基于區(qū)塊鏈的灌注樁全過程智能化管控與追溯技術(shù)研究

葉煒 張南童 吳超

摘要 為保障灌注樁施工質(zhì)量，做到施工過程中的實(shí)時(shí)管控和質(zhì)量問題追溯，文章針對(duì)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量問題，提出了灌注樁施工智能化關(guān)鍵參數(shù)與技術(shù)，并利用區(qū)塊鏈技術(shù)理念，建立基于區(qū)塊鏈的灌注樁混凝土質(zhì)量追溯模式，開發(fā)了具有項(xiàng)目管理、設(shè)備管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測、成樁信息、質(zhì)量追溯等功能的灌注樁全過程智能化管控與追溯平臺(tái)。

關(guān)鍵詞 區(qū)塊鏈；灌注樁；全過程；智能化管控；質(zhì)量追溯

中圖分類號(hào) U617.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）03-0063-03

0 引言

由于鉆孔灌注樁具有承載力高、穩(wěn)定性好、沉降均勻且沉降量小、施工時(shí)噪聲低、對(duì)周圍環(huán)境和鄰近建筑影響較小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于樁基工程中，但灌注樁的施工過程較為煩瑣，管控參數(shù)眾多，數(shù)據(jù)記錄繁雜。為保障灌注樁施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)施工過程中實(shí)時(shí)管控和質(zhì)量問題追溯，該文明確了灌注樁施工智能化關(guān)鍵參數(shù)與技術(shù)，研究了基于區(qū)塊鏈的灌注樁混凝土質(zhì)量追溯技術(shù)。

1 鉆孔灌注樁施工質(zhì)量問題分析

近年工程實(shí)踐表明，鉆孔灌注樁是常見的基礎(chǔ)形式，其施工質(zhì)量問題主要包括樁位偏差、成孔質(zhì)量、泥漿質(zhì)量、混凝土質(zhì)量問題等方面[1]。

1.1 樁位偏差

樁位偏差是指樁的實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置發(fā)生偏離。由于灌注樁上部結(jié)構(gòu)荷載位置是固定的，樁位偏移導(dǎo)致受力狀態(tài)發(fā)生變化，如果樁位偏移過大，就會(huì)使得鉆孔灌注樁處于偏心受壓的狀態(tài)，偏位值越大，樁的偏心受壓越嚴(yán)重。

1.2 成孔質(zhì)量問題

鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量主要包括孔壁坍塌、樁身縮頸、夾泥和斷樁、樁底沉渣太厚等，其具體原因、預(yù)防及處理措施見表1。

1.3 泥漿質(zhì)量問題

泥漿比重不夠或性能指標(biāo)不符合要求時(shí)，會(huì)導(dǎo)致施工過程中，排出的泥漿不斷出現(xiàn)氣泡，進(jìn)而導(dǎo)致孔壁坍塌?，F(xiàn)有處置措施包括選用體積質(zhì)量較大的泥漿、用膠體率高的黏土造漿或加入外加劑，確保鉆孔內(nèi)的水頭高度，及時(shí)補(bǔ)充泥漿。

1.4 混凝土質(zhì)量問題

混凝土質(zhì)量問題主要包括以下幾類：

（1）混凝土配合比控制不嚴(yán)，攪拌時(shí)間不夠，以及水泥質(zhì)量差。

（2）混凝土導(dǎo)管漏水，使?jié)补嗟幕炷帘凰疀_稀而嚴(yán)重離析。

（3）混凝土導(dǎo)管堵塞，導(dǎo)致澆筑的混凝土面上重新積存沉渣，新混凝土與已澆混凝土之間存在夾泥。

（4）樁身蜂窩、麻面、露筋，嚴(yán)重削弱樁的軸向受壓和抗彎的承載能力。

（5）樁頭浮漿，缺失粗骨料且疏松無強(qiáng)度，導(dǎo)致樁上段承載能力喪失。

（6）樁身縮頸、夾泥和斷樁，使得樁完整性受到損害，樁身強(qiáng)度和承載能力都降低。

2 鉆孔灌注樁施工智能化管控關(guān)鍵參數(shù)研究

2.1 管控參數(shù)選取過程

鉆孔灌注樁施工質(zhì)量過程控制指標(biāo)眾多，因此需要對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行篩選，從而建立評(píng)價(jià)體系。指標(biāo)參數(shù)篩選的大致流程，見圖1。通過對(duì)鉆孔灌注樁施工過程控制資料、文獻(xiàn)、規(guī)范收集分析，詳細(xì)了解鉆孔灌注樁施工過程控制的研究現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)區(qū)塊鏈在工程建設(shè)中的應(yīng)用案例資料進(jìn)行收集分析，針對(duì)鉆孔灌注樁施工過程控制現(xiàn)狀，提出基于區(qū)塊鏈的鉆孔灌注樁施工質(zhì)量過程關(guān)鍵控制指標(biāo)。

2.2 管控參數(shù)的建立

鉆孔灌注樁關(guān)鍵工序包括測放樁位、成孔（成孔檢測）、泥漿、清孔、鋼筋籠制作及吊放、混凝土澆注等。由于京杭運(yùn)河兩岸鉆孔灌注樁位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中，受河流影響，成樁后的樁體有發(fā)生偏移的危險(xiǎn)，因此需要對(duì)成樁后的樁體偏移進(jìn)行檢測。

此外由于灌注樁混凝土質(zhì)量牽涉到混凝土的生產(chǎn)、拌和、運(yùn)輸、澆筑過程，牽涉程序較多，質(zhì)量追溯難度較大。為了提高鉆孔灌注樁施工質(zhì)量管控，針對(duì)鉆孔灌注樁施工中測放樁位、成孔檢測、泥漿、樁體偏移四個(gè)關(guān)鍵工序及施工全過程，梳理了影響灌注樁質(zhì)量控制的關(guān)鍵參數(shù)，提出了鉆孔灌注樁施工智能化監(jiān)測技術(shù)[2]，見表2。

3 鉆孔灌注樁混凝土質(zhì)量追溯模式研究

3.1 系統(tǒng)功能需求分析

目前鉆孔灌注樁混凝土施工過程中的質(zhì)量信息一般由人工進(jìn)行采集，信息的保存方式較為單一，形成的文件沒有妥善的管理機(jī)制，信息集成度較低，信息的提取較為困難，提取得到的信息失真情況也比較嚴(yán)重，不利于鉆孔灌注樁混凝土質(zhì)量追溯管理[3-4]。

基于區(qū)塊鏈的灌注樁全過程智能化管控與追溯系統(tǒng)利用區(qū)塊鏈的各參與方共同維護(hù)數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)，通過RFID技術(shù)采集鉆孔灌注樁混凝土施工全過程中的質(zhì)量信息。將鉆孔灌注樁混凝土施工全過程中的關(guān)鍵質(zhì)量活動(dòng)信息，以及活動(dòng)要素包括人、機(jī)、料、法、環(huán)等信息上傳至區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫中。因此，鉆孔灌注樁混凝土質(zhì)量追溯系統(tǒng)應(yīng)具備記錄工程實(shí)體各個(gè)階段質(zhì)量信息的能力，保證質(zhì)量管理人員依據(jù)系統(tǒng)中的信息進(jìn)行質(zhì)量追溯，全面了解和掌握鉆孔灌注樁混凝土施工信息以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，提供輔助分析的功能，具體需求見表3。

3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

鉆孔灌注樁施工質(zhì)量監(jiān)測與分析系統(tǒng)有多個(gè)實(shí)體，包括用戶、項(xiàng)目、試驗(yàn)檢測、生產(chǎn)管理、運(yùn)輸管理、成樁澆筑記錄。彼此之間的聯(lián)系是：一個(gè)用戶可以擁有多個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)項(xiàng)目可以擁有多個(gè)灌注樁施工，一個(gè)設(shè)備可以采集多條成樁數(shù)據(jù)，每個(gè)成樁包含多條成樁實(shí)時(shí)記錄信息，是一對(duì)多的關(guān)系。通過管理鉆孔灌注樁混凝土施工數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)查詢與分析奠定了基礎(chǔ)，滿足了歷史數(shù)據(jù)可追溯的要求。

3.3 系統(tǒng)功能模塊

（1）設(shè)備管理。設(shè)備管理主要包括設(shè)備增加、設(shè)備信息修改、上傳設(shè)備文件等功能，見圖2。

（2）項(xiàng)目管理。項(xiàng)目管理主要包括項(xiàng)目的創(chuàng)建、查看、信息修改等，支持查看該項(xiàng)目的所有鉆孔灌注樁混凝土施工情況和所有鉆孔灌注樁的分布情況，以地圖的形式進(jìn)行展示。

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測。實(shí)時(shí)監(jiān)測主要包括地圖監(jiān)測、圖形化監(jiān)測和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。通過選擇所需要監(jiān)測的參數(shù)，可以查看水泥混凝土實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息。

（4）成樁信息。成樁信息主要包括成樁列表、澆筑部位、材料用量、澆筑時(shí)間和水膠比等。支持實(shí)時(shí)查看成樁數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。

（5）質(zhì)量追溯管理。項(xiàng)目管理人員通過灌注樁混凝土施工異常數(shù)據(jù)預(yù)警進(jìn)行質(zhì)量追溯管理，動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)混凝土施工質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)不合格的施工樁基數(shù)量，見圖3。

4 結(jié)論

該文針對(duì)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量問題，提出了灌注樁施工智能化關(guān)鍵參數(shù)與管控技術(shù)，基于灌注樁定位、接觸式成孔檢測、諧振音叉式泥漿檢測、成樁偏移檢測等技術(shù)，開發(fā)了具有混凝土信息采集、預(yù)警信息處理、實(shí)時(shí)顯示控制、查詢與統(tǒng)計(jì)、成樁質(zhì)量分析、質(zhì)量追溯等功能的質(zhì)量追溯管控平臺(tái)，開發(fā)了基于區(qū)塊鏈的灌注樁混凝土質(zhì)量追溯技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]沈彬. 淺談航道整治工程施工技術(shù)[J]. 珠江水運(yùn)， 2018（22）： 69-70.

[2]楊力， 何兆斌， 孔志翔. 天地一體化智能網(wǎng)絡(luò)智能節(jié)點(diǎn)部署策略[J]. 小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 2022（1）： 159-164.

[3]楊帆， 鄭潔. 內(nèi)河水上移動(dòng)平臺(tái)旋挖樁集成技術(shù)案例研究[J]. 中國水運(yùn)， 2021（8）： 147-149.

[4]田麗英. 灌注樁結(jié)合短板樁技術(shù)在內(nèi)河航道護(hù)岸加固中的應(yīng)用[J]. 中國水運(yùn)， 2019（6）： 117-118.