一种减小pc工法组合桩回收扰动的智能控制系统
技术领域
1.本发明涉及基坑工程技术领域，具体为一种减小pc工法组合桩回收扰动的智能控制系统。


背景技术：

2.pc工法桩是拉森桩与预制管桩结合使用形成组合桩，适用于基坑支护工程的支护结构。相对于传统的钻孔灌注桩和smw工法桩，pc工法桩作为一种可重复利用的绿色环保建材，具有质量可靠、止水效果好以及重复使用经济性好等诸多优点，受到基坑行业的重视和青睐。但pc工法组合桩回收过程中，pc工法组合桩中的预制管桩回收中会产生带土效应，环境影响差，施工现场的压力容器也存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种减小pc工法组合桩回收扰动的智能控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种减小pc工法组合桩回收扰动的智能控制系统，包括密封桩塞和吊运装置，密封桩塞顶部安装有振动锤，吊运装置通过吊绳与密封桩塞相连接，所述吊绳中部安装有传感器，桩塞顶部所述密封桩塞顶部通过注气管固定连接有控制箱，控制箱侧面分别安装有水泵和空压机，水泵和空压机均与控制箱相连接，控制箱侧面固定连接有传水管，传水管另一端连接有多个分水管，分水管的另一端均固定连接有可拆卸的桩外导管。
5.更进一步地，所述控制箱包括箱体，箱体侧壁分别安装有水阀和气阀，气阀一端与注气管相连接，气阀另一端固定连接有气压补偿控制器，气压补偿控制器另一端贯穿箱体后固定连接有输气管，输气管的另一端与空压机相连接，所述水阀与传水管相连接，水阀另一端固定连接有贯穿箱体的输水管，输水管另一端与水泵出水端相连接。
6.更进一步地，所述吊运装置内部设置有控制室，所述控制箱、水泵和空气机分别与控制室电性连接。
7.更进一步地，所述传感器可采用力传感器或速度传感器中的一种或两种组合。
8.更进一步地，所述吊运装置包括履带吊或打拔机的一种。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
10.该减小pc工法组合桩回收扰动的智能控制系统，通过控制室远程向控制箱发送指令，控制向预制管桩的上部空腔注气加压和向预制管桩外侧导管注入流体，并采用振动锤振动回收，降低坑外土体与管壁之间摩擦力的同时，也将预制管桩内的土体压入原桩位内，施工效率高，安全性高，环境效益好。
附图说明
11.图1为本发明的整体结构示意图；
12.图2为本发明的密封桩塞连接示意图；
13.图3为本发明的控制箱内部结构示意图；
14.图4为本发明的桩外导管分布结构示意图；
15.图5为本发明的密封桩塞结构示意图；
16.图6为本发明的密封桩塞内部示意图；
17.图7为本发明的转动棒结构示意图；
18.图8为本发明的第一气芯示意图。
19.图中：1、控制箱；101、箱体；102、水阀；103、气阀；104、气压补偿控制器；105、输气管；106、输水管；2、水泵；3、空压机；4、密封桩塞；401、上钢板；402、锁扣；403、加固气囊；404、螺杆；405、下钢板；406、密封橡胶圈；407、转动把；5、桩外导管；6、振动锤；7、吊运装置；8、控制室；9、传感器；10、预制管桩；11、传水管；12、分水管；13、注气管；14、转动棒；1401、螺母头；1402、主动锥齿轮；1403、螺纹棒；1404、从动锥齿轮；1405、限位杆；1406、移动板；1407、挤压杆；15、第一气芯结构；1501、气芯外壳；1502、内壳；1503、芯杆；1504、密封头；1505、顶块；1506、固定弹簧；16、第二气芯结构。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
23.应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
24.如图1-8所示，本发明提供一种技术方案：一种减小pc工法组合桩回收扰动的智能控制系统，包括密封桩塞4和吊运装置7，吊运装置7包括履带吊或打拔机的一种，密封桩塞4顶部安装有振动锤6，吊运装置7通过吊绳与密封桩塞4相连接，吊绳中部安装有传感器9，传感器9可采用力传感器或速度传感器中的一种或两种组合，桩塞顶部密封桩塞4顶部通过注气管13固定连接有控制箱1，控制箱1侧面分别安装有水泵2和空压机3，水泵2和空压机均与控制箱1相连接，控制箱1侧面固定连接有传水管11，传水管11另一端连接有多个分水管12，分水管12的另一端均固定连接有可拆卸的桩外导管5，吊运装置7内部设置有控制室8，控制箱1、水泵2和空气机3分别与控制室8电性连接。
25.控制箱1包括箱体101，箱体101侧壁分别安装有水阀102和气阀103，气阀103一端与注气管13相连接，气阀103另一端固定连接有气压补偿控制器104，气压补偿控制器104另
一端贯穿箱体101后固定连接有输气管105，输气管105的另一端与空压机3相连接，水阀102与传水管11相连接，水阀102另一端固定连接有贯穿箱体101的输水管106，输水管106另一端与水泵2出水端相连接。
26.密封桩塞4包括上钢板401和下钢板405，上钢板401和下钢板405之间设置有螺杆404，螺杆404为中空钢制构件，螺杆404顶部与注气管13相连接，螺杆404与上钢板401通过螺丝连接，螺杆404与下钢板405刚性连接，下钢板405上设有密封橡胶圈406，上钢板401和下钢板405之间还安装有加固气囊403，加固气囊403固定在螺杆404上，螺杆404上分别安装有第一气芯结构15和第二气芯结构16，第一气芯结构15位于加固气囊403中，第二气芯结构16位于下钢板405下方，上钢板401上安装有用于控制第一气芯结构15和第二气芯结构16开闭的两个开关结构。
27.第一气芯结构15和第二气芯结构16规格一致均包括气芯外壳1501，气芯外壳1501内部设有内壳1502，内壳1502两端呈开口状，内壳1502水平设置有芯杆1503，芯杆1503一端固定连接有密封头1504，芯杆1503另一端固定连接有顶块1505，内壳1502内壁上焊接有固定弹簧1506，固定弹簧1506一端固定在密封头1504上。
28.开关结构包括转动连接在上钢板401上的转动棒14，转动棒14底部均固定连接有主动锥齿轮1402，螺杆404外壁上转动连接有螺纹棒1403，螺纹棒1403上固定连接有与主动锥齿轮1402相适配的从动锥齿轮1404，螺纹棒1403上螺接有移动板1406，螺杆404外壁上固定连接有与限位杆1405，限位杆1405与移动板1406滑动连接，移动板1406底部一侧固定连接有挤压杆1407，加固气囊403和下钢板405均与转动棒14转动连接。
29.上钢板401直径大于预制管桩10直径，上钢板401与预制管桩10之间通过锁扣402相固定。
30.加固气囊403为加筋气囊，且加固气囊403直径大于预制管桩10内径。
31.螺杆404顶部对称焊接有转动把407，转动棒14顶部焊接有螺母头1401。
32.作为本发明的一个实施例，下面结合图1，介绍本发明的回收pc工法组合桩的控制系统。首先，结合图1，介绍回收pc工法组合桩的控制系统的结构构造与工作原理。该控制系统包括振动锤6、空压机3、水泵2、桩外导管5、控制箱1、密封桩塞4和控制室8七部分以及吊运装置7，控制室8为远程控制室8。振动锤6是提供振动动力的装置，振动锤6可选择电动振动锤6或者液压振动锤6中的一种，具体根据现场条件确定，振动锤6可连接夹具，夹具与密封桩塞4连接。空压机3是向预制管桩10上部空腔内和桩外导管5输入气体的装置，在通过振动锤6振动回收的过程中，通过空压机3向预制管桩10和桩外导管5上部注气加压，推动预制管桩10内的土体向下移动，并利用气压反力带动预制管桩10向上移动。水泵2是液体注入装置，通过向桩外导管5注水降低坑外土体与管壁摩擦力的装置，从而达到提高回收效率的目的。桩外导管5安装在预制管桩10外侧，对称形式布置，如图所示，可采用镀锌钢管或不锈钢钢管进行焊接，具体的数量根据现场土层性质来判断采用2～4根。控制箱1是控制空压机3和水泵2启闭的装置，内置气压补偿控制器104，能够自动调节气压至预设值，可以由远程控制室8远程控制，也可手动控制。密封桩塞4是密封装置，由气囊充气加压的方式密封桩内。远程控制室8是控制系统的核心，可以控制振动锤6和吊运设备，也可以远程控制控制箱1的运行。
33.本实施例的以下部分，结合图1，介绍本发明的回收pc工法组合桩的控制系统的操
作方法。第一步，pc工法桩的预制管桩10打入土体时，桩外侧预留导管，方便后续预制管桩10的回收，在本步骤中，桩外导管5可采用镀锌钢管或者不锈钢等材料，通过绑扎或焊接等方式随预制管桩10一并被打入土体。完成第一步，进入第二步。第二步，对pc工法桩进行回收时，定位在需要回收的预制管桩10上，将密封桩塞4、振动锤6依次固定预制管桩10管口部，准备振动回收。在本步骤中密封桩塞4是密封装置，如图所示。密封桩塞4中的上钢板401与预制管桩10口固定；加固气囊403在未充气状态下，可受挤压放入预制管桩10内；通过空压机3注气加压，使得加固气囊403膨胀变形，增大直径并充填预制管桩10；在的注气加压时，密封橡胶圈406在气压的作用下填充孔隙，进而形成桩内密封空腔。完成第二步，进入第三步。第三步，将预制管桩10、桩外导管5通过导管连接到控制箱1，控制箱1则分别与空压机3、水泵2连接。在本步骤中，控制箱1可根据指令控制空压机3和水泵2的启闭。完成第三步，进入第四步。第四步，远程控制室8远程操作控制箱1向预制管桩10空腔注气加压，或控制控制箱1向桩外导管5注入流体。在本步骤中，采用注气的方式推动预制管桩10内土体向下移动，并利用其反力推动预制管桩10向上移动；采用注水或注气的一种或两种组合降低预制管桩10外土体与管壁的摩擦力；控制箱1能切换桩外导管5与空压机3或水泵2的连接；远程控制室8与传感器9、控制箱1远程连接，通过观察传感器9的实时数据调整控制箱1的运行；具体加载气压参考值的计算公式如下：
[0034][0035]
式中，p
max
为注气加载气压的最大值，q
ski
为预制管桩10深入不同土层的桩侧极限摩阻力参考勘察报告或者相关规范，li为预制管桩10深入对应土层的长度，φ为预制管桩10的内径。完成第四步，进入第五步。第五步，振动锤6和吊运设备振动提桩。在第四步中，可预先将预制管桩10提出一定高度，方便机械设备安装。完成第五步，进入第六步。第六步为重复步骤，重复第二步～第五步，完成预制管桩10的回收。
[0036]
本系统能够远程控制预制管桩10的回收、空压机3和水泵2的启闭，能够提高预制管桩10回收效率，减小回收引起的带土效应，减小对环境的影响，提高了施工的安全性。
[0037]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。