基于平臺群樁混凝土施工一體化應用

王芳標 江佳鑫 羅燁欽 陳馳 鄺楚釗 張曹博

（中國建筑第八工程局有限公司，廣州 510700）

引言

樁基混凝土施工質量是工程施工中較為關注的問題，混凝土的施工質量直接影響著樁基的整個結構性能[1]。混凝土施工質量受各方面因素的影響，尤其是對于城市工程項目，受社會環境、自然環境的影響較大。臨建設施用地狹小，臨時出入口少，臨建道路狹窄。因此，除了必要的場布優化外，還應提高混凝土的施工效率。

本文通過一種新型樁基施工指揮平臺在兩個大型工程項目的成功應用，有效的提高了批量混凝土的施工效率，減少混凝土運輸罐車對場地的壓力，確保了混凝土的工作性及澆筑的連續性，進一步保障樁基的工程質量。

1 群樁混凝土施工分析

1.1 重難點分析

群樁混凝土施工體量大，動輒需要幾十萬方乃至上百萬方混凝土，因此，對混凝土施工調度、運輸等有更高效率的要求。主要難點是：場地內交通壓力大，除了必要的施工機械以外，增加了大量的混凝土罐車，極易造成場內交通堵塞，進一步加大了場地內交通壓力。混凝土澆筑的連續性保障難度大，由于群樁施工通常位于地質條件軟弱地區，因此對混凝土澆筑的連續及混凝土的工作性要求更高，一旦出現供料不及時，極易造成塌孔、斷樁等質量問題。批量混凝土罐車運輸總體組織協調難度大，受制于場地臨建道路少而窄的共性因素，批量的混凝土罐車要有序的分配到不同的澆筑點，極大的增加了人力資源的投入和總體協調難度。

1.2 亟待解決的問題

在樁基混凝土施工過程中亟待解決的主要問題：如何實時準確、快速完成混凝土澆筑方量的統計，以便于實時提出現場混凝土供料需求。如何將批量的混凝土罐車自動分配到各指定的混凝土澆筑地點進行作業[2]。如何準確、快速的確定最后補方混凝土的用量。如何減少由于現場異常情況引發超時等待澆筑的混凝土方量。

2 樁基施工指揮平臺綜合概述

2.1 平臺簡介

樁基施工指揮平臺是基于樁基混凝土施工調度的信息化管理系統[3]，以下簡稱平臺。將混凝土攪拌站納入樁基施工指揮平臺進行協同作業，通過共享混凝土調度信息，實時聯動，高效地完成工程項目的樁基混凝土施工任務[4]。平臺由無人值守地磅稱量、地圖路線導航、手機端數據采集等子系統于后臺數據管理中心集成[5]。平臺架構如圖1 所示，平臺大屏幕如圖2所示。

圖1 平臺架構

圖2 平臺大屏幕界面

2.2 平臺工作流程

平臺通過集成、處理、分析施工現場與混凝土攪拌站數據信息，準確預判不同階段樁基混凝土澆筑方量，并自動分配單樁混凝土罐車，極大的縮短了混凝土澆筑時間，將混凝土管理流程規范化、信息化、自動化。平臺工作流程如圖3 所示。

圖3 平臺工作流程圖

混凝土需求方量控制方法采用保守評估法。平臺基于相關算法實時統計每根樁基混凝土澆筑方量，并按照樁基施工工序分階段的科學測算混凝土需求量。第一階段，把已完成清孔的樁作為評估對象，評估1小時內的混凝土需求方量，按照1.2 的充盈系數計算混凝土方量，采用進一法按罐車額定裝載方量進行取整，同時確保罐車的利用率。第二階段，把已經完成第二次清孔的樁和剩余1 小時將清孔完成的樁作為整體評估對象，未完成二次清孔的樁，樁混凝土按80%需求量進行評估，算法同第一階段。第三階段，根據實際情況調整估算比例，最終確定估算比例，并計算當次批量樁的總體混凝土量，整過計算過程動態更新。

由項目平臺管理員進行工作任務、罐車車牌號、混凝土罐車運輸路線圖、澆筑點坐標、車輛實時定位等數據信息的基礎設置[6]。

現場技術員通過現場實測實量復核，于手機端分別輸入該批次需要灌注的樁基樁長，系統通過后臺已配置的設計數據，自動計算混凝土總體計劃方量，并向混凝土攪拌站發布混凝土需求計劃。

平臺根據需要澆筑混凝土的樁基坐標[7]，分配混凝土運輸路線給混凝土罐車駕駛員，駕駛員通過路線導航定位，直接將混凝土運輸至澆筑地點[8]。在此過程中，無需任何人指揮，駕駛員只需要按照手機端的任務提示執行便可。

混凝土運輸至施工現場門口，罐車通過無人值守地磅稱量混凝土方量，地磅應用紅外線掃描技術，通過車牌號記錄混凝土的實際方量，如果某根樁基最后一車混凝土有剩余，通過二次回磅稱量，準確記錄該樁基的實際澆筑方量，并將剩余混凝土方量，另外分配至新的澆筑點[9]。

混凝土罐車分配原則為每根樁基都是持續保持一輛等候，一輛灌注，直到最后澆筑完成。澆筑原則為同一批灌注混凝土的樁基，只進行最后一根樁基的補方，無需每根樁基都需要等待補方，極大地縮短了澆筑時間[10]。

平臺會根據每根樁基的澆筑方量預設澆筑時間，在達到時間的80%時候，會向調度員、現場施工員進行短信提示，并需要進行情況確認，如1 分鐘內無人操作確認，將提示升級到項目經理。在達到時間的100%的時候，會進行短信警告，發送至調度員、現場施工員、項目經理，并需要進行延時、暫停、情急情況處理的操作確認。通過主動的信息化管理，各層級在不同的情況介入到施工管理中，既減少了人力資源的投入，又統一了協同作業。

樁基的混凝土澆筑工程數據資料存儲于平臺上，并可按照電子資料相關要求導出使用。

3 工程項目應用

3.1 某超高層房建項目

廣東省廣州市某超高層房建項目，建筑面積40 萬m2，建筑高度330m，設計采用大直徑鉆孔灌注樁基礎，樁基數量100 根，樁徑2.5m、2.8m，平均樁長40m，單樁混凝土平均澆筑方量為325m3。項目效果圖如圖4所示。

圖4 項目效果圖

本項目最先施工的10 根樁基，采用傳統的人工指揮澆筑模式，即發布澆筑計劃、混凝土運輸、人工指引混凝土罐車至澆筑地點、人工估計補方尾料。在整個混凝土施工的過程中，呈現出幾個顯著的問題：需要安排專職的混凝土調度員，專門管理混凝土的調配。需要安排專職的地磅管理員，對混凝土的數量進行稱量登記，澆筑過程中一旦出現澆筑中止、暫停的異常情況，就會造成大量混凝土罐車在現場超時久候，且由于超時造成了7 車混凝土離析。每根樁基最后的補方數量是根據倒數第二車澆筑完成后的混凝土液面來估算補方數量，估算結果與實際相差較大，經常發生二次，甚至三次補方的情況，導致澆筑效率低下，由于多次補方，造成混凝土澆筑不連續，造成了2 根樁基混凝土堵管現象。剩余的90 根樁基混凝土澆筑，通過采用樁基施工指揮平臺輔助管理，較好的解決了這些問題，整體上提高了混凝土澆筑效率，最終樁基檢測結果，一類樁96%，二類樁4%。

3.2 某地鐵車輛段項目

廣東省廣州市某地鐵車輛段，建筑面積50 萬m2，設計采用鉆孔灌注樁基礎，樁基數量1.3 萬根，樁徑分別為1m、1.2m、1.6m，平均樁長65m，單樁混凝土澆筑方量為74m3，每日成樁40 根，需澆筑混凝土3 000m3，地方限制每臺混凝土罐車載重不超過10m3，每日大約運輸300 車次。在這樣高強度的混凝土運輸壓力下，混凝土的運輸調度是一個重點難題。

項目在施工了約800 根樁基后，引入了樁基施工指揮平臺輔助管理現場樁基混凝土施工，并取得了明顯的效益。項目實體如圖5 所示。

圖5 項目實體圖

混凝土罐車使用效率提升9.35%。如表1 所示。

表1 罐車使用效率統計表

混凝土補方效率提升17.86%。如表2 所示。

表2 罐車補方效率統計表

單樁澆筑的時長縮短15%。如表3 所示。

表3 單樁澆筑時長統計表

通過使用樁基施工指揮平臺輔助管理樁基混凝土施工，混凝土罐車使用效率提升了9.35%；混凝土補方效率提升了17.86%；單樁澆筑的時長縮短了15%。

4 結論

本文通過基于平臺群樁混凝土施工一體化應用，解決了人工計算工程量不準確、速率慢的問題，且數據精確度高，科學決策依據嚴謹。

在混凝土的運輸調度上，顯著地提高了運輸效率，明顯減少了混凝土現場超時等待的情況發生，應對現場混凝土澆筑異常情況的能力明顯提升，保障了混凝土的工作性，從而保證了工程的結構質量[11]。

在運輸調度上減少了人工頻繁溝通及經驗指導，而是通過科學的數據分析，向工作人員推送項目任務及工作指示，工作人員依據工作指示完成項目任務[12]。

同批量樁澆筑只有一根樁需要補方的管理方法，減少單批次混凝土尾料的浪費，確保混凝土施工不超方，牢牢鎖定經濟效益。

工程數據具有回溯性，全部存儲于平臺服務器，可為混凝土運輸異常情況追溯、混凝土超方分析等提供精確的數據支撐，同時可生成符合規范要求的成電子資料檔案。

平臺適用于同標號的混凝土調度運輸，且混凝土方量越多，效率越明顯。平臺可延伸集成項目BIM 模型進行工程數據的統計。平臺的應用涉及到多個部門、多個工種，因此在應用平臺之前，務必要做好技術交底，并在應用過程中逐步優化服務功能。