本發(fā)明涉及土層鉆進(jìn)，具體涉及一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法。

背景技術(shù)：

1、橋梁的樁基是支撐整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分。通過(guò)鉆孔施工，可以更精確地控制樁基的位置、深度和直徑，有助于提高整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量。橋梁成孔過(guò)程常依靠泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁操作實(shí)現(xiàn)。泥漿護(hù)壁成孔過(guò)程中，旋挖鉆機(jī)通過(guò)鉆桿向下的推力結(jié)合鉆頭處的轉(zhuǎn)力對(duì)目標(biāo)樁基位置處不斷深入挖掘鉆孔，為保證鉆孔過(guò)程中部分松軟土質(zhì)層的孔不會(huì)發(fā)生坍塌，在鉆孔過(guò)程中向孔內(nèi)不斷注入一定稠密度的泥漿，起到加固孔壁的作用。進(jìn)而對(duì)泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁的成孔進(jìn)行澆筑水下混凝土等步驟，從而得到更穩(wěn)固的橋梁樁基。

2、泥漿護(hù)壁灌注樁施工作業(yè)時(shí)，常根據(jù)成孔過(guò)程中土質(zhì)層的不同深度特征對(duì)旋挖鉆機(jī)的鉆頭轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，如當(dāng)鉆頭處于淺土質(zhì)層時(shí)，土質(zhì)較為松軟，土層中硬巖石較少，此時(shí)可減小鉆桿推力，依靠較高的鉆頭轉(zhuǎn)速來(lái)加速鉆孔；而當(dāng)鉆頭處于深土質(zhì)層時(shí)，土質(zhì)較硬，土層中硬巖石的分布較多，此時(shí)應(yīng)增大鉆桿推力，減小鉆頭轉(zhuǎn)速，以較高的鉆桿推力有效破開硬石。故若對(duì)旋挖鉆機(jī)鉆頭轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)得當(dāng)，可有效提高鉆孔效率。

3、然而，傳統(tǒng)僅根據(jù)土質(zhì)層深度對(duì)旋挖鉆機(jī)鉆頭轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法仍存在可改進(jìn)的地方，即在實(shí)際鉆孔過(guò)程中，淺土層中也可能存在少量硬巖石，且深土層中材質(zhì)硬度的分布也存在不均勻性。故僅根據(jù)土層深度信息無(wú)法準(zhǔn)確反映出土層材質(zhì)的精確軟硬度情況，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)旋挖鉆機(jī)鉆頭轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不當(dāng)，從而降低了橋梁的成孔精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，為了解決旋挖鉆機(jī)鉆頭轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)募夹g(shù)問題，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法。

2、所采用的技術(shù)方案具體如下：

3、本發(fā)明實(shí)施例提供一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，包括：

4、獲取鉆頭當(dāng)前時(shí)間段的鉆孔速率特征，以及鉆頭當(dāng)前時(shí)間段的振動(dòng)劇烈程度；

5、基于所述鉆孔速率特征和所述振動(dòng)劇烈程度，獲取鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的土質(zhì)硬度特征；

6、根據(jù)所述土質(zhì)硬度特征以及鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的當(dāng)前泥漿稠密度特征，至少對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。

7、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述振動(dòng)劇烈程度的獲取過(guò)程，包括：

8、獲取所述當(dāng)前時(shí)間段中各個(gè)采樣時(shí)刻的鉆頭的偏孔角度，得到偏孔角度集合；

9、獲取所述偏孔角度集合的方差，得到所述振動(dòng)劇烈程度。

10、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，基于所述鉆孔速率特征和所述振動(dòng)劇烈程度，獲取鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的土質(zhì)硬度特征，包括：

11、獲取所述偏孔角度集合中的偏孔角度平均值；

12、根據(jù)所述偏孔角度平均值和所述振動(dòng)劇烈程度，獲取偏孔程度，所述偏孔程度與所述偏孔角度平均值和所述振動(dòng)劇烈程度均正相關(guān)；

13、根據(jù)所述偏孔程度和所述鉆孔速率特征，得到所述土質(zhì)硬度特征，所述土質(zhì)硬度特征與所述偏孔程度正相關(guān)，與所述鉆孔速率特征反相關(guān)。

14、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)所述土質(zhì)硬度特征以及鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的當(dāng)前泥漿稠密度特征，至少對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：

15、根據(jù)所述土質(zhì)硬度特征和所述當(dāng)前泥漿稠密度特征，得到鉆頭的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系數(shù)，所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系數(shù)與所述土質(zhì)硬度特征和所述當(dāng)前泥漿稠密度特征均正相關(guān)；

16、根據(jù)所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系數(shù)，對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。

17、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系數(shù)，對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：

18、根據(jù)所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系數(shù)和鉆頭的額定轉(zhuǎn)速，得到鉆頭的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，將鉆頭的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

19、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述當(dāng)前泥漿稠密度特征的獲取過(guò)程，包括：

20、獲取鉆頭當(dāng)前的深度比，所述深度比為鉆頭當(dāng)前的鉆孔深度與鉆頭目標(biāo)深度的比值；

21、獲取泥漿池中的原始泥漿稠密度，將所述深度比與所述原始泥漿稠密度的乘積并歸一化后的結(jié)果作為所述當(dāng)前泥漿稠密度特征。

22、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述至少對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速以及對(duì)旋挖鉆機(jī)的鉆桿推力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

23、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)旋挖鉆機(jī)的鉆桿推力進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：

24、根據(jù)鉆頭的當(dāng)前實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速與鉆頭的額定轉(zhuǎn)速之間的差距，得到鉆頭功率強(qiáng)度特征；

25、基于所述鉆頭功率強(qiáng)度特征，得到鉆桿推力調(diào)節(jié)系數(shù)；所述鉆桿推力調(diào)節(jié)系數(shù)與所述鉆頭功率強(qiáng)度特征反相關(guān)；

26、根據(jù)所述鉆桿推力調(diào)節(jié)系數(shù)以及鉆桿推力額定值，得到鉆桿推力目標(biāo)值，將旋挖鉆機(jī)的鉆桿推力調(diào)節(jié)至所述鉆桿推力目標(biāo)值。

27、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述鉆頭功率強(qiáng)度特征為鉆頭的當(dāng)前實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速與鉆頭的額定轉(zhuǎn)速的比值；所述鉆桿推力調(diào)節(jié)系數(shù)等于數(shù)值1減去所述鉆頭功率強(qiáng)度特征。

28、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述鉆孔速率特征由鉆頭當(dāng)前時(shí)間段的鉆孔深度與所述當(dāng)前時(shí)間段的時(shí)間長(zhǎng)度獲取得到。

29、本發(fā)明具有包括但不限于如下技術(shù)效果：由于土質(zhì)硬度對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速有很大的影響，因此，根據(jù)鉆頭當(dāng)前時(shí)間段的鉆孔速率特征，以及鉆頭當(dāng)前時(shí)間段的振動(dòng)劇烈程度就能夠獲取到準(zhǔn)確可靠的土質(zhì)硬度特征，用于提升鉆頭轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性，同時(shí)，結(jié)合鉆頭當(dāng)前時(shí)間段的鉆孔速率特征以及鉆頭當(dāng)前時(shí)間段的振動(dòng)劇烈程度獲取土質(zhì)硬度特征，相較于現(xiàn)有的僅依據(jù)土質(zhì)層深度得到土質(zhì)硬度的方式，能夠提升土質(zhì)硬度檢測(cè)的準(zhǔn)確性；又由于鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的當(dāng)前泥漿稠密度特征同樣影響鉆頭的轉(zhuǎn)速，因此，根據(jù)土質(zhì)硬度特征以及鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的當(dāng)前泥漿稠密度特征，能夠?qū)︺@頭轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效、準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，相較傳統(tǒng)僅根據(jù)土質(zhì)層深度進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的方式，本發(fā)明能夠得到更準(zhǔn)確的土質(zhì)軟硬度信息，進(jìn)而得到更準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)結(jié)果。同時(shí)本發(fā)明能夠結(jié)合鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的當(dāng)前泥漿稠密度特征進(jìn)行分析，避免了因土層和泥漿稠密度與鉆頭轉(zhuǎn)速不匹配所導(dǎo)致的成孔坍塌的風(fēng)險(xiǎn)以及縮孔風(fēng)險(xiǎn)，降低了橋梁成孔不良風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，所述振動(dòng)劇烈程度的獲取過(guò)程，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，基于所述鉆孔速率特征和所述振動(dòng)劇烈程度，獲取鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的土質(zhì)硬度特征，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，根據(jù)所述土質(zhì)硬度特征以及鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的當(dāng)前泥漿稠密度特征，至少對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，根據(jù)所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系數(shù)，對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，所述當(dāng)前泥漿稠密度特征的獲取過(guò)程，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，所述至少對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：對(duì)鉆頭的轉(zhuǎn)速以及對(duì)旋挖鉆機(jī)的鉆桿推力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，對(duì)旋挖鉆機(jī)的鉆桿推力進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，所述鉆頭功率強(qiáng)度特征為鉆頭的當(dāng)前實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速與鉆頭的額定轉(zhuǎn)速的比值；所述鉆桿推力調(diào)節(jié)系數(shù)等于數(shù)值1減去所述鉆頭功率強(qiáng)度特征。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，其特征在于，所述鉆孔速率特征由鉆頭當(dāng)前時(shí)間段的鉆孔深度與所述當(dāng)前時(shí)間段的時(shí)間長(zhǎng)度獲取得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及土層鉆進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的橋梁鉆孔方法，獲取鉆頭當(dāng)前時(shí)間段的鉆孔速率特征，以及鉆頭當(dāng)前時(shí)間段的振動(dòng)劇烈程度；基于鉆孔速率特征和振動(dòng)劇烈程度，獲取鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的土質(zhì)硬度特征；根據(jù)土質(zhì)硬度特征以及鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的當(dāng)前泥漿稠密度特征，能夠?qū)︺@頭轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效、準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。同時(shí)本發(fā)明能夠結(jié)合鉆頭當(dāng)前時(shí)間段所處的當(dāng)前泥漿稠密度進(jìn)行分析，避免了因土層和泥漿稠密度與鉆頭轉(zhuǎn)速不匹配所導(dǎo)致的成孔坍塌的風(fēng)險(xiǎn)以及縮孔風(fēng)險(xiǎn)，降低了橋梁成孔不良風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王軍章,郎丹妮,李更銀,滕文霞,劉勇,樊子琪,尤少雷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西鑫炬烽建筑工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19