錘擊法管樁施工管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

田一鳴 謝黎明 趙翔 杜賽賽

[摘? ? 要] 錘擊預(yù)應(yīng)力管樁適用于各種黏性土、粉土等地基土層，在橋梁樁基等基礎(chǔ)工程中得到較廣泛使用。針對(duì)目前錘擊法管樁施工管理較為粗放，出現(xiàn)施工問(wèn)題時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確還原施工情況，遠(yuǎn)程分析困難，無(wú)法及時(shí)有效提供解決方案等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)錘擊法管樁施工管理研究，提出并設(shè)計(jì)了一套錘擊法管樁施工管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)提高了專(zhuān)家會(huì)商效率，對(duì)節(jié)省時(shí)間、資金和人力成本以及精細(xì)化、智能化施工管理具有重要意義。

[關(guān)鍵詞] 錘擊法;管樁;施工管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 01. 038

[中圖分類(lèi)號(hào)] F273;TP315? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? A? ? ? [文章編號(hào)]? 1673 - 0194（2020）01- 0090- 02

1? ? ? 錘擊法管樁施工管理現(xiàn)狀

隨著預(yù)應(yīng)力混凝土管樁生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟、產(chǎn)品質(zhì)量逐漸提高以及各種規(guī)格產(chǎn)品的不斷推出，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁廣泛應(yīng)用于公路、橋梁等基礎(chǔ)施工中。在此過(guò)程中，完善了相應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)范[1]，同時(shí)，更多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)在施工、檢測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景中的復(fù)雜問(wèn)題，提供了諸多解決方案[2-4]。其中，對(duì)于管樁沉樁方式就有很多種。錘擊法沉樁施工機(jī)械簡(jiǎn)單，投資小，施工方便靈活，有著廣泛的應(yīng)用。

在標(biāo)準(zhǔn)化錘擊法管樁施工過(guò)程中常出現(xiàn)以下問(wèn)題：樁位偏差、樁身垂直度偏差、樁長(zhǎng)/標(biāo)高偏差、樁身完整性缺陷、承載力不足、樁難以打入土層、貫入度突變等。這些施工問(wèn)題的原因多樣，會(huì)商及研判參與方較多，需要施工方、監(jiān)理方、設(shè)計(jì)方、專(zhuān)家方、管理方等共同參與，導(dǎo)致流程復(fù)雜、效率低下。

為解決這些問(wèn)題，特設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套基于問(wèn)題導(dǎo)向的錘擊法管樁施工管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能使得管樁施工過(guò)程更加信息化與現(xiàn)代化，提高工程質(zhì)量與工程效率。標(biāo)準(zhǔn)化施工也是決定管理系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素。施工過(guò)程中一旦發(fā)生問(wèn)題，可以通過(guò)問(wèn)題上報(bào)功能和專(zhuān)家會(huì)商功能對(duì)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理和預(yù)警，組織相關(guān)專(zhuān)家與設(shè)計(jì)代表進(jìn)行高效的協(xié)同會(huì)商，討論解決方案。通過(guò)信息化手段將施工過(guò)程中的各單位組織在一起，提高施工單位、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位與業(yè)主的溝通效率，也使得業(yè)主方對(duì)管樁施工過(guò)程有更詳細(xì)而準(zhǔn)確的了解和掌控。

2? ? ? 錘擊法管樁施工管理系統(tǒng)

2.1? ?系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)采用以B/S和C/S結(jié)合的軟件體系架構(gòu)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)，將管樁施工業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)單位數(shù)據(jù)和專(zhuān)家?guī)煊袡C(jī)地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)施工信息全鏈路資源整合。

施工人員通過(guò)C/S端快速的快速采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行查詢、上報(bào)等操作;業(yè)主單位人員、業(yè)務(wù)專(zhuān)家、設(shè)計(jì)單位等可以通過(guò)B/S端進(jìn)行系統(tǒng)的授權(quán)以及施工相關(guān)問(wèn)題的查詢、協(xié)同會(huì)商等工作。系統(tǒng)B/S端采用JAVA、JavaScript、SQL、HTML、JSP等軟件程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，C/S端使用C、Java等。

系統(tǒng)部署服務(wù)器主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)包括管樁建模數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)支撐數(shù)據(jù)、日常業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器主要安裝管樁施工管理系統(tǒng)，提供系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)上報(bào)和查詢統(tǒng)計(jì)等功能。

如圖1是系統(tǒng)部署架構(gòu)圖。

錘擊法管樁施工管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集程序、服務(wù)端程序和客戶端程序。其中：

數(shù)據(jù)采集程序部署在施工現(xiàn)場(chǎng)，主要通過(guò)專(zhuān)業(yè)的采集端設(shè)備和手機(jī)端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、上報(bào)，通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)器。

服務(wù)器程序部署在公司總部，并設(shè)置有防火墻，主要用于對(duì)外提供Web服務(wù)、業(yè)務(wù)處理和數(shù)據(jù)資源的存儲(chǔ)。

客戶端程序主要是指各使用單位PC端，通過(guò)瀏覽器和互聯(lián)網(wǎng)登錄管樁施工管理系統(tǒng)進(jìn)行操作。

2.2? ?主要功能

2.2.1? ?數(shù)字化交付接收子系統(tǒng)

打樁過(guò)程可以分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段為樁錘對(duì)樁的沖擊過(guò)程; 第二個(gè)階段為樁獲得沖擊能量在土中的貫入過(guò)程。

通過(guò)讀取相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，建立管樁模型和錘擊作用模型，可以對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬分析，同時(shí)也作為各項(xiàng)施工數(shù)據(jù)指標(biāo)的可視化基礎(chǔ)，記錄管樁的設(shè)計(jì)信息、施工進(jìn)度和其他施工中采集的數(shù)據(jù)，使得施工過(guò)程中各單位可以準(zhǔn)確而詳細(xì)地獲取施工信息。

2.2.2? ?施工信息采集子系統(tǒng)

主要包括試樁數(shù)據(jù)和施工數(shù)據(jù)，系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)試樁數(shù)據(jù)和施工數(shù)據(jù)的查詢和展示。

試樁數(shù)據(jù)包括管樁信息、鉆孔樁號(hào)、地層信息、管樁基礎(chǔ)單樁豎向承載力特征值，試樁入土樁長(zhǎng)，錘重、落距及地層的修正值，試樁豎向荷載極限值等。

施工數(shù)據(jù)主要記錄沉樁施工記錄、沉樁現(xiàn)場(chǎng)檢查等施工節(jié)點(diǎn)的信息。

2.2.3? ?施工問(wèn)題上報(bào)子系統(tǒng)

由施工人員對(duì)施工過(guò)程中產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行上報(bào)，分別上報(bào)給業(yè)主、施工監(jiān)理、施工單位。問(wèn)題包括：貫入度突變問(wèn)題、地質(zhì)差異問(wèn)題、高程垂直度問(wèn)題、樁身破裂問(wèn)題、承載力不足問(wèn)題及其他特殊異常問(wèn)題。

2.2.4? ?專(zhuān)家和會(huì)商子系統(tǒng)

對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的特殊異常施工問(wèn)題，設(shè)計(jì)單位不能解決時(shí)，由業(yè)主單位通過(guò)施工管理平臺(tái)的協(xié)同會(huì)商模塊組織相應(yīng)專(zhuān)家討論解決方案。形成監(jiān)理—業(yè)主—設(shè)計(jì)代表—施工單位的完整處理流程，減少各單位的溝通成本，提高協(xié)同效率。

2.2.5? ?基礎(chǔ)信息庫(kù)管理

包括地質(zhì)材質(zhì)庫(kù)、阻力特征值經(jīng)驗(yàn)庫(kù)、工程地質(zhì)勘查庫(kù)、專(zhuān)家人才庫(kù)、問(wèn)題方案庫(kù)等各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)的信息支撐。

3? ?業(yè)務(wù)流程與過(guò)程控制分析

3.1? ?業(yè)務(wù)流程

業(yè)務(wù)流程如圖2所示，具體流程如下。

STEP? 1：出現(xiàn)施工異常情況，首先停止施工，由施工人員上報(bào)施工問(wèn)題;

STEP? 2：系統(tǒng)進(jìn)行異常判定，對(duì)于簡(jiǎn)單異常由系統(tǒng)給出處理方案，本地進(jìn)行快速處理;

STEP? 3：對(duì)于復(fù)雜異常，需要上報(bào)設(shè)計(jì)單位，由設(shè)計(jì)人員進(jìn)行分析并給出相應(yīng)解決方案;

STEP? 4：對(duì)于特殊情況，需要進(jìn)入專(zhuān)家會(huì)商系統(tǒng)進(jìn)行解決，最終由專(zhuān)家給出解決方案。

3.2? ?系統(tǒng)操作管理與控制

施工管理系統(tǒng)對(duì)用戶的信息化操作水平有要求，尤其是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄入和施工數(shù)據(jù)的上報(bào)很容易出現(xiàn)輸入偏差?？梢酝ㄟ^(guò)加強(qiáng)培訓(xùn)和技術(shù)交流，提高系統(tǒng)使用人員的操作水平。同時(shí)加強(qiáng)制度管理，通過(guò)獎(jiǎng)懲制度提高人員的重視程度。

3.3? ?信息安全管理與控制

信息安全是施工管理工作的重中之重，是工程設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、管理各項(xiàng)業(yè)務(wù)的參考依據(jù)，其中包括管樁數(shù)據(jù)、地質(zhì)信息、異常信息、問(wèn)題數(shù)據(jù)等。必須從硬件、軟件和制度等多方面加強(qiáng)信息安全管理水平，做好災(zāi)備方案，提高冗余能力，健全管理體系。

4? ? ? 小? ? 結(jié)

通過(guò)建立信息化、智能化的管樁施工管理系統(tǒng)，可以提高管樁施工過(guò)程數(shù)字化、信息化程度，打通設(shè)計(jì)與施工之間的設(shè)計(jì)信息傳遞通道，提高總體效率，降低成本，有利于實(shí)現(xiàn)精細(xì)化施工。利用該系統(tǒng)，提高施工過(guò)程中各單位的溝通協(xié)同效率，減少溝通成本;利用該系統(tǒng)，基于采集的實(shí)時(shí)與歷史施工數(shù)據(jù)，可以對(duì)施工中出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分析并有效解決，一定程度上縮短工期時(shí)間。

下一步，需要進(jìn)一步完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，為工程設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)、管理等全生命周期管理提供更精確完善的數(shù)據(jù)基礎(chǔ);建立更有效的數(shù)據(jù)分析模型。大數(shù)據(jù)的分析處理必須依托更有效的數(shù)據(jù)分析模型，才能為施工管理決策提供依據(jù)。值得一提的是，需要進(jìn)一步提高信息自動(dòng)化采集技術(shù)，“一人多機(jī)”控制、無(wú)線遠(yuǎn)程控制，完成數(shù)據(jù)采集的智能化，進(jìn)一步節(jié)省人工成本，使得工程效益得到進(jìn)一步的優(yōu)化。

此外，信息化系統(tǒng)對(duì)人員的綜合素質(zhì)要求高，必須加強(qiáng)人員培訓(xùn)，才能保證施工管理的有效性。同時(shí)，建立科學(xué)完善的管理體制，才能使施工工作和信息化流程更加清晰明確。

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