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水泥攪拌樁施工傳統與智能監控系統的對比

時間:2020-02-12 10:52作者:李興華 趙立波
本文導讀:這是一篇關于水泥攪拌樁施工傳統與智能監控系統的對比的文章,蘇錫常南部高速主體工程位于常州、無錫范圍,屬太湖湖蕩平原工程地質區。沿線分布的主要特殊性巖土有填土、軟弱土及膨脹土。其中,軟弱土的土層埋深基本在0.30~16.1m,平均層厚15.76m。

  摘    要: 水泥攪拌樁作為常用軟基處理技術,已有近40a的發展歷程,其施工技術不斷提高,檢測要求和方法已基本成熟,但施工過程質量控制仍然比較傳統。通過水泥攪拌樁智能監控系統的運用,使水泥攪拌樁施工質量控制得到很大提升。

  關鍵詞: 水泥土攪拌樁; 智能監控系統; 物聯網; 質量控制;

  Abstract: As a common soft foundation treatment technology, cement mixing pile has developed for nearly 40 years, its construction technology has been improved continuously, and its testing requirements and methods have been basically mature, but the quality control in the construction process is still relatively traditional. Through the application of intelligent monitoring system of cement mixing pile, the construction quality control of cement mixing pile is greatly improved.

  Keyword: cement soil mixing pile; intelligent monitoring system; internet of things; quality control;

  1、 引言

  蘇錫常南部高速主體工程位于常州、無錫范圍,屬太湖湖蕩平原工程地質區。沿線分布的主要特殊性巖土有填土、軟弱土及膨脹土。其中,軟弱土的土層埋深基本在0.30~16.1m,平均層厚15.76m。根據軟弱土的層底埋深、軟土土質、含水量等情況,軟弱土路基段采用水泥攪拌樁加固的復合地基處理方案。水泥土攪拌樁設計長度為12~15m,樁徑0.5m,設計水泥摻量為55kg/m,采用兩攪一噴施工工藝。
 

水泥攪拌樁施工傳統與智能監控系統的對比
 

  2 、智能監控系統簡介

  水泥土攪拌樁智能監控系統是運用物聯網技術,通過施工設備上安裝的流量計、陀螺儀、壓力計等多種感應器件對施工過程數據進行實時采集,實時數據經網絡基站上傳至網絡服務器后傳送至智能手機、PC端等終端設備上,實現對施工過程的遠程、實時、多終端監控。水泥土攪拌樁施工智能監控系統由制漿監控系統、打樁監測系統和數據實時存儲、分析系統組成,對制漿、供漿、下鉆、提鉆等施工環節均可進行實時的施工數據采集。如圖1所示。

  圖1 智能監控系統原理圖
圖1 智能監控系統原理圖

  3 、智能監控系統與傳統監控系統的對比

  3.1、 監控信息全面性

  水泥土攪拌樁施工主要施工工序有漿液拌和、噴漿下鉆、攪拌提升。在地質勘查資料覆蓋范圍有限的情況下,很難全面、準確地判斷出施工區域內地質的變化情況。當地質條件的發生變化時,如果不能及時對下鉆速度、噴漿量等施工工藝參數進行調整,則成樁質量難以得到保證。

  現階段行業內對水泥土攪拌樁施工過程監控主要采用水泥噴漿記錄儀和測量控制技術。水泥噴漿記錄儀采用微機電腦技術,集數碼顯示和打印功能于一體,對打樁的開始時間、結束時間、噴漿量分布狀況、總漿量進行記錄,過程中通過數碼顯示屏顯示噴漿量和總漿量。對成樁質量影響較大漿液密度、噴漿壓力、下鉆和提升速度、樁體垂直度等關鍵指標無法進行監控。

  水泥土攪拌樁智能監控系統通過對制漿系統、打樁系統的整合,采用更先進、更豐富的傳感模塊實現對前端數據的全方位采集。采集的數據涵蓋鉆樁深度、內鉆桿電流、外鉆桿電流、前后傾角、左右傾角、水泥漿密度、泥漿流速、噴漿狀態或壓力、鉆桿狀態,采集數據較傳統監控系統更全面、豐富,對施工過程的指導性更強。如圖2所示。

  圖2 智能制漿和智能打樁現場系統界面圖
圖2 智能制漿和智能打樁現場系統界面圖

  智能監控系統和傳統監控系統監控指標對比表1。

  表1 智能監控系統和傳統監控系統監控指標對比表
表1 智能監控系統和傳統監控系統監控指標對比表

  注:√代表新舊監測儀器的對比。

  3.2、 監控信息時效性

  水泥土攪拌樁智能監控系統利用物聯網技術將安裝在水泥漿拌和站和打樁機上的監控、監測單元與安裝在施工設備上的可視化數據處理終端進行連接,施工人員可實時了解施工過程中的工藝參數的變化情況,以最快的速度采取相關措施進行調整,保證施工質量,避免施工資源浪費。同時,監測數據通過電信基站實時上傳至數據存儲服務器內,業主單位、監理單位、施工單位人員通過安裝在智能手機、PC設備上的客戶端獲得數據,不受地域限制,隨時隨地查看現場施工數據,對現場施工情況做出有效分析判斷,實現了遠程多人實時在線監測,極大地提高了工作效率。如圖3所示。

  圖3 實時監控系統界面圖
圖3 實時監控系統界面圖

  3.3、 監控成本經濟性

  為確保水泥攪拌樁質量能有效控制,我國部分省份相應出臺了水泥攪拌樁的施工質量管理指導意見,要求在施工過程中由現場技術人員、現場監理工程師進行全程旁站,現場監理工程師按至少每3臺機3人的標準進行配置,極大地增加了水泥攪拌樁的造價成本。

  通過水泥攪拌樁智能監控系統的運用,僅需在施工現場設置監控中心,使分散的管理集成化,做到1人即可管理多臺施工機械,減輕在人力資源上的過多投入。監控系統一次性投入后,循環重復利用,后期維護成本較低,經濟效益明顯。本項目水泥攪拌樁質量控制費較傳統方式節省約0.27元/m。

  4、 傳統施工設備智能化改造

  在水泥攪拌樁智能監控系統應用的初級階段,使用的水泥攪拌樁機多為傳統設備,短時間內還不具備完全淘汰傳統設備的條件。為此,在現階段可通過在傳統設備上加裝電磁流量監測模塊、深度傳感模塊、傾角傳感模塊、電流互感模塊、擴大頭接觸器以及密度傳感模塊等傳感器即可實現對樁長、總漿量、段漿量、瞬時流量、鉆桿下鉆和提升速度、內外鉆桿電流、泥漿密度、鉆桿前后和左右傾角等參數的收集。

  5、 結語

  在水泥土攪拌樁施工過程中,通過智能監控系統的應用,使整個施工過程更加透明,將隱蔽于地下的攪拌過程通過圖表形式更直觀地呈現;可對施工過程中的突發問題和潛在質量隱患采取更及時、更有針對性的處理措施,使水泥攪拌樁施工質量大幅提升。通過智能監控系統的運用,大幅度降低了人員投入,充分踐行了品質工程中“自動化減人”的理念。

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