文/邱勇、焦亮

1 前言

雙輪銑深層攪拌墻是通過銑頭轉(zhuǎn)動達到削進及提升功能，削進和提升過程中將水泥漿與土體強制攪拌，在土體內(nèi)產(chǎn)生物化學(xué)反應(yīng)，形成具有整體性、水穩(wěn)定性及一定強度的增強墻體達到防滲效果。結(jié)合信江八字嘴航電樞紐西大河主體工程特點，左岸堤防地勢平坦，上層地層構(gòu)成以砂卵礫石為主，底部為風(fēng)化千枚巖層，在左岸堤防軸線長度1500m 段采用雙輪銑深層攪拌墻技術(shù)，設(shè)計防滲墻厚度為60cm，樁頂高程均為EL19.5m，樁底高程以入強風(fēng)化千枚巖≥1.0m 控制，總計防滲墻約14281.5m2。

2 研究背景

目前國內(nèi)系統(tǒng)均為人為操作，后臺制漿系統(tǒng)與前臺操作系統(tǒng)無有效聯(lián)動，人為操控導(dǎo)致現(xiàn)場無法根據(jù)銑進速度等因素來控制水泥摻量，容易造成水泥摻量超標(biāo)或過低現(xiàn)象。通過本工程的數(shù)字化施工技術(shù)研究總結(jié)出一套較為成熟的數(shù)字化管理系統(tǒng)，解決所述不足。

3 研究內(nèi)容

充分掌握現(xiàn)有雙輪銑深層攪拌防滲墻的施工特點，針對不足，以信江八字嘴航運樞紐西大河主體工程為載體，研究適用于雙輪銑施工自動化監(jiān)督、控制系統(tǒng)。引入圖像識別、移動端APP 等技術(shù)，實現(xiàn)雙輪銑施工參數(shù)的數(shù)字化精細監(jiān)測。同時，采用大量先進的自動化硬件設(shè)備，實現(xiàn)雙輪銑制漿、注漿系統(tǒng)自動化操控，將制漿、注漿系統(tǒng)與雙輪銑鉆進機械設(shè)備形成聯(lián)動，減省人員投入，降低水泥用量，提高防滲墻整體質(zhì)量[1]。

4 運用技術(shù)

4.1 施工參數(shù)確定

前期對地層勘探，按設(shè)計參數(shù)做室內(nèi)實驗得出水泥摻量，通過選取提升速度、摻漿比重等單一變量設(shè)置6幅防滲墻進行對比，并記錄每幅墻體施工時間，取芯注水及外觀檢查，得出最佳控制參數(shù)，后續(xù)墻體按照確定參數(shù)執(zhí)行。具體實驗參數(shù)見表1。

表1 實驗段墻體具體參數(shù)表

通過對試驗段檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合試驗段各幅施工參數(shù)，最終選擇第五幅參數(shù)作為控制標(biāo)準。

4.2 軟件系統(tǒng)技術(shù)

4.2.1 總體思路，雙輪銑施工智能監(jiān)控系統(tǒng)，以施工數(shù)據(jù)采集與分析模塊為基礎(chǔ)，以現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)實時監(jiān)控模塊為核心，以實現(xiàn)雙輪銑智能化遠程監(jiān)控為目標(biāo)，形成分析處理系統(tǒng)，最終實現(xiàn)雙輪銑的無人監(jiān)控的自動化施工控制。

4.2.2 基于WebGis 的集成管理平臺，基于Web-Gis 的集成管理平臺分為動態(tài)施工參數(shù)實時監(jiān)控，以及施工過程的視頻監(jiān)控兩部分。

（1）動態(tài)施工參數(shù)實時監(jiān)控，動態(tài)施工參數(shù)實時監(jiān)控主要對雙輪銑的重要施工參數(shù)進行查看并進行控制，使現(xiàn)場施工工程標(biāo)準化、規(guī)范化。根據(jù)工程情況與實際經(jīng)驗，雙輪銑施工監(jiān)控參數(shù)主要有：銑輪轉(zhuǎn)速(r/min)、鉆進速度(cm/min)、提升速度(cm/min)、注漿流量值(L/min)、注漿壓力(MPa)和鉆進深度(m)等。

（2）施工過程視頻監(jiān)控，施工過程視頻監(jiān)控主要對現(xiàn)場施工人員、設(shè)備及關(guān)鍵施工參數(shù)實時監(jiān)控，以移動APP 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)，視頻數(shù)據(jù)為載體，實時向移動端用戶傳輸視頻數(shù)據(jù)，從而達到實時可視化管理。

4.2.3 設(shè)備管理模塊，設(shè)備管理的內(nèi)容主要是對所有的雙輪銑、挖掘機、起重機以及攪拌機和泥漿泵等進行有關(guān)信息的管理，包括雙輪銑以及附屬設(shè)備使用申請、調(diào)撥管理、設(shè)備維修申請、維修記錄等。

4.2.4 材料管理模塊，主要是對水泥漿的用量進行管理，包括水泥漿用量信息的錄入、修改、查詢、統(tǒng)計、生成報表等，能夠時刻掌握水泥漿用量情況，并結(jié)合水泥漿的單價可以對使用的水泥漿金額進行統(tǒng)計[2]。

4.2.5 施工數(shù)據(jù)采集與分析模塊，施工數(shù)據(jù)采集與管理模塊主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理等，還包括數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，數(shù)據(jù)表格的導(dǎo)出，圖像圖表的可視化生成以及利用監(jiān)測數(shù)據(jù)使用算法進行計算分析等功能。

（1）數(shù)據(jù)收集，利用C 語言編寫傳感器端口監(jiān)聽程序，監(jiān)聽程序在服務(wù)器上運行可以實時獲取雙輪銑上各種傳感器傳送的數(shù)據(jù)，再將獲取到的傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過云處理器進行儲存和初步處理，處理完后保存到數(shù)據(jù)庫中，之后系統(tǒng)中數(shù)據(jù)收集頁面可以有選擇的從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用數(shù)據(jù)。收集的數(shù)據(jù)主要有攪拌機制漿的水灰比、噴漿時間以及噴漿量（體積和質(zhì)量）、水泥參量等。主要數(shù)據(jù)采集流程如圖1 所示。

圖1 數(shù)據(jù)采集流程圖

（2）數(shù)據(jù)分析處理，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集后對數(shù)據(jù)進行分析處理，主要是分析數(shù)據(jù)的特征值，采用比較直觀、簡潔、方便的折線圖的形式進行展示；再利用一些預(yù)測算法，對泥漿用量進行簡單預(yù)測，找出變化規(guī)律，通過算法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理和分析，得到最終的參數(shù)。

（3）圖形報表管理，圖形報表管理的內(nèi)容主要是對水泥土攪拌樁監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析后的結(jié)果以及一些基本的數(shù)據(jù)信息進行匯總，以文檔或表格的形式從系統(tǒng)中導(dǎo)出，同時還支持文件的上傳和下載等功能。

（4）日常巡查管理，日常巡查管理的內(nèi)容主要是巡檢人員定期或不定期地到施工現(xiàn)場對設(shè)備儀器進行檢查、維護，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，并將檢查的相關(guān)信息錄入到監(jiān)控系統(tǒng)中。

4.2.6 現(xiàn)場施工實時監(jiān)控模塊，將傳感器安裝在攪拌樁和雙輪銑上，利用傳感器將數(shù)據(jù)通過云處理器傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)庫中，室內(nèi)實時觀察攪拌樁和雙輪銑工作時的數(shù)據(jù)。

4.3 硬件設(shè)施技術(shù)

4.3.1 前臺安裝

對雙輪銑設(shè)備加裝外圍傳感器、流量計等，實現(xiàn)設(shè)定施工參數(shù)，減少人員實操控制，當(dāng)鉆機下鉆、鉆機提升時，實時監(jiān)測當(dāng)前壓力、瞬時流量、總漿量等?，F(xiàn)場液晶屏可遠程手動調(diào)節(jié)注漿設(shè)備轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)控制注漿量。

4.3.2 后臺安裝，根據(jù)噴漿的工藝要求，水泥秤、水秤、外加劑秤分別配料，按順序投入攪拌機，攪拌機設(shè)定攪拌時間卸料到料漿池。后臺加裝具有計量精度高、采樣速度快PR 稱重模塊，實現(xiàn)落差自動補償、自動去皮、自動零點跟蹤的功能，各個秤的每次實際下料量與累計量都能存儲、打印，支持歷史數(shù)據(jù)查詢，各種物料給定值通過觸摸屏下傳。輸漿泵會抽取料漿，通過兩根管道輸送到前臺設(shè)備，在此過程中，輸漿泵速度會根據(jù)雙輪銑操作工人設(shè)置轉(zhuǎn)速運行。

4.4 數(shù)據(jù)上傳

系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)上傳功能，硬件上加裝有無線網(wǎng)橋，生產(chǎn)數(shù)據(jù)（包含攪拌配料數(shù)據(jù)、輸漿泵控制等）可通過網(wǎng)橋傳送至前臺和后臺操作人員。操作人員輸入墻體相關(guān)信息，啟動噴漿開始下鉆時，操作人員點擊開始鍵，系統(tǒng)記錄漿液累積量，直到設(shè)備完全提鉆完成，操作人員點擊停止鍵，自動計算生產(chǎn)過程所用累計量并上傳至云平臺。

雙輪銑數(shù)字化智慧系統(tǒng)通過升級自動化模塊，實現(xiàn)制漿系統(tǒng)自動化操控，引入精密傳感圖像識別移動端APP 等技術(shù)，實現(xiàn)精細監(jiān)測施工參數(shù)，將數(shù)據(jù)加密傳輸至云端，大幅提高了資料編制效率和數(shù)據(jù)準確度，確?？刹榭伤?，科學(xué)核算成本。操作界面如圖2 所示。

圖2 PC 端數(shù)據(jù)平臺

5 結(jié)語

通過數(shù)字信息化管理系統(tǒng)，如期按照節(jié)點目標(biāo)完成了雙輪銑深層攪拌法防滲墻施工，達到了圍堰閉氣要求，并通過鉆孔取芯、注水試驗及開挖檢測成墻效果使各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。同時，滲透系數(shù)也達到了1×10-6級，圍堰防滲效果佳，基達到不滲水效果，實現(xiàn)了施工全過程數(shù)字化信息的掌控，保障質(zhì)量，減少人員，實現(xiàn)設(shè)備施工全自動化。