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在流砂和涌水的地层开挖人工挖孔桩时极易导致坍孔,再加之孔内抽水,会导致水流砂涌,使井下孔壁导致坍塌,不仅给挖孔桩施工带来难度,并且会危及挖孔桩工程质量和施工安全。因此,降水和堵砂将是施工中最突出的两大问题,在没有做好降水和堵砂措施时,应停止施工。
人工挖孔桩在遇到流砂和涌水状况下,为保证挖孔桩工程质量和施工安全,应根据流砂、涌水的实际状况,有针对性的编制相应的专项解决方案。
流砂和涌水区域挖孔桩施工可采用下述措施:
1、施工时必须对照地质报告,根据地下水流向和流砂厚度,采用合适的施工顺序,并间隔交替循环施工——总的施工原则是按先易后难依次进行,合理组织安排,在流砂层较薄地段先行施工,并采用对周边桩孔同步抽排水,以减少挖孔内的涌水量,形成环状或带状集水排水井,逐渐疏干地下水。
2、本地下水量较小、流砂状况较轻时,有效的措施是缩短循环开挖深度(施工规范容许每节护壁的高度可减少到300~500mm),缩短孔壁暴露时间,增长孔径600~800mm。在挖孔的同步,用土袋逐渐堆筑孔壁,形成井孔的外壁,并保证桩孔尺寸满足设计规定,然后及时浇筑护壁混凝土。
3、本地下水量较大、砂层较厚(一般不小于2m以上时),流砂状况严重时,应查明地下水的流向,在其上流区段24小时持续进行降水排水,让孔桩场地的地下水位形成一种整体下降的“水位漏斗”。其挖掘桩孔环节和做法如下:
(1)充足地做好施工准备和应急准备工作。
(2)迅速挖掘砂土层,挖掘时每节护壁的高度减少到300~500mm,增大孔径400~500mm,准备某些水泥、生石灰粉和掺适量砂、石的拌合物迅速填实,使在井孔四周(增大的200~250mm孔壁范畴)形成止水层,必要时可采用钢套筒(规定进一步孔底200mm左右),钢套筒直径为工程桩直径加混凝土护壁厚度,钢套筒钢板厚度不少于4mm。同步将原设计混凝土护壁厚度增长100mm,
以有效地提高施工安全性。做法可参见附图所示。
(3)迅速进行护壁模板支模施工,然后迅速进行护壁混凝土浇筑(宜在混凝土混合料中加入一定比例的速凝剂),并及时振捣密实。
(4)在拌合物止水层(壁厚增大200~250mm范畴)中,沿四周按间距100mm斜向打入φ16长等于3倍护壁高(300~500mm)的钢筋,起到支撑孔壁的作用,以防挖掘施工第二道混凝土护壁时坍孔。
(5)穿越流砂层及淤泥层时混凝土护壁的配筋做法参见附图所示。
(6)护壁混凝土强度级别不不不小于C30,并规定留置混凝土试块以备实验。
二、施工质量安全措施
在含地下水砂层厚度大,含水量丰富,且承压水头较高的状况下,如果降水措施不力,不仅影响工程质量,同步还危及施工安全,因此施工降水措施是核心。根据含水砂层埋藏条件和挖孔作业面井底疏干的规定,降水措施如下:
1、一般做法是:一次性在区域内布设若干桩孔同步施工,桩孔自身作为降水井,施工时进行同步降水排水。
2、对深度不大的挖孔桩,可在场地四周合理布置管井降水排水;在基本平面占地较大时,可增长降水管井的排数,一般即可达到降水目的。
3、挖井施工时应注意事项
(1)开挖土层过程中,在距揭发含水层顶层土时,即要注意小心少量开挖,边挖边用钢筋向下通孔探测,让下部承压水水位压力经孔道释放,避免意外承压水忽然挤开顶层土而导致安全事故。
(2)井上人员应加强与井下作业人员进行通话联系,并置备充足的水泵等排水器具及时加大抽水强度。
(3)灌注浇筑桩芯混凝土前,先投入同种类的干水泥将井内少量积水吸干,如井底积水疏干有困难或水位上升每5分钟内超过200mm时,必须采用导管水下灌注法浇筑桩身混凝土。
(4)地表排水渠道要封闭,保证排水流畅,排出区域外尽量远的沟渠或河道内,避免排水回渗。
(5)充足根据以往施工经验和结合现场地质勘察报告分析,针对也许浮现的问题采用相应的应急措施,以保证工程质量和施工安全。
(6)对挖空桩施工难以进行,或不能保证工程质量和施工安全时,应联系建设方或设计方更改挖空桩基本设计方案。
附图:
永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式
-11-07 来源:internet 浏览:504
主流的伺服电机位置反馈元件涉及增量式编码器,绝对式编码器,正余弦编码器,旋转变压器等。为支持永磁交流伺服驱动的矢量控制,这些位置反馈元件就必须可觉得伺服驱动器提供永磁交流伺服电机的永磁体磁极相位,或曰电机电角度信息,为此当位置反馈元件与电机完毕定位安装时,就有必要调节好位置反馈元件的角度检测相位与电机电角度相位之间的互相关系,这种调节可以称作电角度相位初始化,也可以称作编码器零位调节或对齐。下面列出了采用增量式编码器,绝对式编码器,正余弦编码器,旋转变压器等位置反馈元件的永磁交流伺服电机的传感器检测相位与电机电角度相位的对齐方式。
 
增量式编码器的相位对齐方式
 
在此讨论中,增量式编码器的输出信号为方波信号,又可以分为带换相信号的增量式编码器和一般的增量式编码器,一般的增量式编码器具有两相正交方波脉冲输出信号A和B,以及零位信号Z;带换相信号的增量式编码器除具有ABZ输出信号外,还具有互差120度的电子换相信号UVW,UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位,或曰电角度相位之间的对齐措施如下: 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
; 
; 
,一边观测编码器U相信号跳变沿,和Z信号,直到Z信号稳定在高电平上(在此默认Z信号的常态为低电平),锁定编码器与电机的相对位置关系; 
,撒手后,若电机轴每次自由答复到平衡位置时,Z信号都能稳定在高电平上,则对齐有效。
 撤掉直流电源后,验证如下: 
; 
,编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重叠,编码器的Z信号也出目前这个过零点上。 
上述验证措施,也可以用作对齐措施。 
需要注意的是,此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐,由于电机的U相反电势,与UV线反电势之间相差30度,因而这样对齐后,增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐,而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致,因此此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 
有些伺服公司****惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐,为达到此目的,可以: 
,然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线; 
,就可以近似得到电机的U相反电势波形; 
,调节编码器转轴与电机轴的相对位置,或者编码器外壳与电机外壳的相对位置; 
,一边观测编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点,最后使上升沿和过零点重叠,锁定编码器与电机的相对位置关系,完毕对齐。 
由于一般增量式编码器不具有UVW相位信息,而Z信号也只能反映一圈内的一种点位,不具有直接的相位对齐潜力,因而不作为本讨论的话题。 
绝对式编码器的相位对齐方式 
绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言,差别不大,其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。初期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平,运用此电平的
0和1的翻转,也可以实现编码器和电机的相位对齐,措施如下:
 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
; 
; 
,一边观测最高计数位信号的跳变沿,直到跳变沿精确出目前电机轴的定向平衡位置处,锁定编码器与电机的相对位置关系; 
,撒手后,若电机轴每次自由答复到平衡位置时,跳变沿都能精确复现,则对齐有效。 
此类绝对式编码器目前已经被采用EnDAT,BiSS,Hyperface等串行合同,以及日系专用串行合同的新型绝对式编码器广泛取代,因而最高位信号就不符存在了,此时对齐编码器和电机相位的措施也有所变化,其中一种非常实用的措施是运用编码器内部的EEPROM,存储编码器随机安装在电机轴上后实测的相位,具体措施如下: 
,即固结编码器转轴与电机轴,以及编码器外壳与电机外壳; 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
,并存入编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中; 
。 
由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向,因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就相应电机电角度的-30度相位。此后,驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差,并根据电机极对数进行必要的换算,再加上
-30度,就可以得到该时刻的电机电角度相位。 
这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现,日系伺服的编码器相位之因此不便于最后顾客直接调节的主线因素就在于不肯向顾客提供这种对齐方式的功能界面和操作措施。这种对齐措施的一大好处是,只需向电机绕组提供拟定相序和方向的转子定向电流,无需调节编码器和电机轴之间的角度关系,因而编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上,且无需精细,甚至简朴的调节过程,操作简朴,工艺性好。 
如果绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM,又没有可供检测的最高计数位引脚,则对齐措施会相对复杂。如果驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示,则可以考虑: 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
; 
; 
,使显示的单圈绝对位置值充足接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应相应的单圈绝对位置点,锁定编码器与电机的相对位置关系; 
,撒手后,若电机轴每次自由答复到平衡位置时,上述折算位置点都能精确复现,则对齐有效。 
如果顾客连绝对值信息都无法获得,那么就只能借助原厂的专用工装,一边检测绝对位置检测值,一边检测电机电角度相位,运用工装,调节编码器和电机的相对角位置关系,将编码器相位与电机电角度相位互相对齐,然后再锁定。这样一来,顾客就更加无从自行解决编码器的相位对齐问题了。 
个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的措施,简朴,实用,适应性好,便于向顾客开放,以便顾客自行安装编码器,并完毕电机电角度的相位整定。 
正余弦编码器的相位对齐方式 
一般的正余弦编码器具有一对正交的sin,cos1Vp-p信号,相称于方波信号的增量式编码器的AB正交信号,每圈会反复许许多多种信号周期,例如2048等;以及一种窄幅的对称三角波Index信号,相称于增量式编码器的Z信号,一圈一般浮现一种;这种正余弦编码器实质上也是一种增量式编码器。另一种正余弦编码器除了具有上述正交的sin、cos信号外,还具有一对一圈只浮现一种信号周期的互相正交的1Vp-p的正弦型C、D信号,如果以C信号为sin,则D信号为cos,通过sin、cos信号的高倍率细分技术,不仅可以使正余弦编码器获得比原始信号周期更为细密的名义检测辨别率,例如2048线的正余弦编码器经2048细分后,就可以达到每转400多万线的名义检测辨别率,目前诸多欧美伺服厂家都提供此类高辨别率的伺服系统,而国内厂家尚不多见;此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号通过细分后,还可以提供较高的每转绝对位置信息,例如每转2048个绝对位置,因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。 
采用这种编码器的伺服电机的初始电角度相位对齐方式如下: 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
; 
; 
,一边观测C信号波形,直到由低到高的过零点精确出目前电机轴的定向平衡位置处,锁定编码器与电机的相对位置关系; 
,撒手后,若电机轴每次自由答复到平衡位置时,过零点都能精确复现,则对齐有效。 
撤掉直流电源后,验证如下: 
; 
,编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重叠。 
这种验证措施,也可以用作对齐措施。 
此时C信号的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 
如果想直接和电机电角度的0度点对齐,可以考虑: 
,然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线; 
,就可以近似得到电机的U相反电势波形; 
; 
,一边观测编码器的C相信号由低到高的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点,最后使2个过零点重叠,锁定编码器与电机的相对位置关系,完毕对齐。 
由于一般正余弦编码器不具有一圈之内的相位信息,而Index信号也只能反映一圈内的一种点位,不具有直接的相位对齐潜力,因而在此也不作为讨论的话题。 
如果可接入正余弦编码器的伺服驱动器可觉得顾客提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息,则可以考虑: 
,U入,V出,将电机轴定向至一种平衡位置; 
、D信号中获取的单圈绝对位置信息;
 ; 
,使显示的绝对位置值充足接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应相应的绝对位置点,锁定编码器与电机的相对位置关系; 
,撒手后,若电机轴每次自由答复到平衡位置时,上述折算绝对位置点都能精确复现,则对齐有效。 
此后可以在撤掉直流电源后,得到与前面基本相似的对齐验证效果:
 ;
 ,验证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重叠。