基于北斗監(jiān)測系統(tǒng)的CFG樁先截法施工工藝

楊少隆 中鐵一局集團第三工程分公司

1 工法概況及原理

1.1 工藝工法概況

目前路基軟基處理通常采用換填、加固等方式進行，而CFG樁作為軟基加固的一種常用方法被廣泛使用，在傳統(tǒng)的CFG樁基施工過程中主要使用人工放樣的方式（人工通過皮尺測量尺寸的方式）在施工區(qū)域?qū)γ扛鶚哆M行定位，并且在打樁過程中使用人工對點的方式進行樁位控制，該方法樁位排列偏差較大、不整齊，且主要依靠操作手憑借施工經(jīng)驗對樁長及垂直度進行控制，同時樁頭截除功效低下，對工程運營階段埋下安全隱患，施工效率低下、人工成本較高。

為了減小CFG樁位和垂直度偏差，確保樁位和樁身質(zhì)量滿足要求，避免CFG樁加固區(qū)路基在運營階段出現(xiàn)沉降，項目部組織專門力量進行攻關(guān)，不斷開展QC活動，針對樁位偏差較大的問題，與廣州中海達定位技術(shù)有限公司進行合作，研發(fā)的中海達PDS500樁機管理系統(tǒng)在樁位及樁身質(zhì)量控制方面取得了顯著成效；同時針對樁身淺部缺陷較多的問題，“先截法”工藝效果明顯，兩者結(jié)合后形成了“北斗監(jiān)測+先截法”的施工工藝，該工藝使樁位偏差明顯減小，樁身淺部缺陷顯著降低，樁頭截除功效明顯提高，人工成本明顯降低。

1.2 CFG樁北斗監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

在項目駐地架設(shè)北斗定位基站，在CFG樁機上安裝系統(tǒng)終端設(shè)備，實現(xiàn)樁位、樁長、拔管速率(誤差為厘米級)監(jiān)控；在鉆機桅桿上安裝傾斜傳感器，在鉆機動力系統(tǒng)中安裝電流傳感器，實現(xiàn)對電流、垂直度的精密監(jiān)測。實時采集成樁信息，及時將信息傳遞給鉆機操作手、技術(shù)員和監(jiān)理。如發(fā)生超限，及時報警提醒糾偏，并將最終成樁信息，自動上傳至鐵路工程管理平臺，實現(xiàn)成樁全過程信息化監(jiān)控。

2 基于北斗監(jiān)測系統(tǒng)的CFG樁先截法施工工藝流程

以往CFG樁施工容易出現(xiàn)數(shù)量不足、樁長不夠、樁位偏差大、施工記錄不真實等問題，造成地基處理效果不達標(biāo)，病害處理困難。

為防止上述問題，中鐵一局貴南高鐵項目經(jīng)理部，在GNZQ-11標(biāo)段路基工點，應(yīng)用北斗精準(zhǔn)定位及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)出北斗監(jiān)測系統(tǒng)，對CFG樁施工進行全過程、多方位動態(tài)監(jiān)控，使先截法施工工藝水平顯著提升。

2.1 工藝流程

2.1.1 導(dǎo)入設(shè)計信息

技術(shù)人員審核設(shè)計文件無誤后，根據(jù)路基加固邊線、線路中線、樁長、高程等設(shè)計參數(shù)，整體布設(shè)CFG樁位，生成布樁圖及樁位坐標(biāo)，經(jīng)審核無誤后，導(dǎo)入系統(tǒng)終端。

2.1.2 技術(shù)復(fù)核

根據(jù)設(shè)計參數(shù)，在系統(tǒng)終端上檢查、復(fù)核設(shè)計樁長、布樁形式，量測鉆頭直徑。

2.1.3 樁基定位

鉆機操作手利用垂直度校正系統(tǒng)和樁基對位偏差校正系統(tǒng)，進行精準(zhǔn)定位。

2.1.4 鉆進及灌注

操作手完成鉆機精準(zhǔn)定位后，旁站監(jiān)理及技術(shù)員根據(jù)手機 APP監(jiān)控系統(tǒng)進行復(fù)核，檢查對位偏差、鉆桿垂直度是否滿足要求。確定符合要求后，技術(shù)員向操作手下達開鉆指令。監(jiān)控系統(tǒng)界面實時顯示過程電流、深度、下鉆/提鉆速度、傾斜度等控制參數(shù)，當(dāng)控制參數(shù)偏差大于預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)自動提示操作手和現(xiàn)場技術(shù)員。

當(dāng)終孔電流值以及樁長均滿足設(shè)計要求后，開始提鉆泵料。泵料完成后，操作手點擊“完成”，系統(tǒng)自動記錄成樁過程信息，并上傳鐵路工程管理平臺。后方監(jiān)理、施工、建設(shè)單位技術(shù)管理人員可隨時查看每根樁的完整信息。架好激光投線儀，按照設(shè)計樁頂標(biāo)高，振搗并清除孔內(nèi)多余混凝土，進行樁頂收面、覆蓋養(yǎng)護。

2.2 樁帽施工

樁體強度滿足要求后，對無樁帽設(shè)計段落，直接進行檢樁；有樁帽設(shè)計段落，采用旋挖機挖出樁帽范圍內(nèi)的土體，檢樁完成后施工樁帽。

3 取得的效果

通過在GNZQ-11標(biāo)段DK503+450～K503+572路基段試驗應(yīng)用，已完成的873根樁檢測結(jié)果Ⅰ類樁830根，Ⅱ類樁43根，合格率為 100%，地基承載力抽檢結(jié)果均滿足設(shè)計要求，成樁質(zhì)量得到保證。經(jīng)測算，每米成樁綜合費用平均節(jié)省 10%左右。目前，該系統(tǒng)已通過鐵科院高速鐵路系統(tǒng)國家工程實驗室組織的專家評審。我們正在進一步細化完善該系統(tǒng)施工作業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以滿足大規(guī)模推廣應(yīng)用需要，同時繼續(xù)拓展該系統(tǒng)在路基工程施工中的應(yīng)用范圍，朝著路基施工數(shù)字化、信息化、智能化方向作出更多探索和實踐。

4 結(jié)束語

CFG樁北斗監(jiān)測系統(tǒng)具有樁基施工全過程動態(tài)監(jiān)控、偏差報警、實時糾偏等功能，實現(xiàn)了成樁過程信息自動記錄、上傳、存儲、共享，確保數(shù)據(jù)真實，杜絕漏打現(xiàn)象，保證設(shè)計數(shù)量，提高了成樁質(zhì)量。先截法施工實現(xiàn)了樁頂一次成型，不存在樁間土開挖、樁頭截除等環(huán)節(jié)，對樁體擾動小，施工效率高，同時對樁頂2m范圍內(nèi)的砼進行了振搗，減少了淺部缺陷，提高了成樁質(zhì)量。