要求的100%、每米水泥浆量的误差在5%以内，该施工方法能够提高施工效率、并减少施工过程中人为因素造成的施工质量问题，确保施工质量。
附图说明
附图1为施工设计曲线图；
附图2为控制中心输出的施工报表；
附图3为PLC模块的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
一种深层搅拌船的施工方法，深层搅拌船包括注浆泵、搅拌翼、钻头以及用于驱动钻头的电机，深层搅拌船还包括用于测量注浆泵喷浆流量的流量计、用于测量钻头深度的深度编码器、用于测量钻头倾斜角度的倾斜仪、用于调整深层搅拌船位置的锚泊定位***，以及控制中心，所述的流量计、深度编码器、倾斜仪、锚泊***都与控制中心信号连接。
深层搅拌船的施工方法为：施工前向控制中心中录入每根桩的施工数据，所述施工数据包括桩长、各施工阶段的搅拌速度和升降速度；根据所述施工数据，计算各施工阶段的施工参数，施工参数包括给定注浆量、电机转速、下降速度、上升速度，最终得到如图1所示的施工设计曲线图。施工过程中，流量计测得实际注浆量与给定注浆量不一致时，控制中心相应调节注浆速度。当倾斜仪测得钻头垂直度倾斜角度超过0.3°时，锚泊定位***调整所述深层搅拌船的位置直至钻头垂直度倾斜角度在0.1°之内；当锚泊定位***测得所述深层搅拌船的定位精度超过±100mm时，锚泊定位***自动调整所述深层搅拌船的位置至精度要求以内，因此该施工方法能够保证深层搅拌船在施工时的位置精度较高。搅拌翼每前进一米其搅拌次数不少于900次，保证施工质量。采用该施工方法，能够将定位精度控制在±100mm以内、成桩垂直度控制在1/100以内、水泥注入总量不小于要求的100%、每米水泥浆量的误差在5%以内。该施工方法能够提高施工效率、并减少施工过程中人为因素造成的施工质量问题，确保施工质量。
具体地，锚泊定位***，包括控制器、定位***、锚、锚绞车、控制手柄。定位***、锚绞车、控制手柄都与控制器信号连接。其中，定位***用于测量船舶位置和方向，其具有高精度差分全球定位***(Differential Global Position System，简称DGPS)，DGPS导航可消除常规GPS接收机所受的部分环境因素影响，使精度能够提高到1m以内，该DGPS***具有实时动态定位功能。定位***包括一个陆地测量基站、两个船载移动站和一个备份船载移动站，两个船载移动站提供艏向角度和高精度的定位信号，负责实施对位置进行校准，也用于热备份。该***通过手动控制或自动定位达到定位精度l0cm范围以内。深层搅拌船的锚泊定位***还包括用于抛投锚的锚艇，锚艇设置有用于定位的GPS设备，以记录锚的位置，锚的位置信息自动传输到控制器中，也可以人工录入该信息。锚设置有六个，都通过缆索与船体连接，缆索设置有张力计。锚绞车用于放缆和收揽，锚绞车也设置有六个且与锚一一对应，通过放缆和收揽可以调整船的位置和姿态，锚绞车设置有刹车***和编码器，刹车***用于锁死锚绞车，编码器能够确定锚绞车旋转的角度、进而确定缆索的收放长度。控制手柄用于手动控制锚绞车放缆和收揽，实现人工的位置调整。
深层搅拌船在施工过程中出现故障后，深度编码器记录此时的故障点深度，并暂停施工，待故障排除后，在故障点深度至少500mm以上处重新注浆，以确保故障点的浆量充足，有了施工过程中的实时记录，在故障排除后，可根据实时数据查看故障点深度和时间，确保有效处理由于设备故障引起的施工质量问题。
参见图3所示，控制中心上设有PLC模块，PLC模块中包括PID控制模块，PID控制模块根据所述流量计所测得的喷浆流量以及给定注浆量调节注浆泵的排量。在PID控制处理方法中，通过预先设置的设定值和从流量计中读取的测定值计算出执行PID运算的控制值，将算出的控制值通过变频器给定到外部输出注浆泵。在顺控程序中执行PID运算指令时，测定采样周期并执行PID运算。在设置的各个采样周期中执行PID运算指令的PID运算，以保持注浆泵稳定流速，从而保证注浆量。
深层搅拌船还包括用于输出施工参数的显示器，显示器与控制中心信号连接，因此操作人员能够实时监控施工参数。各个所述施工参数的旁边设置有对应的指示灯，当施工参数超出预设范围时，指示灯显示为红色，当施工参数处于预设范围之内时，指示灯显示为绿色，更加直观地反应出审查搅拌船的工作状态。同时，参见图2所示，控制中心能够输出施工报表，施工报表对每根完成的桩的搅拌次数与每米喷浆量与施工要求值进行自动对比，免除了检验人员根据记录数据进行计算分析的工作量，极大减少了工作强度，也保证了人为计算过程中漏算错算
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种深层搅拌船的施工方法，所述深层搅拌船包括注浆泵、搅拌翼、钻头以及用于驱动所述钻头的电机，其特征在于：所述深层搅拌船还包括用于测量所述注浆泵喷浆流量的流量计、用于测量所述钻头深度的深度编码器、用于测量所述钻头倾斜角度的倾斜仪、用于调整所述深层搅拌船位置的锚泊定位***，以及控制中心，所述流量计、深度编码器、倾斜仪、锚泊***都与所述控制中心信号连接，
所述深层搅拌船的施工方法为：施工前向所述控制中心中录入每根桩的施工数据，所述施工数据包括桩长、各施工阶段的搅拌速度和升降速度；根据所述施工数据，计算各施工阶段施工参数，所述施工参数包括给定注浆量、电机转速、下降速度、上升速度，所述深层搅拌船根据上述的施工参数进行施工；施工时，所述流量计测得实际注浆量与给定注浆量不一致时，控制中心相应调节注浆速度；当倾斜仪测得钻头垂直度倾斜角度超过0.3°时，所述锚泊定位***调整所述深层搅拌船的位置直至钻头垂直度倾斜角度在0.1°之内；当所述锚泊定位***测得所述深层搅拌船的定位精度超过±100mm时，所述锚泊定位***自动调整所述深层搅拌船的位置至精度要求以内；所述搅拌翼每前进一米其搅拌次数不少于900次。
2.根据权利要求1所述的深层搅拌船的施工方法，其特征在于：所述锚泊定位***包括控制器；定位***，其用于测量船舶位置和方向，所述定位***包括一个陆地测量基站、以及两个船载移动站；锚，其设置有六个，所述锚通过缆索与船体连接，所述缆索设置有张力计；锚绞车，其用于放缆和收揽，所述锚绞车也设置有六个且与所述锚一一对应，所述锚绞车设置有刹车***和编码器；控制手柄，其用于手动控制锚绞车放缆和收揽；所述定位***、锚绞车、控制手柄都与所述控制器信号连接。
3.根据权利要求1所述的深层搅拌船的施工方法，其特征在于：所述深层搅拌船在施工过程中出现故障后，所述深度编码器记录此时的故障点深度，并暂停施工，待故障排除后，在所述故障点深度至少500mm以上处重新注浆。
4.根据权利要求1所述的深层搅拌船的施工方法，其特征在于：所述控制中心上设有PLC模块，所述PLC模块根据所述流量计所测得的喷浆流量以及给定注浆量调节所述注浆泵的排量。
5.根据权利要求4所述的深层搅拌船的施工方法，其特征在于：所述PLC模块包括PID控制模块，所述PID控制模块根据所述流量计所测得的喷浆流量以及给定注浆量调节所述注浆泵的排量。
6.根据权利要求1所述的深层搅拌船的施工方法，其特征在于：所述深层搅拌船还包括用于输出施工参数的显示器，所述显示器与所述控制中心信号连接。
7.根据权利要求6所述的深层搅拌船的施工方法，其特征在于：各个所述施工参数的旁边设置有对应的指示灯，当所述施工参数超出预设范围时，所述指示灯显示为红色，当所述施工参数处于预设范围之内时，所述指示灯显示为绿色。
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