一种适用于岩溶区的桩基施工系统

技术领域

本发明属于桩基施工技术领域，尤其涉及一种适用于岩溶区的桩基施工系统。

背景技术

目前：在岩溶区修建桥梁桩基时，由于溶洞发育情况十分复杂，钻孔难以完全反映实际状态，给工程修建带来许多困难。较为典型的情况是虽钻孔未揭露溶洞，但施工却发现桩端一定范围内有夹泥和溶洞存在，由于缺乏好的技术方案，目前普遍采取将桩基加长，直至将桩设置在完整基岩上的办法处治。但采用这种方法处理尚有如下问题：①桩基加长后虽承载能力增大，但桩顶刚度减小，实际承载性状为摩擦桩，桩顶位移难以控制；②桩基加长时，越往深部开挖越为困难，施工不安全且使造价显著增高；③如遇地基深部水平向岩溶极为发育的情况时，要在经济合理的范围内找到合适的持力层将十分困难；④即使将桩嵌入完整基岩，桩端地基以下及周围的含溶洞情况仍难以预测，无法完全保证桩端承载力能够按设计值发挥。事实上，地基中垂直发育的岩溶具有明显的由地表向深部减弱的特征，而水平发育的岩溶则受可溶岩位置及地下水的影响而有一定的埋藏深度，工程中常遇地基上部一定范围内岩体工程性状尚好，而往深部较长范围内地基条件均较差的复杂情况。但是现有技术中进行岩溶区桩基施工存在施工难度大、溶洞探测准确性差的问题，影响岩溶区桩基施工。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中进行岩溶区桩基施工存在施工难度大、溶洞探测准确性差的问题，影响岩溶区桩基施工。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于岩溶区的桩基施工系统。

本发明是这样实现的，一种适用于岩溶区的桩基施工系统，所述适用于岩溶区的桩基施工系统包括：

地理信息获取模块，与中央控制模块连接，用于通过地理信息获取程序进行岩溶区的地理信息的获取；

所述通过地理信息获取程序进行岩溶区的地理信息的获取，包括：

将世界电子地图的面积等分为N*N个地理区块，并建立用于体现所述N*N个地理区块在世界电子地图中的分布状况的直角坐标系；

根据所述直角坐标系中的各个网格坐标与所述世界电子地图中各个地理区块的一一对应关系构建网格坐标及地理信息存储地址索引表；

在接收到包含经纬度数据的地理信息获取请求时，将所述地理信息获取请求中的经纬度数据转换为直角坐标系中的网格坐标；

所述将所述地理信息获取请求中的经纬度数据转换为直角坐标系中的网格坐标，包括：进行经纬度-网格坐标转换的构建，所述经纬度-网格坐标转换为：

X＝1+int[(a+180)×N/360]；

Y＝1+int[(b+90)×N/180]；

其中，a表示所述地理信息获取请求中的经度数据；

X表示所述经度数据对应于所述直角坐标系的网格在X轴的坐标值；

b表示所述地理信息获取请求中的纬度数据；

Y表示所述纬度数据对应于所述直角坐标系的网格在Y轴的坐标值；

N表示所述直角坐标系中的网格坐标在X轴或Y轴上的最大坐标值；

int为将数值向下取整为最接近的整数的函数；

确定所述直角坐标系中所述网格坐标所对应到的世界电子地图中的地理区块；

读取数据库中所述地理区块所对应的地理区域的概况信息；

将所述地理区域的概况信息反馈至客户端；

钻孔位置选择模块，与中央控制模块连接，用于通过钻孔位置选择程序依据获取的岩溶区的地理信息进行钻孔位置的选择，确定钻孔位置；

所述通过钻孔位置选择程序依据获取的岩溶区的地理信息进行钻孔位置的选择，确定钻孔位置包括：

(1)基于获取的岩溶区的地理信息，分析影响岩溶区施工安全性与价格的多种影响因素的相关性，选择N个相应种类影响因素作为影响岩溶区施工安全性与价格的自变量向量；

(2)根据自变向量，以及前期收集的岩溶区的地理信息，利用支持向量机原理建立影响因素向量与岩溶区施工安全性与价格之间的隐式函数依赖关系；

(4)在勘探范围内，未钻孔位置随机初始化多个虚拟钻孔孔，根据已有钻孔参数选用适合施工范围的、优选的参数插值方法进行插值；

(5)对随机初始化的多个钻孔优选迭代若干轮，并通过隐式函数依赖关系计算出每个虚拟钻孔的岩溶区施工安全性与价格，取综合最优值即为确定的钻孔位置；

钻孔模块，与中央控制模块连接，用于通过钻孔机在确定的钻孔位置进行向下垂直钻孔，得到圆柱形通道；

所述通过钻孔机在确定的钻孔位置进行向下垂直钻孔，得到圆柱形通道包括：

通过钻孔机在确定的钻孔位置获取相应的钻孔参数，并根据所述钻孔参数获取钻孔编码；检测所述钻孔编码与预设编码是否匹配；当所述钻孔编码与所述钻孔位置的预设编码匹配时，调取与所述钻孔编码对应的钻带，并根据所述钻带运行钻孔机进行钻孔；

泥浆制备模块，与中央控制模块连接，用于通过泥浆制备程序进行泥浆的制备，得到用于钻孔固定的泥浆；

中央控制模块，与地理信息获取模块、钻孔位置选择模块、钻孔模块、泥浆制备模块连接，用于通过主控机对各连接模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行。

进一步，所述适用于岩溶区的桩基施工系统还包括：

钻孔固定模块，与中央控制模块连接，用于通过钻孔固定程序在钻孔得到的圆柱形通道表面进行泥浆涂覆，通过凝固的泥浆对钻孔形成的圆柱形通道进行固定；

溶洞探测模块，与中央控制模块连接，用于通过溶洞探测器在圆柱形通道中移动进行溶洞探测，得到溶洞探测结果；

施工信息获取模块，与中央控制模块连接，用于通过施工信息获取程序进行施工信息的获取；

施工路线规划模块，与中央控制模块连接，用于通过施工路线规划程序依据获取的施工信息与溶洞探测结果进行施工路线的规划，得到施工路线；

存储与显示模块，与中央控制模块连接，用于通过存储器进行施工路线的存储以及通过显示器进行施工信息、溶洞探测结果、施工路线的显示。

进一步，所述建立用于体现所述N*N个地理区块在世界电子地图中的分布状况的直角坐标系，包括：建立一个用于反映世界电子地图中涵盖子午线以东及赤道以北的所有地理区块映射到平面形成的网格的坐标信息的直角坐标系；所述直角坐标系中的X轴体现世界电子地图中的经度与X轴坐标的变化关系；所述直角坐标系中的Y轴体现世界电子地图中的纬度与Y轴坐标的变化关系。

进一步，所述通过泥浆制备程序进行泥浆的制备，得到用于钻孔固定的泥浆，包括：

分别进行膨润土浆液、粘土浆液的制备；

将膨润土浆液、粘土浆液进行混合得到混合浆液；

向混合浆液中加入纯碱，搅拌均匀后进行超声分散，得到混合料；

向混合料中加入水调节混合料的水料比为60:30～40，得到用于钻孔固定的泥浆。

进一步，所述进行膨润土浆液的制备，包括：将膨润土：水按质量比为100:100～300的比例混合，在泥浆箱中搅拌均匀后存放发酵24～48h得到膨润土浆液。

进一步，所述进行粘土浆液的制备，包括：将粘土：水按质量比为100:200～250的比例混合，在泥浆箱中搅拌均匀得到粘土浆液。

进一步，所述粘土浆液的粘度18～20s，含砂率<5％。

进一步，所述超声分散的频率为55～60kHz，超声分散的时间为20～35min。

进一步，所述通过主控机对各连接模块的运行进行控制，包括：

生成至少两个独立的显示区域，用于分别显示不同的电路图区域，所述不同的电路图区域分别属于不同PLC的电路图；

选中其中一个电路图区域中的电路图或所述电路图中的功能块；

对所述功能块或电路图进行与其它电路图区域相关联的操作；

在所述操作是将所述选中的功能块连线到另一电路图区域中的功能块时，分别为所述不同PLC的电路图生成并配置一个网络功能块，并通过所述网络功能块为所述不同PLC创建网络连接。

进一步，所述进行与其它电路图区域相关联的操作为双向编程。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的适用于岩溶区的桩基施工系统在岩溶地基中施工桩基时，先挖孔形成桩孔，遇到桩端附近水平岩溶极为发育的情况时进行标注，在施工时进行避开，改变桩基施工路线，进而实现桩基施工的操作的简化，避开溶洞区域；通过钻孔固定模块进行钻孔形成的圆柱形通道的表面的泥浆涂覆，钻孔通道表面更加光滑，减少土壤的脱落，进行桩基施工更加方便。本发明提供的适用于岩溶区的桩基施工系统结构简单，能够实现溶洞的准确探测，实现桩基施工的方便性的提升。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1是本发明实施例提供的适用于岩溶区的桩基施工系统结构框图。

图2是本发明实施例提供的适用于岩溶区的桩基施工方法流程图。

图3是本发明实施例提供的通过地理信息获取程序进行岩溶区的地理信息的获取流程图。

图4是本发明实施例提供的通过泥浆制备程序进行泥浆的制备，得到用于钻孔固定的泥浆流程图。

图5是本发明实施例提供的通过主控机对各连接模块的运行进行控制流程图。

图中：1、地理信息获取模块；2、钻孔位置选择模块；3、钻孔模块；4、泥浆制备模块；5、中央控制模块；6、钻孔固定模块；7、溶洞探测模块；8、施工信息获取模块；9、施工路线规划模块；10、存储与显示模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于岩溶区的桩基施工系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的适用于岩溶区的桩基施工系统包括：

地理信息获取模块1，与中央控制模块5连接，用于通过地理信息获取程序进行岩溶区的地理信息的获取；

钻孔位置选择模块2，与中央控制模块5连接，用于通过钻孔位置选择程序依据获取的岩溶区的地理信息进行钻孔位置的选择，确定钻孔位置；

钻孔模块3，与中央控制模块5连接，用于通过钻孔机在确定的钻孔位置进行向下垂直钻孔，得到圆柱形通道；

泥浆制备模块4，与中央控制模块5连接，用于通过泥浆制备程序进行泥浆的制备，得到用于钻孔固定的泥浆；

中央控制模块5，与地理信息获取模块1、钻孔位置选择模块2、钻孔模块3、泥浆制备模块4、钻孔固定模块6、溶洞探测模块7、施工信息获取模块8、施工路线规划模块9、存储与显示模块10连接，用于通过主控机对各连接模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行；

钻孔固定模块6，与中央控制模块5连接，用于通过钻孔固定程序在钻孔得到的圆柱形通道表面进行泥浆涂覆，通过凝固的泥浆对钻孔形成的圆柱形通道进行固定；

溶洞探测模块7，与中央控制模块5连接，用于通过溶洞探测器在圆柱形通道中移动进行溶洞探测，得到溶洞探测结果；

施工信息获取模块8，与中央控制模块5连接，用于通过施工信息获取程序进行施工信息的获取；

施工路线规划模块9，与中央控制模块5连接，用于通过施工路线规划程序依据获取的施工信息与溶洞探测结果进行施工路线的规划，得到施工路线；

存储与显示模块10，与中央控制模块5连接，用于通过存储器进行施工路线的存储以及通过显示器进行施工信息、溶洞探测结果、施工路线的显示。

如图2所示，本发明实施例提供的适用于岩溶区的桩基施工方法包括以下步骤：

S101，通过地理信息获取模块利用地理信息获取程序进行岩溶区的地理信息的获取；通过钻孔位置选择模块利用钻孔位置选择程序依据获取的岩溶区的地理信息进行钻孔位置的选择，确定钻孔位置；

S102，通过钻孔模块利用钻孔机在确定的钻孔位置进行向下垂直钻孔，得到圆柱形通道；通过泥浆制备模块利用泥浆制备程序进行泥浆的制备，得到用于钻孔固定的泥浆；

S103，通过中央控制模块利用主控机对各连接模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行；通过钻孔固定模块利用钻孔固定程序在钻孔得到的圆柱形通道表面进行泥浆涂覆，通过凝固的泥浆对钻孔形成的圆柱形通道进行固定；

S104，通过溶洞探测模块利用溶洞探测器在圆柱形通道中移动进行溶洞探测，得到溶洞探测结果；通过施工信息获取模块利用施工信息获取程序进行施工信息的获取；

S105，通过施工路线规划模块利用施工路线规划程序依据获取的施工信息与溶洞探测结果进行施工路线的规划，得到施工路线；

S106，通过存储与显示模块利用存储器进行施工路线的存储以及通过显示器进行施工信息、溶洞探测结果、施工路线的显示。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

本发明实施例提供的适用于岩溶区的桩基施工方法如图2所示，如图3所示，本发明实施例提供的通过地理信息获取程序进行岩溶区的地理信息的获取，包括：

S201，将世界电子地图的面积等分为N*N个地理区块，并建立用于体现所述N*N个地理区块在世界电子地图中的分布状况的直角坐标系；

S202，根据所述直角坐标系中的各个网格坐标与所述世界电子地图中各个地理区块的一一对应关系构建网格坐标及地理信息存储地址索引表；

S203，在接收到包含经纬度数据的地理信息获取请求时，将所述地理信息获取请求中的经纬度数据转换为直角坐标系中的网格坐标；

S204，确定所述直角坐标系中所述网格坐标所对应到的世界电子地图中的地理区块；

S205，读取数据库中所述地理区块所对应的地理区域的概况信息；

S206，将所述地理区域的概况信息反馈至客户端。

本发明实施例提供的建立用于体现所述N*N个地理区块在世界电子地图中的分布状况的直角坐标系，包括：建立一个用于反映世界电子地图中涵盖子午线以东及赤道以北的所有地理区块映射到平面形成的网格的坐标信息的直角坐标系；所述直角坐标系中的X轴体现世界电子地图中的经度与X轴坐标的变化关系；所述直角坐标系中的Y轴体现世界电子地图中的纬度与Y轴坐标的变化关系。

本发明实施例提供的将所述地理信息获取请求中的经纬度数据转换为直角坐标系中的网格坐标，包括：进行经纬度-网格坐标转换的构建，所述经纬度-网格坐标转换为：

X＝1+int[(a+180)×N/360]；

Y＝1+int[(b+90)×N/180]；

其中，a表示所述地理信息获取请求中的经度数据；

X表示所述经度数据对应于所述直角坐标系的网格在X轴的坐标值；

b表示所述地理信息获取请求中的纬度数据；

Y表示所述纬度数据对应于所述直角坐标系的网格在Y轴的坐标值；

N表示所述直角坐标系中的网格坐标在X轴或Y轴上的最大坐标值；

int为将数值向下取整为最接近的整数的函数。

实施例2

本发明实施例提供的适用于岩溶区的桩基施工方法如图2所示，本发明实施例提供的通过钻孔位置选择程序依据获取的岩溶区的地理信息进行钻孔位置的选择，确定钻孔位置包括：

(1)基于获取的岩溶区的地理信息，分析影响岩溶区施工安全性与价格的多种影响因素的相关性，选择N个相应种类影响因素作为影响岩溶区施工安全性与价格的自变量向量；

(2)根据自变向量，以及前期收集的岩溶区的地理信息，利用支持向量机原理建立影响因素向量与岩溶区施工安全性与价格之间的隐式函数依赖关系；

(4)在勘探范围内，未钻孔位置随机初始化多个虚拟钻孔孔，根据已有钻孔参数选用适合施工范围的、优选的参数插值方法进行插值；

(5)对随机初始化的多个钻孔优选迭代若干轮，并通过隐式函数依赖关系计算出每个虚拟钻孔的岩溶区施工安全性与价格，取综合最优值即为确定的钻孔位置。

实施例3

本发明实施例提供的适用于岩溶区的桩基施工方法如图2所示，本发明实施例提供的通过钻孔机在确定的钻孔位置进行向下垂直钻孔，得到圆柱形通道包括：

通过钻孔机在确定的钻孔位置获取相应的钻孔参数，并根据所述钻孔参数获取钻孔编码；检测所述钻孔编码与预设编码是否匹配；当所述钻孔编码与所述钻孔位置的预设编码匹配时，调取与所述钻孔编码对应的钻带，并根据所述钻带运行钻孔机进行钻孔。

实施例4

本发明实施例提供的适用于岩溶区的桩基施工方法如图2所示，如图4所示，本发明实施例提供的通过泥浆制备程序进行泥浆的制备，得到用于钻孔固定的泥浆，包括：

S301，分别进行膨润土浆液、粘土浆液的制备；

S302，将膨润土浆液、粘土浆液进行混合得到混合浆液；

S303，向混合浆液中加入纯碱，搅拌均匀后进行超声分散，得到混合料；

S304，向混合料中加入水调节混合料的水料比为60:30～40，得到用于钻孔固定的泥浆。

本发明实施例提供的进行膨润土浆液的制备，包括：将膨润土：水按质量比为100:100～300的比例混合，在泥浆箱中搅拌均匀后存放发酵24～48h得到膨润土浆液。

本发明实施例提供的进行粘土浆液的制备，包括：将粘土：水按质量比为100:200～250的比例混合，在泥浆箱中搅拌均匀得到粘土浆液。

本发明实施例提供的粘土浆液的粘度18～20s，含砂率<5％。

本发明实施例提供的超声分散的频率为55～60kHz，超声分散的时间为20～35min。

实施例5

本发明实施例提供的适用于岩溶区的桩基施工方法如图2所示，如图5所示，本发明实施例提供的通过主控机对各连接模块的运行进行控制，包括：

S401，生成至少两个独立的显示区域，用于分别显示不同的电路图区域，所述不同的电路图区域分别属于不同PLC的电路图；

S402，选中其中一个电路图区域中的电路图或所述电路图中的功能块；

S403，对所述功能块或电路图进行与其它电路图区域相关联的操作；

S404，在所述操作是将所述选中的功能块连线到另一电路图区域中的功能块时，分别为所述不同PLC的电路图生成并配置一个网络功能块，并通过所述网络功能块为所述不同PLC创建网络连接。

本发明实施例提供的进行与其它电路图区域相关联的操作为双向编程。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。