塑料排水板施工智能控制系統初步研究

楊鋒

摘要：通過塑料排水板施工智能控制系統的開發與應用，改善軟基處理工程監理工作環境，降低工程管理成本。

關鍵詞：塑料排水板智能控制系統管理成本

中圖分類號：TQ639.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0053-01

1塑料排水板的發明與使用

自塑料排水板20世紀80年代從日本引入我國以來，在軟基處理領域發揮著極其重要的作用，例如在鐵路、公路、機場、港口堆場、沿海灘涂開發等地基處理工程中得以廣泛應用。

塑料排水板具有可批量生產、施工效率高、排水效果好、污染少等優勢和特點，根據相關統計數據，我國每年生產和投入使用的塑料排水板達到50億米，處理軟土地基面積100km2。

2研究塑料排水板施工智能監控系統的初衷

雖然塑料排水板具有眾多的優點，但在實踐中也存在一些問題。由于塑料排水板的打設全部依靠專門的打設樁機（門架式、自行履帶式），無論使用何種打設機械，均需要人工輔助操作，排打板深度及質量直接決定著軟基處理的成敗。因此，通常情況下，為保證加固效果，監理企業必須將排水板打設施工列為重要旁站監理項目，需要24h旁站監理。

隨著地基加固面積規模的逐步增大，動輒幾十萬甚至幾百萬平米，施工單位為保證施工進度，現場投入的打樁機可能幾十部，甚至幾百部，這就給監理旁站帶來了極大的難度和負擔。監理企業為保證質量控制效果需要派出十幾名甚至幾十名監理人員24h旁站。

施工單位為了不浪費原材料，應加強對勞務分包隊伍的監控，并派出幾乎與監理同等數量的施工技術人員深入現場，采用人海戰術對該工序進行控制，一定程度上帶來較大的成本投入和人力資源浪費，同時考驗施工單位及監理單位技術管理人員的心理極限和生理極限，隨著監控時間的加長和身體的疲憊，在人的本能惰性的促使之下出現管理漏洞，極易發生質量安全隱患。存在的主要問題有如下幾個方面：（1）人力成本過大。（2）精力牽涉過多影響其他技術管理工作。（3）影響技術管理人員的身心健康。（4）易發生假板、短板等質量隱患、材料浪費情況很難避免。如何改變“人海戰術”及“熬鷹式”監控方法，解決常規管理過程中的問題，是擺在工程技術管理人員面前的一道難題，通過研發新的智能控制系統，改變現有全靠人力控制手段，把技術管理人員的精力從枯燥、單調的管理活動中解脫出來，發揮更大的技術效益和管理效益，是本智能控制系統研發的初衷和意義。

3塑料排水板智能控制系統組成部分及作用機理

塑料排水板施工智能控制系統包含排水板打設自動計數器、監控攝像頭、無限傳輸、監控主平臺四個子系統共同組成。

排水板打設自動計數器：根據樁機運行規律進行研制，排水板樁機在打設過程中通過電動機、卷揚機、振動錘及傳動鋼繩帶動樁桿做上下往復運動，樁桿為中空結構，整卷排水板展開接長后續入樁桿中，樁桿往下運動時在樁靴鎖定機構作用下帶動排水板進入土體（深度在10～25m），當深入到預定打設底標高時，振動錘停止工作，在卷揚機帶動下樁桿向上提升運動，排水板底部夾在深層土體中，當樁尖運動到地面時，由人工切斷排水板，重新樁靴鎖定移往下一打設樁位。自動計數器即通過掌握作業規律的前提下進行研發，樁桿深入土體深度等于單顆排水板打設長度，而樁桿深入土體深度又等于樁桿在卷揚機作用下向下運動距離，樁桿運動距離不易累加統計，但通過對卷揚機作用下鋼繩的收放進行距離統計還是比較容易實現的。在卷揚機端頭安裝滾動計數器，杠桿往下運動時，卷揚機下放鋼繩為逆時針旋轉，樁桿往上運動時，卷揚機回收鋼繩為順時針旋轉，旋轉方向轉換一次即代表一次打設過程，芯片統計旋轉方向轉換次數及逆時針旋轉圈數，即可計算出打設根數及長度。

監控攝像頭：在每臺樁機機身上固定安裝監控攝像頭一個，安裝位置需現場調試確定，以獲得最清晰圖像和不影響施工操作為原則，一般可安裝于樁機駕駛室頂部30cm處，攝像頭頂部應加蓋防護罩，以防止樁桿上拔過程中所攜帶泥水污染鏡頭。

無限傳輸：監控攝像頭與藍牙/紅外發射器相連，通過自動電源將實時圖像信息傳遞給接收裝置。

控制主平臺：在辦公室安裝與攝像頭數量相匹配的顯示屏（顯示屏與攝像頭配置比例可按照1∶8或1∶12），一般一個顯示屏可分為八到十二個分畫面，通過切換按鈕選擇分畫面或特定像頭全屏畫面。以50萬平米地基處理項目來說，施工單位一般一萬平米布設一臺排水板打樁機，僅需要50個攝像頭和6個顯示屏即可完成24h不間斷監控，配備3～6名監控人員即可實現需要20名監理與20名施工管理人員才能完成的工作。

4常規監控手段與智能監控手段比較

4.1 質量控制效果

（1）智能控制系統能夠自動記錄排水板打設工程量，減少人為環節的干擾，更加公正。

（2）通過單日工作量與打設樁位數進行比較，極易判斷出每顆排水板打設長度，通過比較打設深度與設計要求深度的比較，即可判定是否打設到位。一定程度上避免了短板、假板等質量隱患。

（3）智能控制系統可24h不間斷工作，減少控制盲區和杜絕因人為惰性所導致的漏洞，同時對偷工減料、以次充好的施工行為是一種極大震懾。

4.2 經濟效益分析

仍以上個案例為例，50萬平米地基處理工程，僅需要采用50個攝像頭、50個自動計數器和6個顯示屏即可完成全部控制任務，投入成本計算：攝像頭：50×100元=5000元，自動計數器：50×500元=25000元，無線傳輸器：50×500元=25000元，顯示平臺6×1000元=60000元，另外另外配備6名管理人員，2個月工資開支需要5.4萬元，加上智能控制系統運行期間電費1萬元，總成本為12.5萬元。

常規監控手段：監理單位成本：20人×3500元×2個月=14萬元，施工單位成本：20人×4500元×2個月=18萬元。合計成本32萬元。

綜上所述，常規控制手段是智能監控之手段投入的2.56倍，并且隨著工期的增加，其優勢將更加明顯，并且智能控制系統可循環使用，一次投入多次收益。若按照同一年度兩個類似單位工程計算，上述數據將變化為12.5萬+維護費用2萬+6人工資5.4萬=19.9，常規為32×2=64，成本節省44.1萬，成本僅為常規手段的26.4%，經濟效益極為明顯。

5結語

通過塑料排水板施工智能控制系統的開發與應用，將大大降低監理及施工單位在基礎處理工程中的勞動強度，降低管理成本，同時對質量目標控制也大有裨益。