基于北斗監測系統的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）在施工區域對每根樁進行定位，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，確保樁位和樁身質量滿足要求，避免CFG樁加固區路基在運營階段出現沉降，項目部組織專門力量進行攻關，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有限公司進行合作，研發的中海達PDS500樁機管理系統在樁位及樁身質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，兩者結合后形成了“北斗監測+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樁北斗監測系統工作原理

在項目駐地架設北斗定位基站，在CFG樁機上安裝系統終端設備，實現樁位、樁長、拔管速率(誤差為厘米級)監控；在鉆機桅桿上安裝傾斜傳感器，在鉆機動力系統中安裝電流傳感器，實現對電流、垂直度的精密監測。實時采集成樁信息，及時將信息傳遞給鉆機操作手、技術員和監理。如發生超限，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，實現成樁全過程信息化監控。

2 基于北斗監測系統的CFG樁先截法施工工藝流程

以往CFG樁施工容易出現數量不足、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，病害處理困難。

為防止上述問題，中鐵一局貴南高鐵項目經理部，在GNZQ-11標段路基工點，應用北斗精準定位及物聯網技術，研發出北斗監測系統，對CFG樁施工進行全過程、多方位動態監控，使先截法施工工藝水平顯著提升。

2.1 工藝流程

2.1.1 導入設計信息

技術人員審核設計文件無誤后，根據路基加固邊線、線路中線、樁長、高程等設計參數，整體布設CFG樁位，生成布樁圖及樁位坐標，經審核無誤后，導入系統終端。

2.1.2 技術復核

根據設計參數，在系統終端上檢查、復核設計樁長、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和樁基對位偏差校正系統，進行精準定位。

2.1.4 鉆進及灌注

操作手完成鉆機精準定位后，旁站監理及技術員根據手機 APP監控系統進行復核，檢查對位偏差、鉆桿垂直度是否滿足要求。確定符合要求后，技術員向操作手下達開鉆指令。監控系統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，當控制參數偏差大于預設值時，系統自動提示操作手和現場技術員。

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

2.2 樁帽施工

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

3 取得的效果

通過在GNZQ-11標段DK503+450～K503+572路基段試驗應用，已完成的873根樁檢測結果Ⅰ類樁830根，Ⅱ類樁43根，合格率為 100%，地基承載力抽檢結果均滿足設計要求，成樁質量得到保證。經測算，每米成樁綜合費用平均節省 10%左右。目前，該系統已通過鐵科院高速鐵路系統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施工作業技術標準，以滿足大規模推廣應用需要，同時繼續拓展該系統在路基工程施工中的應用范圍，朝著路基施工數字化、信息化、智能化方向作出更多探索和實踐。

4 結束語

CFG樁北斗監測系統具有樁基施工全過程動態監控、偏差報警、實時糾偏等功能，實現了成樁過程信息自動記錄、上傳、存儲、共享，確保數據真實，杜絕漏打現象，保證設計數量，提高了成樁質量。先截法施工實現了樁頂一次成型，不存在樁間土開挖、樁頭截除等環節，對樁體擾動小，施工效率高，同時對樁頂2m范圍內的砼進行了振搗，減少了淺部缺陷，提高了成樁質量。