鐵路工程建設(shè)中的樁基自動化施工技術(shù)

孟麗麗

摘要：鐵路工程施工難度大，對技術(shù)要求高，樁基作為重要的基礎(chǔ)部分，其對于后期工程的影響較為明顯，因此加強(qiáng)樁基施工質(zhì)量的控制很非常必要。樁基監(jiān)測作為重要環(huán)節(jié)，操作時需借助專業(yè)的設(shè)備并結(jié)合科學(xué)的技術(shù)監(jiān)測手段，方能保證樁基具備足夠的堅(jiān)實(shí)度。本文圍繞樁基施工自動化施工監(jiān)測系統(tǒng)功能概述、系統(tǒng)開發(fā)及施工方案等內(nèi)容，對鐵路工程建設(shè)中的樁基自動化施工技術(shù)展開探討。

關(guān)鍵詞：鐵路工程;信息化施工;樁基監(jiān)測

1樁基自動化施工檢測系統(tǒng)功能概述

樁基自動化施工技術(shù)是借助一定的監(jiān)測系統(tǒng)，對樁基施工過程中的工藝參數(shù)展開實(shí)時監(jiān)測，其為施工人員提供正確指導(dǎo)的同時，還可避免后續(xù)出現(xiàn)信息不符和數(shù)據(jù)偏差過大等現(xiàn)象，以此有效保證樁基工程的整體質(zhì)量。作為一項(xiàng)監(jiān)測技術(shù)手段，樁基自動化施工系統(tǒng)具備以下功能：可對施工作業(yè)中鉆機(jī)的鉆孔深度、提鉆速率和鉆機(jī)電流進(jìn)行監(jiān)測，以及樁身是否按設(shè)計(jì)要求保持在90°方位等情況進(jìn)行預(yù)測。系統(tǒng)中自帶的定位功能，可對鉆機(jī)與鉆桿位置進(jìn)行及時調(diào)整，施工效率明顯高于普通人工放樣。該系統(tǒng)的另一大功能是具備開發(fā)與組建后臺管理方面的優(yōu)勢。通過組建的監(jiān)測數(shù)據(jù)網(wǎng)，對樁基礎(chǔ)施工的實(shí)際現(xiàn)狀和在建質(zhì)量展開全方位管理與控制，從而降低技術(shù)人員在操作上的失誤。

2樁基自動化施工系統(tǒng)研究與開發(fā)

在鐵路樁基施工前，核心工作就是對監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)。一套完整的監(jiān)測系統(tǒng)，可以很好地解決施工中所遇到的技術(shù)難題，在給予施工正確指導(dǎo)的同時，也能起到縮短工期和提高施工效率的作用。在自動監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)過程中，施工人員需將監(jiān)測設(shè)備的選擇和應(yīng)用作為關(guān)鍵點(diǎn)予以分析，具體可參照以下方式操作：選擇衛(wèi)星定位系統(tǒng)，以對鉆孔深度及提鉆速率的監(jiān)測;安裝傾角傳感器，對樁身是否滿足90°垂直要求給予監(jiān)測;聯(lián)合衛(wèi)星定位及電流互感設(shè)備，利用所得數(shù)據(jù)對鉆機(jī)的終孔電流數(shù)據(jù)展開判斷，并確定其是否在合格的范圍值內(nèi);建立后臺控制終端網(wǎng)，用以對上述情況數(shù)據(jù)的采集和處理，并通過終端內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)及時上傳至后臺，便于對樁基施工現(xiàn)狀和質(zhì)量的把控及管理。開發(fā)過程中對設(shè)備的選擇兼具一定的使用要求，除安裝過程簡便、可24h使用之外，還應(yīng)考慮下述幾項(xiàng)因素：所選監(jiān)測設(shè)備需具備高強(qiáng)的使用性和抗震性，數(shù)據(jù)傳感器必須選用適合類型;數(shù)據(jù)輸出口最好采用RS-485型，且選擇的終端設(shè)備必須是可容納和保存近一個月以上的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)類型，如SCA103T型傾角傳感器。它的優(yōu)勢在于高校精度、低溫度漂移性、高分辨率、低噪聲和健全設(shè)計(jì)與特點(diǎn)，對模擬和數(shù)字的輸出精準(zhǔn)度分別可達(dá)0.0010和0.0090，并且?guī)в凶詣訙囟雀袘?yīng)功能，可對傳輸過程中靈敏度的誤差和溫度偏差給予調(diào)整，非常適合樁基自動化施工現(xiàn)場的使用。

3樁基自動化施工

3.1設(shè)備作業(yè)引導(dǎo)

在具體的樁基施工中，施工人員會借助中大型鉆機(jī)設(shè)備開展相關(guān)作業(yè)。在下鉆前，為了能對鉆機(jī)的下鉆姿勢及鉆桿是否就位等情況做到了如指掌，需要選用具備定位功能的導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行正確方位的引導(dǎo)。如今可選擇的設(shè)備儀器種類繁多，施工人員可將國內(nèi)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為定位設(shè)備的首選。該系統(tǒng)的成熟度較高，即使受到不良天氣狀況的影響，其精準(zhǔn)度也不會發(fā)生較大誤差，可為具體操作人員提供有價值的引導(dǎo)作用。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也被稱作是BDS系統(tǒng)，其組成部分囊括空間段、地面段和用戶段三部分組成，并可為施工人員提供精度在10m之內(nèi)、測速精度在0.3/s、授時精度為10m的專業(yè)服務(wù)。利用地面的基站場地，可將定位精度由最初的距離上升至15～25mm，用以完成現(xiàn)場放樣的具體工作要求。

3.2深度及速率監(jiān)測

作為樁基施工的要點(diǎn)參數(shù)，鉆機(jī)鉆孔深度的控制，對技術(shù)人員來說是一個不小的挑戰(zhàn)。鑒于此，在具體的施工前可先擬定不同的施工方案對其展開監(jiān)測工作，之后依據(jù)監(jiān)測結(jié)果來確定最終的鉆孔深度和提鉆速率的作業(yè)方案。鉆孔深度監(jiān)測方案對比見表1。

由表1可知，無論是利用接觸式傳感器或衛(wèi)星定位，兩者對鉆孔的深度以及提鉆的速率監(jiān)測都可以很好完成，監(jiān)測精度也都在初始方案規(guī)定的范圍內(nèi)。所不同的是，利用衛(wèi)星定位除可監(jiān)測上述作業(yè)之外，還能對孔底高程和樁端所處的地層深度展開監(jiān)測。雖然其成本比接觸式傳感器方案略高一些，但結(jié)合相應(yīng)的施工技術(shù)可將各設(shè)備的優(yōu)勢發(fā)揮到最大，能起到降低設(shè)備成本的效果。由此看，此方案也值得施工單位采取。

3.3樁身垂直度及終孔電流的判斷

根據(jù)施工要求，樁身下放時需與地面保持90°的姿勢，這就需要用到傾角傳感器對下放角度展開實(shí)時監(jiān)測，以確保該項(xiàng)作業(yè)的合格程度。另外，傳感器的安裝位置必須在鉆桿上，并借助上述所提到過的RS-485型接口，把獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_的處理器中，以便對鉆桿姿態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測和調(diào)整。對于終孔電流的判斷，施工人員可根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，采用電流互感器來獲得終孔電流的具體參數(shù)，并將其與相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比較，以此來判定終孔電流是否處于合格的參數(shù)范圍值內(nèi)。此外，電流互感器設(shè)備的監(jiān)測技術(shù)較為成熟，可通過交流電引起的電磁感應(yīng)情況來控制電流的大小，簡單易操作，可供施工技術(shù)人員選擇。

結(jié)語

綜上，樁基自動化施工監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用可為鐵路建設(shè)創(chuàng)造更便捷、更高效的施工效果，該系統(tǒng)的開發(fā)思路及研究方案的實(shí)施更是整個樁基自動化施工的關(guān)鍵。本文從自動化監(jiān)測設(shè)備開發(fā)、監(jiān)測功能及監(jiān)測方式等內(nèi)容著手，對信息化施工技術(shù)予以全面解析，所得施工結(jié)果與預(yù)期相符，達(dá)到了縮短工期和提高工程質(zhì)量的雙重效果，也體現(xiàn)出該技術(shù)良好的應(yīng)用前景，可供相關(guān)人士參考。

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