何文瑞

（甘肅大禹節(jié)水集團(tuán)水利水電工程有限責(zé)任公司 甘肅 酒泉 735000）

0 引言

濕陷性巖土在全球分布范圍很廣，許多建筑物在建設(shè)中都會(huì)遇到濕陷性巖土。在工程建設(shè)地基處理中，如果濕陷性不能有效消除，將嚴(yán)重影響建筑的安全性、可靠性。消除濕陷性、提高地基承載力常采用工程措施，而擠密樁措施能夠解決濕陷性巖土帶來(lái)的問(wèn)題，所以擠密樁被廣泛采納。但如果擠密樁存在質(zhì)量問(wèn)題，將會(huì)影響建筑物的安全、穩(wěn)定。本文以甘肅省引洮供水二期工程骨干工程及配套工程為例進(jìn)行研究，其屬Ⅱ等工程，工程規(guī)模為大（2）型。主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別均為5級(jí)。其中丁溝調(diào)蓄水池及水廠的管理樓、綜合加藥間、凈水車(chē)間、污泥處理間采用3:7灰土擠密樁進(jìn)行地基處理，樁深6 m、7 m，樁徑400 mm，樁間距0.8 m；樁體壓實(shí)度0.97，樁間土壓實(shí)度0.93，復(fù)核地基承載力200 Kpa。完成灰土擠密樁施工約2.9萬(wàn)根，19萬(wàn)延米，這也反映出該工程的濕陷性巖土分布比較多，對(duì)建筑物的影響較大。因此，對(duì)擠密樁質(zhì)量管控具有重要作用，必須要加強(qiáng)對(duì)擠密樁質(zhì)量管控信息化的研究。本文從擠密樁質(zhì)量管控相關(guān)內(nèi)容和特點(diǎn)進(jìn)行論述，著重研究和分析基于北斗定位的擠密樁質(zhì)量管控信息化系統(tǒng)。

1 基于北斗定位的擠密樁概述

1.1 擠密樁概述

擠密樁是將帶有管塞或者錐頭的鋼管壓入地下的擠密土壤地基，讓土壤形成一定大小和深度的孔，之后向孔內(nèi)放入灰土、砂石等填料，從而形成樁。擠密樁其實(shí)是一種橫向的擠密技術(shù)，讓土壤能夠達(dá)到預(yù)期的要求，提高土壤的密實(shí)度、承載力，降低土壤的可壓縮性、能夠保證土壤均勻分布[1]。這種方法和換填土、回填土方法相比，更能節(jié)約成本，降低施工的難度和復(fù)雜度，從而提高了施工的效率，保證了土壤的密實(shí)度；而且擠密樁不會(huì)受到開(kāi)挖條件、場(chǎng)地的限制，擠密樁一般處理深度比較大，能夠達(dá)到5～15 m。擠密樁在成孔后，填入孔內(nèi)的材料屬于素土，比其他處理濕陷性黃土的方法和人工填土的方法更能夠降低施工成本。高精度智能擠密樁定位系統(tǒng)以高精度技術(shù)為依托，為靜力壓、常規(guī)打樁、鉆孔定位作業(yè)等提供高精度定位支持。系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)獲取高精度三維位置信息和方位角數(shù)據(jù)，在設(shè)備終端進(jìn)行計(jì)算獲取準(zhǔn)確的鉆孔實(shí)時(shí)位置信息，通過(guò)顯示終端對(duì)預(yù)設(shè)的鉆孔位置進(jìn)行實(shí)時(shí)偏離指導(dǎo)，從而達(dá)到高效、準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

擠密樁在處理濕陷性黃土地基過(guò)程中，能夠有效地消除因濕陷性黃土地基帶來(lái)的濕陷性，保證建筑物的安全、穩(wěn)定。擠密樁方法處理濕陷性黃土地基是利用填入的砂石、灰土等物質(zhì)對(duì)土體進(jìn)行側(cè)向擠密，使樁間土得到擠密，提高土體的密實(shí)度，從而保證土壤的承載力，并形成具有一定承載力的樁體，保證建筑物的穩(wěn)定、安全，提高施工的質(zhì)量。根據(jù)造孔、填孔是否產(chǎn)生側(cè)壓力、樁徑增大，擠密樁“擠密”的方式常見(jiàn)的有兩種：一種是先用掏孔機(jī)械先掏孔，再用夯填機(jī)具分層填孔。這種方式主要是通過(guò)夯填時(shí)擴(kuò)大樁直徑（夯填后樁徑大于孔徑），擴(kuò)大部分?jǐn)D向周邊，將擠實(shí)相鄰樁孔之間的土層擠壓密實(shí)，但造孔過(guò)程中是將樁孔內(nèi)原土挖出，不產(chǎn)生側(cè)壓力，所以造孔不影響樁間土層的密實(shí)程度。采用這種方式造孔典型代表設(shè)備是洛陽(yáng)鏟、螺旋鉆機(jī)、回旋鉆機(jī)等。另一種方式是先利用沖擊式打樁機(jī)將沉管等沖擊沉入土層、拔出沉管成孔，再用夯填機(jī)具分層填孔。這種沉管造孔、夯填機(jī)具填孔的方式，造孔和填孔都會(huì)擠壓樁間土層，但主要是利用沉管把原樁孔中的土擠向周邊，將相鄰樁之間的土擠壓密實(shí)。這種方式造孔設(shè)備的典型代表是沖擊式打樁機(jī)[2]。這兩種方式中后者擠密效果好、效率高、施工成本低，目前多采用這種擠密方式。

擠密樁的工藝比較簡(jiǎn)單，方法比較成熟，具有完善的擠密樁施工體系，設(shè)備簡(jiǎn)單，而且處理深度深、面積大。但成本高，約占總造價(jià)的20～25%，個(gè)別高達(dá)30～35%；檢測(cè)項(xiàng)目多、效率低、檢測(cè)費(fèi)用高。

1.2 基于北斗定位的擠密樁質(zhì)量管控信息化系統(tǒng)

擠密樁技術(shù)在濕陷性黃土地基使用的很多，而且濕陷性黃土地基面積比較大，需要的擠密樁較多。因此，必須要對(duì)擠密樁進(jìn)行質(zhì)量管控，保證每一個(gè)擠密樁符合施工質(zhì)量要求。近年來(lái)，我國(guó)在導(dǎo)航定位、互聯(lián)網(wǎng)、電子檢測(cè)、大數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)利用、新材料研發(fā)等方面發(fā)展突飛猛進(jìn)，為尋求擠密樁施工質(zhì)量檢驗(yàn)方法提供了有力基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、軟件、定位導(dǎo)航、人工智能等電子科技、新材料開(kāi)發(fā)日新月異，支撐的平臺(tái)日趨完善，技術(shù)支撐可行，而且近年，建設(shè)項(xiàng)目對(duì)工程運(yùn)行管理智能化要求越來(lái)越高，鼓勵(lì)推廣工程的自動(dòng)化、智能化。因此，基于北斗定位的擠密樁質(zhì)量管控信息化系統(tǒng)開(kāi)始使用在地基施工過(guò)程中。基于北斗定位的擠密樁質(zhì)量管控信息化系統(tǒng)包括北斗定位系統(tǒng)、傳感器、分析系統(tǒng)和顯示設(shè)備等。基于北斗定位的擠密樁質(zhì)量管控信息化系統(tǒng)的流程見(jiàn)圖1。通過(guò)北斗定位系統(tǒng)將擠密樁進(jìn)行定位，北斗定位系統(tǒng)通過(guò)基礎(chǔ)的位置服務(wù)，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，從而得到擠密樁相應(yīng)的數(shù)據(jù)，得到樁點(diǎn)分布圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)擠密樁施工和回填土等地基施工的引導(dǎo)。傳感采集系統(tǒng)采用多種采集單元對(duì)擠密樁機(jī)械采集，之后將數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，運(yùn)用先進(jìn)的算法和設(shè)備對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒒脚_(tái)[3]。利用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)和指令的收集、儲(chǔ)存、統(tǒng)計(jì)、分析和輸出。

1.3 基于北斗定位的擠密樁質(zhì)量管控的特點(diǎn)

擠密樁質(zhì)量管控具有復(fù)雜性、多變性和多發(fā)性的特點(diǎn)。在地基工程施工中，施工的難度大、時(shí)間長(zhǎng)等因素，使質(zhì)量管理和控制存在復(fù)雜性的特點(diǎn)。一方面，擠密樁工程在施工中，人員較多，施工材料也比較多，也會(huì)受到地理?xiàng)l件等因素的影響，使施工管理和控制方案存在著許多限制條件，讓施工質(zhì)量管理和控制變得復(fù)雜；另一方面，在擠密樁工程施工中，會(huì)出現(xiàn)難以預(yù)料的突發(fā)情況，讓質(zhì)量管理和控制變得更復(fù)雜。在施工過(guò)程中，存在著許多改變的因素，這些改變的因素導(dǎo)致不得不重新調(diào)整質(zhì)量管理和控制方案，使質(zhì)量管理和控制具有多變性。在建筑工程施工過(guò)程中，存在著一些建筑行業(yè)的通病，使質(zhì)量管理和控制措施存在多發(fā)性。基于北斗定位的擠密樁質(zhì)量管控的特點(diǎn)也具有智能性和準(zhǔn)確性，能夠自動(dòng)地對(duì)擠密樁進(jìn)行定位，準(zhǔn)確地找到擠密樁對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，能夠自動(dòng)地檢測(cè)和管理擠密樁施工過(guò)程，從而保證施工的質(zhì)量，確保建筑物的安全、穩(wěn)定。

1.4 基于北斗定位的擠密樁質(zhì)量管控信息化系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀

擠密樁質(zhì)量管控包括質(zhì)量檢測(cè)、施工流程控制和施工驗(yàn)收管控等。會(huì)寧項(xiàng)目部對(duì)導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)用。由于第一次使用，初期效率較低，效果不明顯。隨著對(duì)設(shè)備及軟件的熟悉，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行改善，效率越來(lái)越高，施工質(zhì)量、進(jìn)度均得以保證。在成孔、回填設(shè)備上安裝導(dǎo)航定位裝置，將每根樁的參數(shù)信息提前錄入導(dǎo)航定位裝置，引導(dǎo)施工設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、精確就位，開(kāi)展施工作業(yè)，并對(duì)錯(cuò)序、漏孔、孔位偏差、孔垂直度偏差等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，指導(dǎo)糾偏，保證了質(zhì)量，提高了進(jìn)度[4]。

在甘肅引洮二期會(huì)寧縣城鄉(xiāng)飲水配套工程施工某標(biāo)段調(diào)蓄水池壩基、凈水廠單體建筑地基處理施工中，某軟件公司對(duì)開(kāi)發(fā)的智能監(jiān)控設(shè)備及軟件進(jìn)行初步測(cè)試，我們予以大力排行，基本原理是利用全球定位系統(tǒng)定位，建立基站、樁位坐標(biāo)編錄→打樁設(shè)備定位及顯示裝置安裝調(diào)試→樁機(jī)信息及作業(yè)信息錄入終端→樁機(jī)作業(yè)時(shí)發(fā)出信息→終端發(fā)現(xiàn)定位偏差（主要是錯(cuò)序、漏孔）→終端向樁機(jī)及監(jiān)控中心發(fā)出警告信息（顯示屏顏色體現(xiàn)）→合格成孔標(biāo)識(shí)（顯示屏顏色體現(xiàn)）。見(jiàn)圖2所示。

2 基于北斗定位的擠密樁質(zhì)量管控信息化系統(tǒng)的研究

2.1 研究方法

在對(duì)擠密樁質(zhì)量管控研究時(shí)，必須要將擠密樁管控方法進(jìn)行模型構(gòu)建和PDCA的管理循環(huán)為指導(dǎo)思想，利用其可以持續(xù)改進(jìn)的原理為動(dòng)心核心，并融入軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的“瀑布模型”，設(shè)計(jì)了基于瀑布模型的事故隱患管控模式。擠密樁施工過(guò)程中存在的質(zhì)量問(wèn)題，其產(chǎn)生的原因各有不同，但都有一定的側(cè)重點(diǎn)，因此，在進(jìn)行項(xiàng)目工程質(zhì)量動(dòng)態(tài)管控中，需要從多個(gè)角度來(lái)進(jìn)行管理，主要是指質(zhì)量管控的標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量動(dòng)態(tài)管控的動(dòng)因指標(biāo)內(nèi)容以及質(zhì)量動(dòng)態(tài)管控的主要過(guò)程。

2.2 優(yōu)化措施

2.2.1 完善基于北斗定位的擠密樁質(zhì)量管控信息化系統(tǒng)

（1）建立信息處理中心（收集、比對(duì)分析、形成成熟指令）。

（2）選擇適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)波、聲波、壓力波、脈沖電流等電子元件、傳感器。

（3）根據(jù)全過(guò)程檢測(cè)或者隨機(jī)檢測(cè)的需要，規(guī)劃安裝部位（安裝在施工設(shè)備上或者檢測(cè)部位上）。

（4）選擇適當(dāng)?shù)男畔⑤敵龊洼斎胙b置。電磁波傳輸不受地形限制，優(yōu)先考慮。

（5）進(jìn)行試生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)：①將選擇的振動(dòng)波、聲波、壓力波、脈沖電流等電子元件、傳感器安裝在試生產(chǎn)設(shè)備或者檢測(cè)處；②用傳統(tǒng)方法檢測(cè)按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方法檢測(cè)試驗(yàn)質(zhì)量，將對(duì)應(yīng)的振動(dòng)波、聲波、壓力波、脈沖電流等對(duì)應(yīng)的信息通過(guò)信息輸出端輸出；③信息處理中心接受信息，比對(duì)、分析信息，建立信息評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（合格與不合格、正常與異常）。

（6）驗(yàn)證和校核信息、形成成熟的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

（7）施工過(guò)程中用傳統(tǒng)方法（隨機(jī)抽樣、定期取樣）反復(fù)驗(yàn)證信息評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、形成成熟的指令指導(dǎo)、評(píng)價(jià)生產(chǎn)。

（8）申請(qǐng)行業(yè)協(xié)會(huì)驗(yàn)證。

（9）申請(qǐng)政府相關(guān)部門(mén)修訂標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 提高擠密樁質(zhì)量管控信息化系統(tǒng)應(yīng)用能力

（1）體現(xiàn)“質(zhì)量過(guò)程控制理念”實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)量形成全過(guò)程檢測(cè)、控制、評(píng)價(jià)；發(fā)現(xiàn)異常預(yù)警糾正；對(duì)趨勢(shì)分析預(yù)測(cè)、指導(dǎo)制定預(yù)防對(duì)策、指導(dǎo)作業(yè)良性循環(huán)。

（2）可大幅度降低常規(guī)檢測(cè)頻次和特殊檢測(cè)項(xiàng)目，大幅度提高檢測(cè)評(píng)價(jià)效率、降低施工成本，縮短施工周期。

（3）推廣比對(duì)庫(kù)。一些投資小、建筑等級(jí)低的建設(shè)工程項(xiàng)目，采用這種方案對(duì)比評(píng)價(jià)，可建議取消現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。

（4）在社會(huì)范圍推廣該系統(tǒng)，可以大量節(jié)約社會(huì)成本、提高施工生產(chǎn)效率和施工企業(yè)效益。

2.2.3 完善質(zhì)量管控措施

運(yùn)用科學(xué)合理的方法來(lái)完善質(zhì)量管理和控制體系，采用計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)來(lái)規(guī)范施工質(zhì)量管控，從而保證施工質(zhì)量。完善施工質(zhì)量管理和控制的相關(guān)內(nèi)容，要保證設(shè)計(jì)圖紙、施工材料和施工人員專(zhuān)業(yè)性的管理和控制。對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙，必須要保證設(shè)計(jì)圖紙的準(zhǔn)確，而且施工人員要了解圖紙，當(dāng)圖紙與實(shí)際施工不符合時(shí)，施工人員應(yīng)與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通。保證施工材料的質(zhì)量，要對(duì)施工材料進(jìn)行嚴(yán)格控制，采用有合格證書(shū)和相應(yīng)的檢測(cè)書(shū)的材料，要有相關(guān)的人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽查和檢驗(yàn)，不能出現(xiàn)質(zhì)量不合格的材料，從而減少擠密樁帶來(lái)的安全隱患[5]。根據(jù)成本選擇合適的技術(shù)人員，保證施工人員的技術(shù)，要對(duì)施工人員進(jìn)行相應(yīng)的管理和控制，也要對(duì)施工人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的培訓(xùn)。在對(duì)擠密樁施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)和驗(yàn)收時(shí)，不能以相關(guān)的評(píng)價(jià)人員的主觀評(píng)價(jià)方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，要采用科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)方式來(lái)評(píng)價(jià)，保證評(píng)價(jià)和驗(yàn)收的嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)，找出擠密樁工程存在的問(wèn)題并加以解決，從而保證擠密樁工程在施工中的質(zhì)量和安全，提高建筑物的穩(wěn)定性。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，充分利用監(jiān)督體系來(lái)監(jiān)督相關(guān)人員的施工過(guò)程，對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，也要監(jiān)督施工后的驗(yàn)收工作和評(píng)判工作。在擠密樁施工的過(guò)程中,不定時(shí)進(jìn)行質(zhì)量檢查和對(duì)相關(guān)的技術(shù)人員進(jìn)行不定時(shí)監(jiān)督,防止一些失誤步驟,也就是說(shuō)要能夠有效地控制一些錯(cuò)誤發(fā)生,從而確保擠密樁項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

必須樹(shù)立正確的施工質(zhì)量管理和控制意識(shí),進(jìn)行分項(xiàng)質(zhì)量管理和控制，對(duì)質(zhì)量管理和控制進(jìn)行細(xì)分。在擠密樁施工的過(guò)程中,應(yīng)該十分重視對(duì)于質(zhì)量的管理和控制,必須要積極地落實(shí)質(zhì)量的管理和控制體系,讓這一體系更好地改善和提升擠密樁工程的實(shí)際施工質(zhì)量。也要求分項(xiàng)質(zhì)量的管理和控制，將施工質(zhì)量管理和控制進(jìn)行細(xì)分,從每一個(gè)環(huán)節(jié)的分項(xiàng)質(zhì)量管理和控制到擠密樁工程的分項(xiàng)質(zhì)量管理和控制必須層層落實(shí)，做到量化、細(xì)化。也要進(jìn)行質(zhì)量管理和控制預(yù)控措施，能夠有效地管理和控制施工質(zhì)量出現(xiàn)的問(wèn)題。在擠密樁施工的過(guò)程中,必須要對(duì)其進(jìn)行不定時(shí)監(jiān)督,防止一些失誤步驟,也就是說(shuō)要能夠有效地控制一些錯(cuò)誤發(fā)生,從而確保擠密樁工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量。在擠密樁工程監(jiān)督管理的過(guò)程中,建立了相應(yīng)指標(biāo)的獎(jiǎng)罰制度體系和對(duì)責(zé)任問(wèn)責(zé)機(jī)制,要將擠密樁工程的職權(quán)和責(zé)任落實(shí)到每一位施工者,這樣就可以調(diào)動(dòng)和增強(qiáng)施工者的工作積極性。

3 結(jié)語(yǔ)

未來(lái)在濕陷性地區(qū)的工程建設(shè)項(xiàng)目中，灰土擠密樁處理地基的工程措施還將被大量采取，如果借助電子科技、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)，借助現(xiàn)代通用施工設(shè)備、利用建設(shè)項(xiàng)目運(yùn)行智能管理設(shè)施，開(kāi)發(fā)出檢測(cè)快捷、成本低廉、可被行業(yè)接受和認(rèn)同的質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)方案和方法，可以保證施工質(zhì)量、進(jìn)度、降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。