数字化监测桩基施工工艺的应用

数字化监测桩基施工工艺 的应用

王蒙蒙

中铁十局集团青岛工程有限公司 莱荣四标三分部 ，山东省荣成市 ； 264300

[摘 要]近几十年来，随着我国社会经济的高速发展，我国正式迎来了高铁时代，路基的沉降与控制引起各个方面的高度关注。传统的施工管理方法已不能满足工程安全质量要求，因软基处理施工质量问题造成路基出现不均匀沉降的问题屡见不鲜，成为路基施工质量控制的难题。为更加科学高效地控制路基软基处理施工质量，在施工过程中引入了数字化监测桩基施工工艺，全面监控、指导现场施工。提高了施工质量，降低了施工成本。

[关键词]数字化；路基桩基；监测；应用

引言

由于近年来路基软基处理质量频发，一些作业队伍质量责任意识不强，施工质量仅靠项目部及监理单位人员现场盯控，而现场24小时作业，人为盯控容易出现疏漏，导致桩基出现质量问题。数字化监测桩基施工工艺将施工质量控制实现了由人盯控到由机械盯控的转变，可以做到实时监测，数据可追溯，运行可靠的。

1、数字化监测桩基施工工艺优点分析

根据路基桩基施工的质量要求，结合北斗RTK定位信息、模块化泵车计量技术、无线传输技术、先进的算法模型所开发出的一套高智能化、高精准度和物联网化的施工质量管理系统。系统运行稳定，精准引导，辅助机手精准施工，保障机手可全天24小时高效工作，提高成桩合格率，提高生产效率。施工过程中通过后台监控系统，实时的监测施工过程中参数及施工任务完成情况。相较传统施工工艺根据作业人员施工经验及现场管理人员监控数字化监测桩基施工工艺更为可靠及稳定。同时有效避免了传统施工工艺桩长不足、电流不足、偏位、断桩的质量通病。从施工源头上对施工质量进行监控，达到了施工全过程监控的目的，在保证安全及质量的前提下，极大地提高了桩基的施工效率。

2、数字化监测桩基施工工艺原理

在软基处理施工管理过程中，引入监测系统实时接收所有信息采集设备的位移、倾角和电流数据，可以实时监测桩基的桩位、垂直度、位移量等数据是否符合设计及规范要求，若不符合要求时，提示不具备施工条件。直至设备采集的数据都能够满足设计及规范要求后方可继续进行施工。

3、数字化监测桩基施工工艺的应用

3.1工程概况 

新建莱西至荣成铁路工程ZQSG-4标段，位于山东省威海市（文登区、荣成市）内，正线起讫里程DK164+601.79～DK196+443，动走线起讫里程DZDK0+000～DZDK1+925，标段全长33.765公里。正线设计时速350km/h，动走线设计时速80km/h。路基地基处理主要采用CFG桩及螺杆桩加固处理，CFG桩设计65839m，螺杆桩设计170384m。

3.2工艺流程 

工程参数的录入→安装及调试监测系统→桩机就位→垂直度调整→桩机钻进（实时监测垂直度、桩长、电流值）→终孔→钻杆提升并浇筑砼（控制混凝土方量）→后台数据形成→机械移位（循环施工）。

3.3操作要点 

(1)放线：将计算好的路基桩坐标录入到系统内，系通过北斗定位系统对桩位进行引导定，同时控制桩位的偏差。正式施工前需对系统定位进行校核调试后偏差满足设计及规范要求后方可进行大面积施工。

(2)混合料制备：按照设计要求进行桩基混凝土（混合料）的拌合加工，并相关要求进行现场检测。

(3)钻进成孔：钻机定位完成，经检查桩位偏差小于5cm，钻杆垂直度偏差不大于1%。然后开始钻孔，向下移动钻杆，（钻头触及地面前，钻头阀门为关闭状态）钻头触及地面时，启动马达开始钻进。钻进速度按照先慢后快，钻进过程中通过系统屏幕检查钻杆的偏差并及时纠正。如在钻进成孔的过程中，出现钻进困难或钻杆摇晃较大时，需放慢钻杆进尺速度，防止发生桩孔偏斜或位移及损坏钻杆和钻具。钻进至设计桩长后，在钻头停留位置相对应的钻机塔身处做醒目标记用来核对监测系统是否正常运行，作为施工时控制桩长的依据。成孔深度误差控制在10cm以内，垂直度偏差控制在1%以内。

(4)灌注及拔管：钻进至设计桩长后，停止钻进，开始灌注混合料，需要提前检查泵送混合料管路是否通畅，防止发生堵管现象。每次收盘混合料灌注前需要用水泥砂浆湿润管路，确保管理顺畅。混合料的泵送量要与钻头提升速度相匹配，通过系统显示屏来控制拔管速度（根据试桩确定的提钻速度）2～3m/min，混合料的灌注过程中需保持混合料面始终高于钻头面25cm。混合料到达现场后需尽快组织进行灌注（2h以内），长时间搁置的混合料易堵管或影响强度，应废弃处理；新灌注的桩基要避免扰动，保证桩身混凝土至少24小时养护时间。每根桩的投料量应不少于设计灌注量，通过系统监测的钻进深度来控制混凝土灌注高度。施工桩顶高程一般高出设计高程50cm，灌注成桩完后，桩顶盖土封顶予以保护。施工过程中应认真填写施工记录（前期与系统数据进行核实），每台班或每日留取试块1～2组。 

(5)移机：灌注达到控制高程后，根据桩位信息移位，进行下一根桩的施工。

3.4其他使用 

数字化监测桩基施工工艺可应用于施工机械设备与CFG桩、螺纹桩类似的其他桩型，如水泥搅拌桩、高压旋喷桩等桩型。

4、数字化监测桩基施工工艺创新点 

(1)采用了将倾角传感器、北斗定位系统、电流传感器等设备安装在长螺旋杆钻机上，取代了人工进行点位放样、钻杆倾斜度量测、电流监控的方法，大大提高了工作效率及人为操作误差。

(2)应用了集中控制箱采集数据装置，在机身安装集中控制箱连接至操作室中控显示屏，将倾角传感器、北斗定位系统、电流传感器等设备采集的数据通过集中控制箱处理，反应至中控显示屏。及时准确的指导操作手进行每一步操作，使隐蔽工程不再隐蔽，从而保证了桩基的施工质量。

(3)研发了一个智慧工程APP，通过无线传输技术将施工过程相关数据传送至APP系统。建设单位、监理单位、施工单位通过APP及时跟踪施工过程及任务完成情况。取代了原有的现场人员盯控模式。

5、结束语

该技术通过在新建莱西至荣成铁路工程路基软基处理CFG桩、螺纹桩施工的实践运用，通过数字化监测桩基施工既满足施工质量监控要求又有效地提高了施工工效。随着高铁的发展，路基软基处理施工也会越来越多，尤其是在CFG桩、螺纹桩等软基处理类型施工中有明显优势。对于其他类似工程施工有着非常强的适用性和优越性，推广应用前景广阔。

参考文献：

[1]牛仙甫.长螺旋钻管内泵压CFG桩旋挖钻引孔在青岛城轨综合基地中的应用[J].建筑工程技术与设计. 2018(27).

[2]袁超,甘春宇.CFG桩在地基处理中的运用[J].河南科技. 2008(15)

[3]孙龙梅.CFG桩在高铁软土地基处理中的应用及质量控制研究[J].科技创新与应用.2013(09)

[4]彭秀琼.如何提高CFG桩施工质量及通病防治[J].建筑工程技术与设计.2016(06)