碎石樁施工數(shù)字化技術(shù)在天府機(jī)場(chǎng)軟基處理的應(yīng)用

許東 席倩

【摘要】數(shù)字信息技術(shù)的加速創(chuàng)新和深度應(yīng)用，成為了經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的巨大內(nèi)生產(chǎn)力，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為民航業(yè)發(fā)展提供巨大潛力。目前，信息化手段在民航服務(wù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但在民航工程建設(shè)管理方面，信息化程度仍有很大差距。文章以成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)地基處理及土石方工程09標(biāo)段為依托，介紹機(jī)場(chǎng)軟基處理振動(dòng)沉管碎石樁施工技術(shù)與數(shù)字化施工技術(shù)相結(jié)合，確保軟基處理工程質(zhì)量、提高施工工效、降低工程成本。

【關(guān)鍵詞】碎石樁施工;數(shù)字化技術(shù);軟基處理

【中圖分類號(hào)】 TU472.3＋5????????? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 B

近些年來(lái)，振動(dòng)沉管碎石樁廣泛應(yīng)用于公路、市政等工程，并取得了良好的效果，被視為經(jīng)濟(jì)、快捷的軟基處理方法，但在機(jī)場(chǎng)建設(shè)中運(yùn)用振動(dòng)沉管碎石樁并結(jié)合數(shù)字化施工監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行軟基處理還未廣泛應(yīng)用，施工經(jīng)驗(yàn)也不成熟。本文以成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)地基處理及土石方工程09標(biāo)段為例，利用專門針對(duì)振動(dòng)沉管碎石樁施工工藝研發(fā)的數(shù)字化施工技術(shù)監(jiān)控碎石樁施工，加快施工進(jìn)度，節(jié)約工程成本，又有效地控制了施工質(zhì)量，同時(shí)節(jié)約了大量的施工數(shù)據(jù)原始記錄入員。

1工程概況

成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)位于成都簡(jiǎn)陽(yáng)市蘆葭鎮(zhèn)附近，距成都市中心51 km，一期工程共分為11個(gè)標(biāo)段。場(chǎng)區(qū)內(nèi)廣泛分布著淤泥、淤泥質(zhì)黏土、軟塑黏土及可塑黏土等軟弱土，其含水量高、強(qiáng)度低、壓縮性高。為解決地基的沉降問(wèn)題，控制工后沉降和工后差異沉降，改善地基均勻性，提高地基土強(qiáng)度和承載力，地基處理采用了換填、強(qiáng)夯、強(qiáng)夯置換、CFG樁、塑料排水板和碎石樁等地基處理工藝，其中09標(biāo)段碎石樁23.7萬(wàn) m。

2碎石樁工藝原理

碎石樁根據(jù)地基的不同土類，其工藝原理也不盡相同。碎石樁在可塑狀黏性土、雜填土、素填土、松散砂土、粉土等地基中的作用包括擠密作用、振密作用、置換作用、抗液化作用、排水降壓作用。通過(guò)擠密、振密、置換和排水降壓達(dá)到加固地基的效果從而形成復(fù)合地基，最終達(dá)到機(jī)場(chǎng)軟基處理加固的目的，避免不均勻沉降等因素對(duì)地基上部機(jī)場(chǎng)結(jié)構(gòu)物及構(gòu)造物造成破壞。數(shù)字化施工技術(shù)作用通過(guò)前端設(shè)備數(shù)據(jù)收集、后臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)處理，可快速查找施工質(zhì)量不弱點(diǎn)，達(dá)到提質(zhì)增效的目的。

2.1擠密作用

通過(guò)試驗(yàn)得出，碎石樁在松散粉土、密度不大的可塑狀黏土地基中的擠密作用效果較好，而在飽和軟塑狀黏土、密度大的黏土、砂土地基中擠密作用效果較差。碎石樁在施工過(guò)程中，振動(dòng)對(duì)其周圍都產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，樁管將地基中等于樁管體積的土擠向樁管周圍的土層，使其孔隙比間隙，密實(shí)度增大。此為碎石樁法的擠密作用。

2.2振密作用

在施工時(shí)，樁管振動(dòng)能量以波的形式在地基土中傳播，引起地基土振動(dòng)，樁管四周的土體受到擠壓，引起樁管四周土體的振動(dòng)，由于土體結(jié)構(gòu)的破壞，使土顆粒重新排列，向較低勢(shì)能位置移動(dòng)，從而使土由較松散狀態(tài)變?yōu)槊軐?shí)狀態(tài)。此為碎石樁法的振密作用。

2.3置換作用

對(duì)黏性土地基，對(duì)于非飽和黏性土能產(chǎn)生一定的擠密作用，而對(duì)于飽和黏性土其主要作用是置換而不是擠密。由于土的密度大、黏性強(qiáng)、滲透性低，壓縮性大、強(qiáng)度低、透水性弱，黏性土顆粒間存在大量細(xì)微孔隙，土粒間聯(lián)結(jié)不穩(wěn)定，其作用是將樁管位置的工程性能較差的土排擠至四周，碎石樁樁樁體的碎石置換了體積相同的軟弱土。從而提高了地基的整體穩(wěn)定性和抗破壞能力。

2.4抗液化作用

在施工時(shí)，在擠壓和振動(dòng)作用下，土中的孔隙水壓力升高，從而使土的抗剪強(qiáng)度降低，土體就發(fā)生液化溜達(dá)破壞，液化后的土顆粒在上覆土壓力、重力和填料擠壓力作用下，土顆粒重新排列、組合，形成更加密實(shí)的狀態(tài)，從而提高了樁間土的抗剪強(qiáng)度和抗液化性能。

2.5排水降壓作用

在施工時(shí)，樁管四周的土體因擠密和振密作用受到擠壓，在擠壓和振動(dòng)作用下，土的結(jié)構(gòu)逐漸破壞，孔隙水壓力逐漸增大，隨著孔隙水壓力進(jìn)一步增大，達(dá)到大于主應(yīng)力數(shù)值時(shí)，土體開始液化成流體狀態(tài)，若有排水通道，土體中的水沿著排水通道排出。而碎石樁樁體碎石為透水材料，碎石間具有縫隙，所有縫隙串聯(lián)正好形成了良好豎向排水降壓通道，土體中的水沿著碎石樁形成的排水通道排出。擠密和振密作用產(chǎn)生超孔隙水壓力可通過(guò)碎石樁形成的排水通道加速消散，使孔隙水壓力的增長(zhǎng)和消散同時(shí)發(fā)生，防止超孔隙水壓力增高，降低水壓力上升的幅度，從而提高地基土的抗液化能力，加快地基的排水固結(jié)。

2.6加筋墊層作用

對(duì)于淺層軟土層，碎石樁可貫穿整個(gè)軟土層至硬塑層或巖層，此時(shí)樁體在荷載作用下主要起到應(yīng)力集中作用，使地基承載力提高達(dá)到加筋的作用;軟土層較厚時(shí)，碎石樁可不穿透軟土層，此時(shí)形成的加固復(fù)合土層起墊層作用，墊層將荷載擴(kuò)散，使應(yīng)力分布趨于均勻，從而達(dá)到提高地基承載力和減小沉降量的目的。

2.7數(shù)字化監(jiān)控作用

碎石樁數(shù)字化施工技術(shù)工藝原理是結(jié)合北斗 RTK定位信息、激光傳感技術(shù)所開發(fā)出的一套高智能化、高精準(zhǔn)度和物聯(lián)網(wǎng)化的施工質(zhì)量管理系統(tǒng)，通過(guò)前端設(shè)備數(shù)據(jù)收集、北斗定位及數(shù)據(jù)傳輸、后臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)處理，有效監(jiān)控施工過(guò)程質(zhì)量，找出施工質(zhì)量薄弱點(diǎn)。

碎石樁數(shù)字化施工監(jiān)控系統(tǒng)利用前端監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)（主要包括北斗導(dǎo)航天線、北斗CNss接收機(jī)、測(cè)距傳感器、稱重傳感器）通過(guò)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)定位產(chǎn)生施工過(guò)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)前端通信網(wǎng)絡(luò)基站將施工過(guò)程數(shù)據(jù)傳送至后臺(tái)進(jìn)行綜合分析，監(jiān)控碎石樁打樁位置、打樁深度、沉管時(shí)間、拔管時(shí)間、成樁時(shí)間、拔樁發(fā)插次數(shù)、持力層電流值等相關(guān)施工數(shù)據(jù)是否符合設(shè)計(jì)要求。建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位等有關(guān)各方通過(guò)電腦或手持 IPAD查看監(jiān)控平臺(tái)實(shí)時(shí)顯示的施工區(qū)域作業(yè)情況，有效監(jiān)控碎石樁施工全過(guò)程施工質(zhì)量，大大減少了建設(shè)各方的管理資源。

3碎石樁施工

3.1施工工藝流程

碎石樁施工順序宜從中間向外圍或隔排施工，施工工藝流程如圖1所示。

3.2施工準(zhǔn)備

3.2.1技術(shù)準(zhǔn)備

（1）圖紙會(huì)審。各專業(yè)工程技術(shù)人員熟悉、審閱圖紙，將看圖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的遺漏、相互矛盾、實(shí)際施工可能遇到的問(wèn)題及存在疑問(wèn)等整理匯總，與監(jiān)理工程師、設(shè)計(jì)單位協(xié)商解決。

（2）測(cè)量成果交接及控制樁加密。由業(yè)主組織進(jìn)行定位樁和坐標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量控制樁現(xiàn)場(chǎng)交接后，測(cè)量人員依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、業(yè)主提供的坐標(biāo)點(diǎn)和已知水準(zhǔn)點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行復(fù)核控制樁，引入高程控制網(wǎng)水準(zhǔn)點(diǎn)，做好現(xiàn)場(chǎng)控制樁網(wǎng)加密，最后將測(cè)量成果記錄資料整理，報(bào)監(jiān)理工程師審查認(rèn)可簽字，同時(shí)實(shí)施對(duì)樁點(diǎn)的保護(hù)。

（3）試驗(yàn)檢驗(yàn)及設(shè)備調(diào)試。開工前，項(xiàng)目部建立起完善的試驗(yàn)管理體系，制定出適合本工程的材料、工藝的試驗(yàn)工作計(jì)劃，配備試驗(yàn)設(shè)備、儀器、儀表、工具等。

3.2.2現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

（1）平整場(chǎng)地。施工前，清除碎石樁施工區(qū)域內(nèi)地下管線、磚混凝土基礎(chǔ)、空洞、墓穴、木樁及地上管線、樹木等障礙物，清除場(chǎng)地內(nèi)腐殖土、草皮、樹根等地表雜物。標(biāo)記、處理場(chǎng)地范圍內(nèi)溝、河、塘、井、窖、墓等。首先疏干溝、河、塘內(nèi)的積水，然后清除底部淤泥并運(yùn)至指定地點(diǎn)，最后采用砂礫石、中粗砂、建渣、中風(fēng)化砂巖或泥質(zhì)砂巖作為施工墊層材料，施工墊層厚度以穩(wěn)住地基土、不形成"彈簧土"現(xiàn)象為原則，根據(jù)試驗(yàn)暫按50 cm考慮。應(yīng)優(yōu)先選用場(chǎng)區(qū)內(nèi)建渣、中風(fēng)化砂巖或泥質(zhì)砂巖作為墊層材料，不能采用大粒徑的建渣、中風(fēng)化石料或砂礫石，以免對(duì)碎石樁施工產(chǎn)生不利影響。

（2）測(cè)量放樣。根據(jù)業(yè)主交接的測(cè)量控制樁及加密網(wǎng)，按基礎(chǔ)平面布置圖及樁位平面布置圖測(cè)放定出樁位。要求樁位誤差不超過(guò)5 cm， 由于場(chǎng)地樁數(shù)較多，測(cè)量人員每隔40 m精確放出碎石樁的一豎排、一橫排樁中心線;按照正三角形布置樁位，樁間距按照1.8 m布置，碎石樁樁徑小600 mm。正式施工時(shí)，樁位采用拉鋼尺定位，用白灰標(biāo)識(shí)，并隨時(shí)復(fù)核。自檢合格后向監(jiān)理工程師報(bào)檢，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可施工（圖2、圖3）。

3.2.3人員準(zhǔn)備

根據(jù)工期及試樁施工數(shù)據(jù)制定的施工進(jìn)度計(jì)劃，做到人停機(jī)不停，機(jī)組人員按照雙倍配置。

3.3試樁施工

大面積施工前，應(yīng)結(jié)合地址情況選取代表性位置進(jìn)行試驗(yàn)性碎石樁施工，詳細(xì)記錄沉管起止時(shí)間，沉管深度，拔管起止時(shí)間，密實(shí)電流，反插次數(shù)，碎石貫人量，充盈系數(shù)等情況，并開展樁身重型動(dòng)力觸探檢測(cè)、樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)，在樁長(zhǎng)穿透軟、可塑層及硬塑夾層，樁體均勻、密實(shí)的條件下，優(yōu)化成樁工藝參數(shù)。施工前應(yīng)進(jìn)行成樁工藝和成樁擠密試驗(yàn)，工藝性試樁的數(shù)量不應(yīng)少于6根，成樁質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求應(yīng)調(diào)整施工參數(shù)后重新進(jìn)行試驗(yàn)。

3.4施工

3.4.1機(jī)具就位

振動(dòng)沉管機(jī)具就位合攏活瓣樁靴，將管樁垂直向下，使樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位?；畎陿堆ヒ诉x用平底型活瓣樁靴見圖4（a），沉管困難時(shí)可采用尖錐型活瓣樁靴見圖4（b）。

3.4.2振動(dòng)沉管成孔

管樁對(duì)準(zhǔn)樁位后利用重錘及沉管自重徐徐靜壓1～2 m 后，啟動(dòng)振動(dòng)錘振動(dòng)下沉，調(diào)整樁機(jī)搭架，使沉管與地面基本垂直，校正沉管與進(jìn)料口位置，振動(dòng)下沉到地基非軟弱層。垂直偏差控制在1%以內(nèi)。

3.4.3灌入碎石填料

成孔達(dá)到非軟弱層后，采用小型裝載機(jī)將碎石料裝入加料口注入樁管內(nèi)，第一次投料根據(jù)大于管長(zhǎng)1/3體積計(jì)算灌入碎石料數(shù)量。拔管應(yīng)有專人負(fù)責(zé)碎石灌入量，以防超灌或少灌。填料量估算可按樁孔體積乘以充盈系數(shù)確定，充盈系數(shù)按1.2～1.4確定。

3.4.4振動(dòng)拔管反插

應(yīng)嚴(yán)格控制成樁速度，拔管宜在管內(nèi)灌入碎石料高度大于1/3管長(zhǎng)后開始。拔管速度應(yīng)均勻，不宜過(guò)快，宜控制在1 m/min，每提管50 cm留振20 s，每拔管1 m 向下反插深度不小于30 cm至穩(wěn)定電流，在距離地表2～6 m范圍內(nèi)，反插深度不小于50 cm。如此反復(fù)直至全管拔出，拔管速度均勻。

應(yīng)做好每根樁的成樁記錄，包括樁序號(hào)、樁位坐標(biāo)、沉管起止時(shí)間、沉管深度、拔管起止時(shí)間、密實(shí)電流、反插次數(shù)，碎石灌入量、充盈系數(shù)等施工數(shù)據(jù)。

3.4.5分段加料振實(shí)

第一次投料成樁長(zhǎng)度的1/3投料數(shù)量完成后，進(jìn)行數(shù)次反插直至樁管內(nèi)碎石全部拔出;停止振動(dòng)提升樁管第二次開啟投料口，進(jìn)行第二次投料直至灌滿;繼續(xù)邊拔管邊振動(dòng)，直至拔出地面;提升樁管高于地面，停止振動(dòng)進(jìn)行第三次孔口投料直至地表;再次啟動(dòng)反插，并及時(shí)進(jìn)行孔口補(bǔ)料至該樁碎石樁樁體頂面與地面平齊為止。

3.4.6機(jī)具移位至下一根樁基施工

重復(fù)以上步驟，按照從中間向外圍或隔排跳打的施工順序逐根樁基進(jìn)行施工，直到所有碎石樁基全部完成。

4碎石樁數(shù)字化施工技術(shù)

數(shù)字化施工管理信息系統(tǒng)，是運(yùn)用現(xiàn)代的測(cè)繪技術(shù)、電子信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)、管理科學(xué)技術(shù)等與傳統(tǒng)的施工技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)建民航飛行區(qū)數(shù)字化施工管理信息系統(tǒng)，對(duì)飛行區(qū)工程項(xiàng)目實(shí)施數(shù)字化施工信息管理。目前北京新機(jī)場(chǎng)率先使用數(shù)字化施工技術(shù)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。但對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行全面、全過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化施工技術(shù)管理，成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)在民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)尚屬首次。通過(guò)對(duì)施工過(guò)程中所有地基處理機(jī)械及土石方時(shí)間機(jī)械全面運(yùn)用數(shù)字化施工技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。

數(shù)字化施工質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)分為前端硬件采集設(shè)備與后臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)兩大模塊。碎石樁機(jī)數(shù)字化施工技術(shù)管理系統(tǒng)是根據(jù)施工工藝的質(zhì)量要求，結(jié)合北斗 RTK定位信息、激光傳感技術(shù)所開發(fā)出的一套高智能化、高精準(zhǔn)度和物聯(lián)網(wǎng)化的施工質(zhì)量管理系統(tǒng)，系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的管理指標(biāo)包括碎石樁機(jī)施工的打樁位置、打樁深度、沉管時(shí)間、拔管時(shí)間、成樁時(shí)間、拔樁反插次數(shù)、持力層電流值等，將以上原始施工數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦可形成真實(shí)的施工數(shù)據(jù)資料，可有效控制碎石樁施工質(zhì)量和記錄碎石樁施工完成工程量。

4.1系統(tǒng)組成

數(shù)字化施工質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)分為前端硬件采集設(shè)備與后臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)兩大模塊。碎石樁機(jī)數(shù)字化施工監(jiān)控系統(tǒng)由北斗定位模塊、測(cè)距模塊、稱重模塊、顯示模塊、電源模塊、主控模塊及通訊模塊七大模塊構(gòu)成（圖5）。

（1）北斗定位。北斗天線模塊通過(guò)2個(gè)天線的精準(zhǔn)定位可以判斷碎石樁機(jī)方位、方向、碎石樁機(jī)中心位置以及碎石樁機(jī)所在地表高程。

（2）測(cè)距模塊。測(cè)距模塊主要是測(cè)量碎石樁機(jī)沉管高度及下沉深度，以及每次沉管反插后沉管內(nèi)碎石下沉位置。

（3）稱重模塊。稱重模塊其作用主要用于稱重碎石樁機(jī)料斗內(nèi)每次裝入碎石料重量。每次碎石料重量相加后得到單根碎石樁的碎石灌入量。

（4）顯示模塊。顯示模塊安裝在碎石樁機(jī)駕駛艙內(nèi)，為碎石樁機(jī)司機(jī)實(shí)時(shí)顯示樁點(diǎn)排布、打樁位置、打樁深度、沉管時(shí)間、拔管時(shí)間、成樁時(shí)間、拔樁反插次數(shù)、持力層電流值等實(shí)時(shí)施工數(shù)據(jù)。

（5）電源模塊。電源模塊安裝在碎石樁機(jī)駕駛室內(nèi)，連接各傳感器，供電電源并且對(duì)電源穩(wěn)壓變壓后給各個(gè)模塊供電。

（6）主控模塊。主控模塊安裝在碎石樁機(jī)駕駛室內(nèi)，其作用是接收傳感器數(shù)據(jù)并處理，儲(chǔ)存發(fā)送到平板顯示，同時(shí)把施工數(shù)據(jù)通過(guò)基站4G天線發(fā)送到后臺(tái)終端系統(tǒng)云服務(wù)進(jìn)行處理。

（7）通訊模塊。通訊模塊由 w1F1無(wú)線天線和4G天線組成，安裝在碎石樁機(jī)駕駛室內(nèi)。其作用是實(shí)時(shí)傳輸施工數(shù)據(jù)到云服務(wù)進(jìn)行處理。

4.2數(shù)字化施工監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)

數(shù)字化施工監(jiān)控系統(tǒng)是結(jié)合北斗定位技術(shù)、傳感器技術(shù)等對(duì)工程機(jī)械的施工指標(biāo)進(jìn)行記錄，用數(shù)字化的手段對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行判斷的施工質(zhì)量管理系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)"信息實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工機(jī)械在施工過(guò)程中的動(dòng)態(tài)，能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)報(bào)警"，輔助人工判別施工質(zhì)量，采用信息化手段對(duì)機(jī)械進(jìn)行管理。數(shù)字化施工監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)置主要包括3部分：前端基站架設(shè)和物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)布局、前臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)安裝、后臺(tái)監(jiān)控終端建設(shè)。

4.2.1前端基站架設(shè)

主要包括移動(dòng)信號(hào)傳輸基站架設(shè)，要根據(jù)施工場(chǎng)地地勢(shì)形狀合理布局基站數(shù)量，確保所有施工場(chǎng)地信號(hào)全覆蓋。通過(guò)一定數(shù)量基站的信息互通形成物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)布局（圖6）。

4.2.2前臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)安裝

主要包括移動(dòng)信號(hào)基站及場(chǎng)區(qū)高地勢(shì)區(qū)域布置的清晰高倍聚焦攝像頭和復(fù)合地基處理施工機(jī)械上的監(jiān)控模塊，監(jiān)控模塊主要包括北斗定位模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、測(cè)距模塊、顯示模塊、電源模塊、主控模塊及通訊模塊等（圖7）。

4.2.3后臺(tái)監(jiān)控終端建設(shè)

主要包括數(shù)據(jù)處理分析和后臺(tái)監(jiān)控顯示系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息顯示系統(tǒng)（圖8）。

4.3系統(tǒng)工作方法

"項(xiàng)目管理專業(yè)化、工程施工標(biāo)準(zhǔn)化、管理手段信息化、日常管理精細(xì)化"的現(xiàn)代工程管理理念，其中管理手段信息化最具時(shí)代特征。數(shù)字化施工監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)在施工設(shè)備上安裝監(jiān)控裝置來(lái)獲取施工工藝數(shù)據(jù)，通過(guò)安裝攝像頭來(lái)獲取工地場(chǎng)景信息，并通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)來(lái)分析得到的數(shù)據(jù)信息。由于施工數(shù)據(jù)信息能夠全天候?qū)崟r(shí)獲取、處理、存儲(chǔ)，施工過(guò)程就可回放，施工過(guò)程透明;同時(shí)通過(guò)分析，可準(zhǔn)確找到施工區(qū)域的工程實(shí)體的薄弱點(diǎn)。因此，數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)從根本上改變了原來(lái)工程管理的信息獲取、傳輸及信息處理的方式，實(shí)現(xiàn)了管理手段的信息化（圖9）。

碎石樁機(jī)數(shù)字化施工監(jiān)控系統(tǒng)為其提供了多種樁點(diǎn)位置的方式，并將點(diǎn)位顯示在平板電腦上，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需測(cè)量放點(diǎn)，只需要1名操作人員即可完成。通過(guò)北斗定位系統(tǒng)，沉管樁和機(jī)身的水平位置、高程及方向可被定位至厘米級(jí)，打樁位置、打樁深度、沉管時(shí)間、拔管時(shí)間、成樁時(shí)間、拔樁反插次數(shù)、持力層電流值等施工數(shù)據(jù)被準(zhǔn)確自動(dòng)記錄在系統(tǒng)中，同時(shí)精確引導(dǎo)沉管到樁點(diǎn)位置，方便操作手施工。操作人員通過(guò)駕駛臺(tái)旁的顯示器，可以精確看到自己瞄準(zhǔn)的地面坐標(biāo)，偏差為零。碎石樁完成后，質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)計(jì)算、儲(chǔ)存、傳輸施工質(zhì)量的相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過(guò)作業(yè)面顏色加以區(qū)分，操作人員很容易找到薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行補(bǔ)充沉樁。操作模式可通過(guò)平板電腦在白天和夜間之間來(lái)回切換，保證了夜間施工的安全性（圖10）。

辦公室內(nèi)安裝的后臺(tái)終端視頻監(jiān)控系統(tǒng)與施工機(jī)械上的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連，管理人員坐在辦公室里輕點(diǎn)鼠標(biāo)，就能看到大到施工全場(chǎng)、小到機(jī)械駕駛室里的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，還能回看以往的畫面，或根據(jù)不同需要進(jìn)行查詢。施工數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)自動(dòng)傳輸?shù)胶笈_(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析與處理，形成施工進(jìn)度報(bào)告、施工質(zhì)量報(bào)告、碎石樁機(jī)原始

施工數(shù)據(jù)記錄報(bào)告等，通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)提供給現(xiàn)場(chǎng)管理人員、承建單位和監(jiān)理單位，提高監(jiān)管力度，打破傳統(tǒng)施工方式中監(jiān)理方抽檢施工結(jié)果的形式，檢測(cè)結(jié)果更可靠。

4.4數(shù)字化施工監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)

4.4.1優(yōu)點(diǎn)

數(shù)字化后臺(tái)終端視頻監(jiān)控系統(tǒng)與施工機(jī)械上的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連，在辦公室里就能看到施工全場(chǎng)、機(jī)械駕駛室里的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，施工過(guò)程透明。施工數(shù)據(jù)信息能夠全天候?qū)崟r(shí)獲取、處理、存儲(chǔ)，回放，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析與處理，形成施工進(jìn)度報(bào)告、施工質(zhì)量報(bào)告、原始施工數(shù)據(jù)記錄報(bào)告等，通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)提高監(jiān)管力度，打破傳統(tǒng)施工質(zhì)量監(jiān)控方式。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)記錄下的施工原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦可形成真實(shí)的施工數(shù)據(jù)資料，節(jié)省了施工單位的碎石樁機(jī)原始數(shù)據(jù)記錄入員。同時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)記錄下的施工原始數(shù)據(jù)成為監(jiān)理處理現(xiàn)場(chǎng)施工問(wèn)題的有效依據(jù)，大大減少了因經(jīng)驗(yàn)與施工方標(biāo)準(zhǔn)不一致產(chǎn)生的糾紛。

碎石樁機(jī)數(shù)字化施工技術(shù)管理系統(tǒng)是根據(jù)施工工藝的質(zhì)量要求，結(jié)合北斗 RTK定位信息、激光傳感技術(shù)所開發(fā)出的一套高智能化、高精準(zhǔn)度和物聯(lián)網(wǎng)化的施工質(zhì)量管理系統(tǒng)，系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的管理指標(biāo)包括碎石樁機(jī)施工的打樁位置、打樁深度、沉管時(shí)間、拔管時(shí)間、成樁時(shí)間、拔樁反插次數(shù)、持力層電流值等，將以上原始施工數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦可形成真實(shí)的施工數(shù)據(jù)資料，可有效控制碎石樁施工質(zhì)量和記錄碎石樁施工完成工程量。

總體上來(lái)看，安裝數(shù)字化設(shè)備后，傳統(tǒng)施工方式存在的人力資源消耗大、工程質(zhì)量保障難、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理缺乏依據(jù)等問(wèn)題都迎刃而解，所以，數(shù)字化施工方式得到承建方、施工方和監(jiān)理方"設(shè)備功能完善、設(shè)計(jì)人性化，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量與效率兼得"的一致評(píng)價(jià)。

4.4.2缺點(diǎn)

數(shù)字化施工技術(shù)缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在幾方面：

（1）施工區(qū)域分布廣、面積大、跨區(qū)施工時(shí)需要足夠的基站數(shù)量，移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基站數(shù)量不足，無(wú)法實(shí)現(xiàn)施工區(qū)域全覆蓋，部分施工區(qū)域前臺(tái)監(jiān)控設(shè)備無(wú)法將信號(hào)傳輸至后臺(tái)終端進(jìn)行分析。

（2）受信號(hào)強(qiáng)弱影響，樁機(jī)定位精度容易出現(xiàn)誤差，一個(gè)點(diǎn)識(shí)別為多個(gè)點(diǎn)，碎石樁反插次數(shù)或強(qiáng)化夯擊次數(shù)可能存在誤差。

（3）車載平板顯示器受信號(hào)不穩(wěn)定影響、將造成數(shù)據(jù)異常。

（4）受車身抖動(dòng)等方面影響，車載顯示器黑屏、白屏、卡頓、死機(jī)等故障率高，主控模塊無(wú)法記錄數(shù)據(jù)。

5結(jié)束語(yǔ)

成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)地基處理及土石方工程，成功應(yīng)用振動(dòng)沉管碎石樁結(jié)合數(shù)字化施工技術(shù)應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)軟土地基處理，通過(guò)對(duì)碎石樁的沉管起止時(shí)間、沉管深度、拔管起止時(shí)間、密實(shí)電流反插次數(shù)、碎石灌入量、充盈系數(shù)等施工指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控，確保了碎石樁的施工質(zhì)量。經(jīng)碎石樁加固處理的地基土的壓縮模量、承載力基本值均顯著增長(zhǎng)，有效達(dá)到了提高地基承載力、減少地基土沉降量及差異沉降量、加速沉降穩(wěn)定時(shí)間的目的，加固效果及經(jīng)濟(jì)效果顯著。利用數(shù)字化施工技術(shù)輔助振動(dòng)沉管碎石樁施工，大大避免了數(shù)量繁重的施工原始數(shù)據(jù)記錄，節(jié)約了施工原始記錄入員數(shù)量，有效保證了工程質(zhì)量和真實(shí)記錄了碎石樁完成工程量，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)化、精細(xì)化施工，關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)突出，實(shí)用性強(qiáng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

數(shù)字化施工監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)分析得到的數(shù)據(jù)信息，可準(zhǔn)確找到施工區(qū)域的工程實(shí)體的薄弱點(diǎn)，有效保證施工質(zhì)量，監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)記錄下的施工原始數(shù)據(jù)成為監(jiān)理處理現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量問(wèn)題的有效依據(jù)，減少了因經(jīng)驗(yàn)與施工方質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不一致產(chǎn)生的矛盾;其次，后臺(tái)控制系統(tǒng)將原始數(shù)據(jù)收集整理，導(dǎo)出后可作用施工原始記錄資料，節(jié)約了大量施工原始數(shù)據(jù)記錄入員;第三，將原始施工數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦可形成真實(shí)的施工數(shù)據(jù)記錄資料，為統(tǒng)計(jì)工程量、工程計(jì)量及工程結(jié)算提供參考?？傮w上來(lái)看，安裝數(shù)字化設(shè)備后，傳統(tǒng)施工方式存在的人力資源占用大、工程質(zhì)量保障難、工程數(shù)量誤差大等問(wèn)題都迎刃而解，數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)從根本上改變了原來(lái)工程管理的信息獲取、傳輸及信息處理的方式，實(shí)現(xiàn)了工程施工管理手段的科學(xué)化、精細(xì)化、信息化。

隨著成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)土石方工程的推進(jìn)，數(shù)字化施工監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域大規(guī)模運(yùn)用，民航、鐵路、公路等涉及基建的領(lǐng)域都將擺脫傳統(tǒng)施工質(zhì)量監(jiān)控方式，以信息化、數(shù)字化做支撐，真正邁人大數(shù)據(jù)時(shí)代。

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