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龙图腾网恭喜中交四航局第七工程有限公司申请的专利一种接杆式水泥搅拌桩的施工实时监测系统及控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119287996B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411836482.4，技术领域涉及：E02D33/00；该发明授权一种接杆式水泥搅拌桩的施工实时监测系统及控制方法是由史悦洋;仝宗良;伍先波;李猛;杨鹏;余伟;骆汉新;蔡庆恩;刘森;邬毅亮设计研发完成，并于2024-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种接杆式水泥搅拌桩的施工实时监测系统及控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种接杆式水泥搅拌桩的施工实时监测系统及控制方法，所述系统包括但不限于钻杆监测模块、数据采集模块、数据处理模块和实时反馈控制模块，通过获取施工技术参数的实时数据进而判断接杆式水泥搅拌桩施工质量是否达到预期要求，从而实现对施工设备的实时反馈控制；所述方法包括但不限于通过工艺性成桩试验确定监测数据之间的函数关系、接杆时的轴线一致性监测、钻杆下钻或提升时的深度、速度和转速监测及控制、钻杆喷浆时的水泥掺量监测和控制、桩身质量评价；本发明对于接杆式水泥搅拌桩可能出现的桩长不足、水泥掺量不足、桩身均匀性差和各段钻杆轴线不一致等施工质量问题实现实时监测并及时调整施工技术参数进而控制施工质量。

本发明授权一种接杆式水泥搅拌桩的施工实时监测系统及控制方法在权利要求书中公布了：1.一种接杆式水泥搅拌桩的施工实时监测系统的控制方法，其特征在于，通过监测系统来实现控制，所述监测系统包括钻杆监测模块、数据采集模块、数据处理模块和实时反馈控制模块；所述钻杆监测模块包括测斜传感器、倾角数据传输装置、测距传感器、深度数据传输装置、钻杆转速传感器、转速数据传输装置、水泥掺量传感器和水泥掺量数据传输装置；其中，所述测斜传感器布设于初始段钻杆和接长段钻杆的表面；所述初始段钻杆为接杆式水泥搅拌桩在下钻过程中的第一节钻杆，所述接长段钻杆的首端与所述初始段钻杆的尾端紧密连接，或者两个所述接长段钻杆之间首尾相接；所述倾角数据传输装置的输入端和输出端均通过无线通信技术分别与所述测斜传感器和所述数据采集模块连接，用于获取所述测斜传感器采集的初始段钻杆和接长段钻杆的倾角数据；所述测距传感器布设于初始段钻杆端部附近；所述深度数据传输装置的输入端和输出端均通过无线通信技术分别与所述测距传感器和所述数据采集模块连接，用于获取所述测距传感器采集的初始段钻杆端部的深度数据；所述转速数据传输装置的输入端和输出端均通过无线通信技术分别与所述钻杆转速传感器和所述数据采集模块连接，用于获取所述钻杆转速传感器采集的钻杆转速数据，其中，所述钻杆转速传感器安装于水泥搅拌桩机上；所述水泥掺量传感器布设于初始段钻杆的表面；所述水泥掺量数据传输装置的输入端和输出端均通过无线通信技术分别与所述水泥掺量传感器和所述数据采集模块连接，用于获取所述水泥掺量传感器采集的水泥土电阻率数据；所述数据采集模块用于接收包括所述钻杆监测模块输出的数据，包括初始段钻杆和接长段钻杆的倾角数据、初始段钻杆端部的深度数据和水泥土电阻率数据，并将其发送至所述数据处理模块；所述数据处理模块包括数据预处理单元、数据存储单元、数据分析单元和信号输出单元；所述数据预处理单元用于对原始数据进行滤波、归一化处理；所述数据存储单元用于存储数据；所述数据分析单元用于对预处理后的数据进行运算从而获得相应的施工技术参数，包括根据初始段钻杆和接长段钻杆的倾角数据获取接杆式水泥搅拌桩垂直度和各段钻杆轴线一致性指标、根据初始段钻杆端部深度数据获取接杆式水泥搅拌桩深度和钻杆竖向位移速度、根据水泥土电阻率数据获取水泥掺量，随后将这些施工技术参数与相应的设计控制值进行对比，实时判断接杆式水泥搅拌桩施工质量是否达到预期要求并生成反馈控制信号；所述信号输出单元用于将反馈控制信号传输至所述实时反馈控制模块；所述实时反馈控制模块用于根据反馈控制信号对施工设备进行控制，包括报警器、变频喷浆泵和水泥搅拌桩机；其中，所述报警器安装于所述水泥搅拌桩机上，所述水泥搅拌桩机通过水泥浆输送管与水泥浆池连接，并通过安装在所述水泥浆输送管上的所述变频喷浆泵用于泵送水泥浆；所述控制方法包括以下步骤：S100、通过工艺性成桩试验确定监测数据之间的函数关系：接杆式水泥搅拌桩正式施工前需选择具有代表性的接杆式水泥搅拌桩开展工艺性成桩试验，根据试验实测结果确定监测数据之间的函数关系，包括水泥掺量Wc与无侧限抗压强度Qu的函数关系、所述水泥掺量传感器采集的水泥土电阻率Rc与水泥掺量Wc的函数关系、泵送压力Pc与水泥浆体积流量Qc的函数关系；其中，水泥掺量Wc与无侧限抗压强度Qu的函数关系如下表达式所示： Q u =k1·Wc+b1其中，k1、b1都为拟合常数；水泥掺量传感器采集的水泥土电阻率Rc与水泥掺量Wc的函数关系如下表达式所示： W c =k2·Rc+b2其中，k2、b2都为拟合常数；泵送压力Pc与水泥浆体积流量Qc的函数关系如下表达式所示： P c =k3·Qc+b3其中，k3、b3都为拟合常数；S200、接杆时的轴线一致性监测：接杆施工期间可能存在各段钻杆轴线不一致的问题，通过安装于各段钻杆上的所述测斜传感器开展钻杆轴线一致性监测，实时监测所述初始段钻杆和所有所述接长段钻杆在下钻过程中的倾角变化；倾角α为各段钻杆的轴线与竖直轴线的夹角，相邻钻杆节段的倾角差Δαn满足以下表达式： Δα n =|αn-αn-1|≤[Δαn]其中，αn为第n根钻杆的倾角，αn-1为第n-1根钻杆的倾角，[Δαn]为相邻钻杆节段倾角差限值；当所述数据处理模块经过数据分析后判断相邻钻杆节段的倾角差Δαn未满足要求时，通过所述实时反馈控制模块将指令传递至报警器并触发警报；S300、钻杆下钻或提升时的深度、速度和转速监测及控制：所述测距传感器采集的钻杆竖向位移数据用于确定钻杆端部所处的深度，并根据深度随时间的变化曲线获得钻杆竖向移动速度vm；所述钻杆转速传感器用于监测钻杆转速rm；根据接杆式水泥搅拌桩的桩身均匀性要求，桩身深度范围内任一点的搅拌次数Nm满足如下表达式： 其中，dl为搅拌叶片宽度，Nl为搅拌叶片总个数，βl为搅拌叶片与搅拌轴的垂直夹角，rm为钻杆转速，vm为钻杆竖向移动速度，[Nm]为搅拌次数限值；所述搅拌叶片位于所述初始段钻杆或所述接长段钻杆的外表面；当所述数据处理模块经过数据分析后判断竖向移动速度vm和钻杆转速rm偏离预期值时，通过所述实时反馈控制模块将指令传递至所述水泥搅拌桩机并根据实时监测数据及时调整钻杆竖向移动速度vm和钻杆转速rm；S400、钻杆喷浆时的水泥掺量监测和控制：对于采取n次喷浆的接杆式水泥搅拌桩施工工艺，每次喷浆都要求水泥掺量增量为Wc0n，其中Wc0为该接杆式水泥搅拌桩的设计水泥掺量值；喷浆过程中通过所述水泥掺量传感器实时记录水泥浆电阻率Rc值并换算为水泥掺量Wc；当第x次喷浆后实测水泥掺量Wc偏离预期值Wc0·xn时，对于此时的水泥掺量偏差量ΔWc，需调整第x+1次喷浆时的泵送压力Pc进而实现对水泥掺量Wc的纠偏，此时泵送压力的调整幅度为ΔPc，则水泥掺量偏差量ΔWc与附加泵送压力ΔPc的关系满足以下表达式： 其中，ms为本次喷浆范围内土的质量，T为本次喷浆所用的时间；μ为水泥浆的水灰比，ρcw为水泥浆的密度；根据所述数据处理模块计算附加泵送压力ΔPc，通过所述实时反馈控制模块将指令传递至变频喷浆泵，调整泵送压力Pc从而实现对水泥掺量Wc的监测和纠偏控制；S500、桩身质量评价：根据桩身无侧限抗压强度实测值Qu1与预期值Qu0的对比来开展桩身质量评价，由步骤S400得到各个喷浆段的水泥掺量实测值，换算得到各个喷浆段的无侧限抗压强度实测值，再通过加权平均算法得到单桩的无侧限抗压强度实测值Qu1；采用强度指标评分Ps对桩身质量进行评价，强度指标评分Ps满足以下表达式： 根据实际工程要求确定强度指标评分Ps的合格标准，进而根据接杆式水泥搅拌桩的强度指标评分Ps实测值对该桩的桩身质量进行评价。

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