項(xiàng)目背景

滬渝蓉高鐵是長江流域綜合立體交通系統(tǒng)的主要骨干，全長313.9公里，經(jīng)武漢市、孝感市、天門市、荊門市、宜昌市。其橋隧比例占84.8%，是中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃“八縱八橫”高速鐵路主通道沿江通道的重要組成部分。本項(xiàng)目計(jì)劃為所有投入施工現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械安裝和施工管理系統(tǒng)，并對(duì)所有標(biāo)段樁基進(jìn)行施工（CFG）信息控制和輔助施工，以專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)主、監(jiān)理、標(biāo)段、團(tuán)隊(duì)協(xié)作高效運(yùn)行，確保智能施工狀態(tài)的施工質(zhì)量，進(jìn)一步方便人民出行，加快沿江綠色綜合交通體系建設(shè)，對(duì)支持長江經(jīng)濟(jì)帶優(yōu)質(zhì)發(fā)展具有重要意義。

▲滬渝高鐵全線示意圖

痛點(diǎn)分析

傳統(tǒng)的打樁機(jī)施工過程依靠機(jī)器本身的簡(jiǎn)單標(biāo)識(shí)和施工人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來判斷。武漢至宜昌段的許多橋梁跨越鐵路營業(yè)線進(jìn)行施工，橋梁和隧道占很大比例。個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的質(zhì)量會(huì)給施工帶來不確定性，導(dǎo)致施工過程不順利，工期延長。

樁機(jī)到位后，由于現(xiàn)場(chǎng)原因，樁機(jī)對(duì)位不仔細(xì)，容易出現(xiàn)樁平移偏差和垂直度超標(biāo)等偏差；

在樁機(jī)施工過程中，需要隨時(shí)觀察和審查樁機(jī)上垂球?qū)蚣艿拇怪倍龋员ＷC樁體的垂直度不超過1%，保證樁體的正常施工，避免偏樁的發(fā)生；

需要嚴(yán)格控制拔管速度。如果拔管速度過快，可能會(huì)導(dǎo)致樁徑過小或縮頸斷樁。如果拔管速度過慢，水泥漿分布不均勻，樁頂浮漿過多，混合物離析，樁體強(qiáng)度不足。

實(shí)施方案

中海達(dá)北斗樁機(jī)智能施工管理系統(tǒng)，基于載波相位觀測(cè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位技術(shù)，采用雙天線高精度北斗定位技術(shù)方案，選定的樁點(diǎn)通過北斗衛(wèi)星信號(hào)指導(dǎo)操作，直觀平面圖顯示，實(shí)時(shí)顯示樁頭與樁點(diǎn)的偏差，即使是初學(xué)者也能準(zhǔn)確校準(zhǔn)樁位和打樁施工。同時(shí)，系統(tǒng)支持云平臺(tái)和移動(dòng)應(yīng)用，方便業(yè)主、施工方和監(jiān)理隨時(shí)隨地檢查打樁進(jìn)度和完成情況，全面高效地管理施工項(xiàng)目。

▲中海達(dá)北斗樁機(jī)智能施工管理系統(tǒng)

作業(yè)流程

▲作業(yè)流程圖

整個(gè)操作主要分為五個(gè)步驟。第一步是在早期階段統(tǒng)計(jì)和輸入數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)和輸入施工段、樁號(hào)、坐標(biāo)、樁長、樁徑等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

第二步是系統(tǒng)安裝調(diào)試，將基站安裝到操作點(diǎn)，為系統(tǒng)提供差異化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位；終端安裝，包括傾斜傳感器、電流傳感器、GNSS天線、車載終端平板電腦等。；通過管理人員的手機(jī)或計(jì)算機(jī)客戶端軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程施工管理。

▲安裝車載終端平板▲高精度GNSS天線安裝▲安裝機(jī)身傳感器

第三步是使用樁機(jī)進(jìn)行鉆孔。樁機(jī)根據(jù)提前輸入的項(xiàng)目信息，通過北斗定位數(shù)據(jù)引導(dǎo)定位，通過傳感器數(shù)據(jù)調(diào)整控制垂直度，開始鉆孔作業(yè)；在操作過程中，實(shí)時(shí)觀察終端平板電腦的“高精度樁信息”、“垂直偏差值”、“鉆進(jìn)深度值”、“提鉆速率”、輔助機(jī)手精準(zhǔn)準(zhǔn)工“鉆入電流值”等，確保樁點(diǎn)各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。

▲實(shí)時(shí)樁位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

第四步是拔管澆筑混凝土，澆筑混凝土，用采集器計(jì)算控制混凝土方量，從而控制拔管速度。

最后，形成后臺(tái)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)將施工數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)后臺(tái)，業(yè)主、監(jiān)理、施工單位通過軟件進(jìn)入后臺(tái)系統(tǒng)，及時(shí)跟蹤施工過程和完成情況。

▲施工進(jìn)度總體圖▲已打入樁點(diǎn)顯示▲樁點(diǎn)施工數(shù)據(jù)圖▲樁過程數(shù)據(jù)

成果展示

在中海達(dá)北斗樁機(jī)智能施工管理系統(tǒng)的幫助下，滬渝蓉高鐵建設(shè)實(shí)現(xiàn)了高精度作業(yè)。通過3厘米的精準(zhǔn)放樣，工程質(zhì)量提高了90%以上。同時(shí)，滬渝蓉高鐵建設(shè)提高了作業(yè)效率。通過減少人工放樣和引導(dǎo)，項(xiàng)目工作效率提高了35%。此外，滬渝蓉高鐵建設(shè)節(jié)約了成本投入。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械、人工、材料投入減少35%。

項(xiàng)目總結(jié)

中海達(dá)北斗樁機(jī)智能施工管理系統(tǒng)采用高精度GNSS雙天線定位技術(shù)，整合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)，基于載波相位觀測(cè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位技術(shù)，智能引導(dǎo)快速施工人員準(zhǔn)確定位樁點(diǎn)位置，無需提前放樣和標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)打樁定位。

同時(shí)，系統(tǒng)的引入實(shí)現(xiàn)了24小時(shí)全天候、全過程實(shí)時(shí)監(jiān)控、施工數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)较到y(tǒng)背景，提高了樁過程的透明度，使每個(gè)樁狀態(tài)都可追溯，人工控制經(jīng)驗(yàn)進(jìn)入準(zhǔn)確的數(shù)字過程，使依賴人體經(jīng)驗(yàn)的過程進(jìn)入準(zhǔn)確的機(jī)械操作，使整個(gè)樁施工過程更加標(biāo)準(zhǔn)透明，樁質(zhì)量更容易控制，大大降低了人為因素的影響。

此外，實(shí)時(shí)打樁參數(shù)的監(jiān)控和記錄可以使施工人員實(shí)時(shí)了解打樁狀態(tài)，有效避免過去由于樁長不足和持力層電流不足造成的返工，大大降低了斷樁和偏樁的概率，提高了打樁機(jī)的施工效率；導(dǎo)入系統(tǒng)后，無需測(cè)量人員提前放樣或旁站守樁人員，降低了人工成本和事故風(fēng)險(xiǎn)，降低了施工壓力；與傳統(tǒng)打樁機(jī)相比，還可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工程施工信息，自動(dòng)生成施工記錄表、竣工圖等圖表信息，為鐵路部門信息系統(tǒng)建設(shè)提供安全可靠的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)支撐。

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