基于数智孪生一体化的智能化复合桩施工系统的制作方法

本发明涉及一种复合地基施工系统。

背景技术：

1、在传统桩基施工过程中，桩基的质量控制主要依赖于经验丰富的工程师和人工检测。这种方式通常涉及到施工现场的详细地质勘查和设计计算，并且根据这些设计图纸和标准进行施工。虽然这一过程在理论上可以保证施工的质量，但在实际操作中却存在诸多挑战。特别是在复杂的地质条件下，设计假设与实际情况的偏差可能会对桩基的质量产生重大影响。此外，施工过程中的每一个细节，如桩的打入深度、施工位置、桩的长度和直径等，均需要严格监控，而这往往难以完全依靠人工检测来实现。

2、劲性复合桩作为一种新型的桩基技术，近年来逐渐受到重视。劲性复合桩结合了传统桩基技术的优势和现代工程技术的发展，特别是在处理复杂地质条件下表现出了较大的优势。这种桩基技术通常由两部分组成：一是复合桩的核心部分，通常是高强度的钢管或预应力混凝土桩，二是外围的软土或填土层，这种设计可以有效提升桩基的承载力和稳定性。劲性复合桩的使用可以显著提高地基的整体承载能力，特别是在软土地基或不均匀地基条件下。

3、然而，劲性复合桩的施工过程中也存在一定的技术挑战。首先，这种桩基技术需要对桩体的设计和施工细节进行精确控制，以确保复合桩的每一部分都能达到预期的性能标准。在传统的施工过程中，这些细节往往难以通过人工检测完全保证，从而影响整体的施工质量。其次，劲性复合桩的施工过程可能涉及到多种施工工艺，如桩体的打入、混凝土的浇筑以及桩身的预应力处理等，每一个环节都需要严格的质量控制。

4、随着科技的发展，数智孪生技术的出现为桩基施工，尤其是劲性复合桩施工，带来了新的机遇。数智孪生技术通过创建施工现场的虚拟模型，能够实时模拟和优化实际施工过程。这种技术可以将施工现场的物理环境和施工过程数字化，实现对施工过程的实时监控和数据分析。通过将各类实时数据整合到虚拟模型中，工程师可以在虚拟环境中进行操作模拟，预测施工中可能出现的问题，并调整施工策略以优化施工质量。

5、尽管数智孪生技术在桩基施工中的应用展现了巨大的潜力，但现有的技术方案仍然存在一些不足之处。当前的数智孪生技术在将虚拟模型与实际施工过程无缝对接方面尚未形成系统化的解决方案。例如，如何将各种实时数据准确地整合到虚拟模型中，以及如何在施工过程中动态调整和优化操作，仍然是技术难题。此外，数字模型与实际施工情况的一致性也需要进一步验证，以确保施工质量的全面提升。

6、总体而言，劲性复合桩的应用虽然在提升桩基质量和承载能力方面具有显著优势，但传统施工方法中的质量控制问题依然存在。数智孪生技术的引入为解决这些问题提供了新的方向，但现有的技术方案尚未完全解决实时监控、操作优化和质量保障等方面的挑战。未来，需要一种全面的、一体化的智能化施工系统，将数智孪生技术与劲性复合桩施工过程中的各个环节有效整合，以实现桩基施工质量和效率的全面提升。这不仅能够弥补传统方法中的不足，还能够推动桩基施工技术的发展，带来更加智能化的施工方式。

7、现有桩基施工无法在施工过程中实时获取施工状态、已施工实体质量情况，无法前瞻性预测后续施工问题，及时调整。现有桩基施工不够智能、系统、动态。现有技术中的高喷、干湿搅拌水泥土施工无法控制水灰比。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种通过数智孪生技术，配合定制设备及相应施工工艺，使桩基施工更具前瞻性和系统性，提高实体质量并在施工中完成实体质量检测的基于数智孪生一体化的智能化复合桩施工系统。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种基于数智孪生一体化的智能化复合桩施工系统，其特征是：包括传感器和监测设备、高喷干湿搅拌双通道触探反压水泥土一体机、超载稳压检测一体机；通过传感器实时收集和分析数据，并通过监测设备模拟施工过程、优化机械操作、调整后续材料型号及配比，能够提高施工过程的自动化和智能化水平，提高桩基实体的质量和可靠性。

4、所述高喷干湿搅拌双通道触探反压水泥土一体机，包括主电机带动的搅拌轴，搅拌轴上设置刀形叶片和螺旋叶片，刀形叶片位于螺旋叶片的上方，在搅拌轴中设置喷水管和喷粉管，喷水管、喷粉管的喷口位于螺旋叶片上；搅拌时采用多层螺旋叶片自攻反压，配合传感器设备在施工过程中获取扭矩及电流值，动态调整水灰比，通过搅拌机械的电流值来调节水灰比，当电流值较大时，增加水灰比；当电流值较小时，降低水灰比；并根据即时获取的扭矩、电流值，控制桩径、桩长、桩端进入持力层的深度；主电机高能量对水泥土桩体进行反压致密。

5、所述超载稳压检测一体机，自带稳压系统，包括压桩系统和抱桩系统，通过压桩和沉桩施工到达底部时的抱桩，可控桩压力和稳压复压时间，采用高压力，稳桩压桩力可稳定在6000-10000kn，配合传感器和监测设备，在施工过程中验证芯桩材料强度及水泥土或土体与水泥土提供的侧摩阻力和端阻力。

6、水灰比在0-0.8之间调整；水泥土最优含水率为16~22%。

7、本发明系统通过数智孪生技术，配合定制设备及相应施工工艺，使桩基施工更具前瞻性和系统性，提高实体质量并在施工中完成实体质量检测。主要功能为：数据模拟、干湿搅拌、反压致密、触探检测、数据反馈、动态调整、超载稳压、数据分析。适用于上部软土层，下部胶质沙砾层地质情况的地基处理、复合桩施工、复合地基施工。

8、本发明优点还在于：

9、提高施工自动化水平： 通过数智孪生技术和智能化设备的集成，系统能够自动调整施工参数和操作，显著提升施工过程的自动化水平，减少人为操作的干扰。

10、优化施工质量： 系统实时监控施工过程中的各项指标，并通过虚拟模型进行模拟和优化，能够有效提升桩基施工的质量和可靠性，减少施工缺陷。

11、提高施工效率： 通过高效的数据采集与处理、智能化的施工操作和实时优化建议，系统能够显著提高施工效率，缩短施工周期。

12、实现全面的质量检测： 系统在施工过程中和施工完成后进行全面的质量检测，能够及时发现并解决质量问题，确保桩基符合设计标准。

13、本发明的基于数智孪生的一体化、智能化复合桩复合地基施工系统，通过集成先进的传感器技术、高喷干湿搅拌双通道设备和超载稳压检测一体机，结合数智孪生技术，实现了桩基施工过程的全面智能化。该系统不仅提高了施工质量和效率，还能够在施工过程中完成实时检测和优化，具有广泛的应用前景和实际价值。

14、下面结合实施例对本发明作进一步说明。

技术特征：

1.一种基于数智孪生一体化的智能化复合桩施工系统，其特征是：包括传感器和监测设备、高喷干湿搅拌双通道触探反压水泥土一体机、超载稳压检测一体机；通过传感器实时收集和分析数据，并通过监测设备模拟施工过程、优化机械操作、调整后续材料型号及配比，能够提高施工过程的自动化和智能化水平，提高桩基实体的质量和可靠性。

2.根据权利要求1所述的基于数智孪生一体化的智能化复合桩施工系统，其特征是：所述高喷干湿搅拌双通道触探反压水泥土一体机，包括主电机带动的搅拌轴，搅拌轴上设置刀形叶片和螺旋叶片，刀形叶片位于螺旋叶片的上方，在搅拌轴中设置喷水管和喷粉管，喷水管、喷粉管的喷口位于螺旋叶片上；搅拌时采用多层螺旋叶片自攻反压，配合传感器设备在施工过程中获取扭矩及电流值，动态调整水灰比，通过搅拌机械的电流值来调节水灰比，当电流值较大时，增加水灰比；当电流值较小时，降低水灰比；并根据即时获取的扭矩、电流值，控制桩径、桩长、桩端进入持力层的深度；主电机高能量对水泥土桩体进行反压致密。

3.根据权利要求1所述的基于数智孪生一体化的智能化复合桩施工系统，其特征是：所述超载稳压检测一体机，自带稳压系统，包括压桩系统和抱桩系统，通过压桩和沉桩施工到达底部时的抱桩，可控桩压力和稳压复压时间，采用高压力，稳桩压桩力可稳定在6000-10000kn，配合传感器和监测设备，在施工过程中验证芯桩材料强度及水泥土或土体与水泥土提供的侧摩阻力和端阻力。

4.根据权利要求2所述的基于数智孪生一体化的智能化复合桩施工系统，其特征是：水灰比在0-0.8之间调整；水泥土最优含水率为16~22%。

技术总结本发明公开了一种基于数智孪生一体化的智能化复合桩施工系统，包括传感器和监测设备、高喷干湿搅拌双通道触探反压水泥土一体机、超载稳压检测一体机；通过传感器实时收集和分析数据，并通过监测设备模拟施工过程、优化机械操作、调整后续材料型号及配比，能够提高施工过程的自动化和智能化水平，提高桩基实体的质量和可靠性。本发明系统通过数智孪生技术，配合定制设备及相应施工工艺，使桩基施工更具前瞻性和系统性，提高实体质量并在施工中完成实体质量检测。技术研发人员：朱木森,李金光,武海坤,郑建华,王怀忠,姚海波,万志辉,邓亚光,沙焕焕受保护的技术使用者：江苏同劲芯建筑工程科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14