塑料排水板施工智能控制系統(tǒng)初步研究

楊鋒

摘要：通過塑料排水板施工智能控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，改善軟基處理工程監(jiān)理工作環(huán)境，降低工程管理成本。

關(guān)鍵詞：塑料排水板智能控制系統(tǒng)管理成本

中圖分類號：TQ639.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0053-01

1塑料排水板的發(fā)明與使用

自塑料排水板20世紀(jì)80年代從日本引入我國以來，在軟基處理領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用，例如在鐵路、公路、機(jī)場、港口堆場、沿海灘涂開發(fā)等地基處理工程中得以廣泛應(yīng)用。

塑料排水板具有可批量生產(chǎn)、施工效率高、排水效果好、污染少等優(yōu)勢和特點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國每年生產(chǎn)和投入使用的塑料排水板達(dá)到50億米，處理軟土地基面積100km2。

2研究塑料排水板施工智能監(jiān)控系統(tǒng)的初衷

雖然塑料排水板具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)踐中也存在一些問題。由于塑料排水板的打設(shè)全部依靠專門的打設(shè)樁機(jī)（門架式、自行履帶式），無論使用何種打設(shè)機(jī)械，均需要人工輔助操作，排打板深度及質(zhì)量直接決定著軟基處理的成敗。因此，通常情況下，為保證加固效果，監(jiān)理企業(yè)必須將排水板打設(shè)施工列為重要旁站監(jiān)理項目，需要24h旁站監(jiān)理。

隨著地基加固面積規(guī)模的逐步增大，動輒幾十萬甚至幾百萬平米，施工單位為保證施工進(jìn)度，現(xiàn)場投入的打樁機(jī)可能幾十部，甚至幾百部，這就給監(jiān)理旁站帶來了極大的難度和負(fù)擔(dān)。監(jiān)理企業(yè)為保證質(zhì)量控制效果需要派出十幾名甚至幾十名監(jiān)理人員24h旁站。

施工單位為了不浪費(fèi)原材料，應(yīng)加強(qiáng)對勞務(wù)分包隊伍的監(jiān)控，并派出幾乎與監(jiān)理同等數(shù)量的施工技術(shù)人員深入現(xiàn)場，采用人海戰(zhàn)術(shù)對該工序進(jìn)行控制，一定程度上帶來較大的成本投入和人力資源浪費(fèi)，同時考驗施工單位及監(jiān)理單位技術(shù)管理人員的心理極限和生理極限，隨著監(jiān)控時間的加長和身體的疲憊，在人的本能惰性的促使之下出現(xiàn)管理漏洞，極易發(fā)生質(zhì)量安全隱患。存在的主要問題有如下幾個方面：（1）人力成本過大。（2）精力牽涉過多影響其他技術(shù)管理工作。（3）影響技術(shù)管理人員的身心健康。（4）易發(fā)生假板、短板等質(zhì)量隱患、材料浪費(fèi)情況很難避免。如何改變“人海戰(zhàn)術(shù)”及“熬鷹式”監(jiān)控方法，解決常規(guī)管理過程中的問題，是擺在工程技術(shù)管理人員面前的一道難題，通過研發(fā)新的智能控制系統(tǒng)，改變現(xiàn)有全靠人力控制手段，把技術(shù)管理人員的精力從枯燥、單調(diào)的管理活動中解脫出來，發(fā)揮更大的技術(shù)效益和管理效益，是本智能控制系統(tǒng)研發(fā)的初衷和意義。

3塑料排水板智能控制系統(tǒng)組成部分及作用機(jī)理

塑料排水板施工智能控制系統(tǒng)包含排水板打設(shè)自動計數(shù)器、監(jiān)控攝像頭、無限傳輸、監(jiān)控主平臺四個子系統(tǒng)共同組成。

排水板打設(shè)自動計數(shù)器：根據(jù)樁機(jī)運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行研制，排水板樁機(jī)在打設(shè)過程中通過電動機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、振動錘及傳動鋼繩帶動樁桿做上下往復(fù)運(yùn)動，樁桿為中空結(jié)構(gòu)，整卷排水板展開接長后續(xù)入樁桿中，樁桿往下運(yùn)動時在樁靴鎖定機(jī)構(gòu)作用下帶動排水板進(jìn)入土體（深度在10～25m），當(dāng)深入到預(yù)定打設(shè)底標(biāo)高時，振動錘停止工作，在卷揚(yáng)機(jī)帶動下樁桿向上提升運(yùn)動，排水板底部夾在深層土體中，當(dāng)樁尖運(yùn)動到地面時，由人工切斷排水板，重新樁靴鎖定移往下一打設(shè)樁位。自動計數(shù)器即通過掌握作業(yè)規(guī)律的前提下進(jìn)行研發(fā)，樁桿深入土體深度等于單顆排水板打設(shè)長度，而樁桿深入土體深度又等于樁桿在卷揚(yáng)機(jī)作用下向下運(yùn)動距離，樁桿運(yùn)動距離不易累加統(tǒng)計，但通過對卷揚(yáng)機(jī)作用下鋼繩的收放進(jìn)行距離統(tǒng)計還是比較容易實(shí)現(xiàn)的。在卷揚(yáng)機(jī)端頭安裝滾動計數(shù)器，杠桿往下運(yùn)動時，卷揚(yáng)機(jī)下放鋼繩為逆時針旋轉(zhuǎn)，樁桿往上運(yùn)動時，卷揚(yáng)機(jī)回收鋼繩為順時針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換一次即代表一次打設(shè)過程，芯片統(tǒng)計旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換次數(shù)及逆時針旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，即可計算出打設(shè)根數(shù)及長度。

監(jiān)控攝像頭：在每臺樁機(jī)機(jī)身上固定安裝監(jiān)控攝像頭一個，安裝位置需現(xiàn)場調(diào)試確定，以獲得最清晰圖像和不影響施工操作為原則，一般可安裝于樁機(jī)駕駛室頂部30cm處，攝像頭頂部應(yīng)加蓋防護(hù)罩，以防止樁桿上拔過程中所攜帶泥水污染鏡頭。

無限傳輸：監(jiān)控攝像頭與藍(lán)牙/紅外發(fā)射器相連，通過自動電源將實(shí)時圖像信息傳遞給接收裝置。

控制主平臺：在辦公室安裝與攝像頭數(shù)量相匹配的顯示屏（顯示屏與攝像頭配置比例可按照1∶8或1∶12），一般一個顯示屏可分為八到十二個分畫面，通過切換按鈕選擇分畫面或特定像頭全屏畫面。以50萬平米地基處理項目來說，施工單位一般一萬平米布設(shè)一臺排水板打樁機(jī)，僅需要50個攝像頭和6個顯示屏即可完成24h不間斷監(jiān)控，配備3～6名監(jiān)控人員即可實(shí)現(xiàn)需要20名監(jiān)理與20名施工管理人員才能完成的工作。

4常規(guī)監(jiān)控手段與智能監(jiān)控手段比較

4.1 質(zhì)量控制效果

（1）智能控制系統(tǒng)能夠自動記錄排水板打設(shè)工程量，減少人為環(huán)節(jié)的干擾，更加公正。

（2）通過單日工作量與打設(shè)樁位數(shù)進(jìn)行比較，極易判斷出每顆排水板打設(shè)長度，通過比較打設(shè)深度與設(shè)計要求深度的比較，即可判定是否打設(shè)到位。一定程度上避免了短板、假板等質(zhì)量隱患。

（3）智能控制系統(tǒng)可24h不間斷工作，減少控制盲區(qū)和杜絕因人為惰性所導(dǎo)致的漏洞，同時對偷工減料、以次充好的施工行為是一種極大震懾。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

仍以上個案例為例，50萬平米地基處理工程，僅需要采用50個攝像頭、50個自動計數(shù)器和6個顯示屏即可完成全部控制任務(wù)，投入成本計算：攝像頭：50×100元=5000元，自動計數(shù)器：50×500元=25000元，無線傳輸器：50×500元=25000元，顯示平臺6×1000元=60000元，另外另外配備6名管理人員，2個月工資開支需要5.4萬元，加上智能控制系統(tǒng)運(yùn)行期間電費(fèi)1萬元，總成本為12.5萬元。

常規(guī)監(jiān)控手段：監(jiān)理單位成本：20人×3500元×2個月=14萬元，施工單位成本：20人×4500元×2個月=18萬元。合計成本32萬元。

綜上所述，常規(guī)控制手段是智能監(jiān)控之手段投入的2.56倍，并且隨著工期的增加，其優(yōu)勢將更加明顯，并且智能控制系統(tǒng)可循環(huán)使用，一次投入多次收益。若按照同一年度兩個類似單位工程計算，上述數(shù)據(jù)將變化為12.5萬+維護(hù)費(fèi)用2萬+6人工資5.4萬=19.9，常規(guī)為32×2=64，成本節(jié)省44.1萬，成本僅為常規(guī)手段的26.4%，經(jīng)濟(jì)效益極為明顯。

5結(jié)語

通過塑料排水板施工智能控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，將大大降低監(jiān)理及施工單位在基礎(chǔ)處理工程中的勞動強(qiáng)度，降低管理成本，同時對質(zhì)量目標(biāo)控制也大有裨益。