[发明专利]具有自动化成桩集成控制系统的水下深层水泥搅拌工程船

说明书

本发明公开了一种具有自动化成桩集成系统的水下深层水泥搅拌工程船，其包括船体，船体上设有桩架，还包括GPS定位系统及打桩控制系统，桩架上设置有钻杆及处理机，打桩控制系统包括主控电脑及可编程控制器、高程编码器、荷载传感器、电磁流量计、压力传感器、钻杆变频器、泥浆泵变频器及起重绞车变频器。本发明提高了水下深层搅拌工程船成桩的自动化控制程度，从移船定位到打桩的每个动作实现电脑全程监控，降低船机设备的安全使用风险，提高打桩施工效率，有效的控制成桩质量。

技术领域

本发明涉及水下成桩技术领域。

背景技术

水下地基处理工程船在水运工程建设中是一种十分重要的施工设备，但是在我国应用较少，主要原因为：(1)我国对水下地基处理的研究正处在起步阶段，施工工艺不成熟，水下地基处理工程船数量少，自动化程度不高，施工质量得不到有效保证； (2)水下地基处理工程船及配套软件主要依赖进口，保养维护成本高，导致国内水下地基处理工程船得不到有效发展；

(3)近海浅水区域的地基处理工艺用陆域施工工艺取代水下施工工艺进一步阻碍了水下地基处理工艺的研究与发展；

(4)国内远洋水下地基处理工程项目少。

水下深层搅拌桩主要通过钻杆将水泥浆等胶凝材料注入原状土搅拌均匀形成复合改良地基，提高原状土的地基承载力，具有施工简便、成本低廉、环境破坏小、地基加固强度快等优点。该工艺的成桩质量主要受桩位定位精度、桩的深度、原状土的每米水泥掺量、每米搅拌次数(BRN)等参数控制，对施工设备自动化程度要求高。

为适应水下地基处理工程项目需要，国内开始引进及研发了一些水下地基处理工程船，具有代表性的如申请号为201510206163，发明名称为“一种用于水下软基础施工的搅拌桩船”的中国发明专利申请，该申请中所公开的搅拌桩船动力小，抗风浪能力差、自动化控制性能差，对地层适应性差，施工质量得不到有效保证。

因此，一套自动化集成控制系统与一种大型水下深层地基处理工程船的有效结合，可以实现水下深层地基处理自动化控制工艺，不仅提高生产效率和确保施工质量，还可以推动水下深层地基处理工艺的大面积推广和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动化集成控制系统应用于水下深层搅拌工程船，实现水下深层搅拌桩自动化成桩工艺，提高施工效率，确保施工质量，突破国外垄断的技术瓶颈。

本发明的目的是这样实现的：一种具有自动化成桩集成系统的水下深层水泥搅拌工程船，包括船体，船体上设有桩架16，还包括GPS定位系统及打桩控制系统，桩架 16上设置有沿桩架16同步上下升降的钻杆17及处理机20，钻杆17中空，内部设有管道，管道与输浆管路连接，输浆管路上安装有泥浆泵10，船体上设有起重绞车21，起重绞车21通过钢丝绳与滑轮组拉升处理机20，

打桩控制系统包括处理数据及发出控制指令的主控电脑4及对数据进行收集并发送至主控电脑4的可编程控制器5，主控电脑4与可编程控制器5通过以太网连接，

打桩控制系统还包括安装于桩架16上的高程编码器6，安装于悬挂处理机20的钢丝绳上的荷载传感器7、安装于输浆管路的电磁流量计8与压力传感器9、安装于变频控制室22的钻杆变频器、泥浆泵变频器及起重绞车变频器，

高程编码器6测量处理机20上升下降的速度，将数据发送到可编程控制器5，

荷载传感器7测量处理机20的荷载数据，将数据发送到可编程控制器5，

电磁流量计8测量输浆管路流量，将数据反馈给可编程控制器5，

压力传感器9监控输浆管路压力数据，将压力数据反馈给可编程控制器5，

钻杆变频器执行主控电脑4下发给可编程控制器5的预设数据，控制钻杆17转动，并将钻杆电机频率、电流及转矩数据通过可编程控制器5实时传送给主控电脑4，