鉆孔灌注樁智能化施工管控技術應用研究

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-0604

作者簡介：鄭晨暉（1974—），男，本科，高級工程師，研究方向為高速公路建設管理。

摘 要：鉆孔灌注樁具有承載力高、實用性強、強度剛度大等優點，但作為典型的隱蔽工程，存在管控內容繁多、修復難度大、質量監測難等問題。為了實現鉆孔灌注樁施工質量的全過程溯源管理，通過對鉆孔灌注樁施工關鍵工序進行梳理分析，確定開孔孔位、樁徑、垂直度、孔深、沉渣厚度、泥漿比重等作為重點管控內容，提出了適用于鉆孔灌注樁施工中的智能化管控技術，以期為鉆孔灌注樁施工提供新的管控方式與研究方向。

關鍵詞：隱蔽工程??鉆孔灌注樁??智能管控??工程建設

中圖分類號：TU753

隨著我國基礎設施建設速度的加快，水運航道、公路鐵路、大型橋梁等基礎設施建設規模正以前所未有的速度發展[1-2]，在地基薄弱地區，為防治各種自然災害，對構筑物地基的要求愈來愈高，這也就對基礎的承載力和變形提出了更高的要求，而鉆孔灌注樁作為典型的基礎結構形式之一，廣泛應用于工程建設中[3]。為提高鉆孔灌注樁施工效率及施工質量，提升工程管理的數字化、信息化水平，國內外工程研究人員結合當前智能化管控技術的研究，借助于塊鏈數據存儲對多重復雜數據管理的優勢，對鉆孔灌注樁地基基礎施工及其管控技術進行了大量研究，以期又好又經濟地為工程建設服務[4-5]。

1??鉆孔灌注樁施工關鍵工序分析

按施工方式分，鉆孔灌注樁主要采用旋挖和正反循環鉆孔兩種施工方式，施工方式按土質及周圍環境擬定，施工時根據現場實際情況調整。施工平臺為軟質土或需要回填的，選用反循環施工方式，周圍環境有密集居民的，考慮到噪聲影響，可采用旋挖鉆孔灌注樁施工。工序主要包括施工準備、鉆機安裝與定位、成孔作業、鋼筋籠制作、灌注混凝土、成樁養護等。

2??鉆孔灌注樁施工智能化管控關鍵參數研究

由于鉆孔灌注樁施工工序較多且不同工序下管控內容也較多，針對其關鍵施工環節采用智能化技術進行管控，可有效提高施工效率，保障施工質量。目前，鉆孔灌注樁關鍵工序包括鉆孔灌注樁的測放樁位、成孔（成孔檢測）、泥漿、清孔、鋼筋籠的制作及吊放、混凝土澆筑。因此，為提高鉆孔灌注樁施工質量管控，針對鉆孔灌注樁施工中測放樁位、成孔（成孔檢測）、泥漿等環節，梳理出影響灌注樁質量控制的關鍵參數，見表1。

3??鉆孔灌注樁施工智能管控技術

3.1 ?打樁定位管控

打樁定位是通過特定測量儀器和定位手段，將一定規格的樁按設計要求的平面及高程位置、傾斜坡度、平面扭角等樁參數施打到實地上。常用的方法有直角交會定位、任意角交會定位、極坐標定位、GNSS定位等。各種方法適用的條件各不相同，所使用的儀器數量及種類也有所區別，具體見表2。

3.1.1?直角交會定位

直角交會定位即是通過經緯儀的直角交會形式來控制施打樁的位置。用直角交會定位進行打樁定位時，需要有可布設兩條相互垂直的“I”形基線的條件，且使基線方向與樁基的軸線方向相互垂直或平行。直角交會的定位方法是：首先根據樁中坐標等樁參數推算出樁棱邊（對于管樁則為相應的切線）在一定高程上位置上的一點（簡稱測點）坐標，然后分別將其垂直投影到“L”形基線的正面和側面兩條基線上。這種方法的優點是直觀明了，計算方法及測量過程簡單易行，適用于陸上和近岸水域樁基施工的測量定位。缺點是受施工現場的場地條件制約較大。一般來說，施工現場往往沒有可布設“L”形基線的條件。此時應使用任意角交會定位。直角交會定位是任意角交會定位的一種特例。

3.1.2?極坐標定位

極坐標定位就是通過同時采用測角、測距的方法進行打樁定位的工作。其基本方法是：首先在控制點上架設全站儀（或半站儀），后視基線的后視方向，然后轉角到施打樁的測點方向上，再通過測距來進行樁的定位工作。為測定控制點至樁測點的距離，在樁的測點處還需安置反光棱鏡。

3.1.3?任意角交會定位

任意角交會定位類似于前方交會法。這種方法無須“L”形基線，只需通過在碼頭后方陸域上的若干個控制點上架設經緯儀交會施打樁的測點即可，在任意角交會中，由于無須使用全站儀，而只需使用3臺普通經緯儀即可進行打樁定位工作，因此這一方法適合于大部分施工單位的儀器裝備情況。從定位方式上講，任意角交會定位對施工后方場地無特殊要求。布點方法靈活，適應于大多數樁基工程的施工。雖然計算工作相對復雜，但由于現在計算機及程序計算器的普及已使計算工作變得簡單，故目前被廣泛采用。

3.1.4 ?GNSS定位

GNSS定位打樁技術可兼容多個衛星定位體系，包括北斗定位技術、GPS定位技術、GLONASS定位技術，為提高衛星定位技術精度，采用多臺衛星定位接收機同時得到WGS-84系下的點位坐標；將各衛星定位坐標點的WGS-84坐標轉換到工程坐標系下，通過各衛星定位坐標點的工程坐標和機械固有坐標計算兩個坐標系間的轉換關系，從而將樁在機械固有坐標系下的定位結果轉換到工程坐標下，通過與設計數據的比較，指揮打樁機械的移動，從而就能達到打樁定位的目的，這種方法可以充分體現衛星定位系統的快速便捷、穩定準確的特點。

3.2 成孔管控

成孔檢測主要控制樁孔的孔徑孔斜、孔深和沉渣厚度，成孔質量檢測方法主要有超聲波法和接觸式（機械式）檢測法，具體見表3。相對而言，接觸式檢測更全面和更準確。

3.3 泥漿比重管控

鉆孔灌注樁施工需要大量使用泥漿協助鉆孔作業，用于保護設備、保護井壁、懸浮鉆渣、攜帶鉆渣出孔等。這些泥漿中含有大量的砂、碎石礦物以及各種化學添加劑，是一種黏度大、含水率高、流動性強、強度低的混合物，常見的監測方法有科氏力質量流量監測技術、γ射線式密度監測技術、差壓式密度監測技術、浮球式密度監測技術、超聲波密（濃）度監測技術、音叉密度監測技術等，具體見表4。

4?結語

鉆孔灌注樁施工工序較多，其關鍵工序的管控質量對鉆孔灌注樁成樁質量有著極大的影響，通過對智能化監測的關鍵參數進行研究，確定了鉆孔灌注樁定位、成孔檢測、泥漿比重監測等的智能化管控技術的原理、監測參數、技術特點，形成鉆孔灌注樁智能化施工管控方案，可有效降低常規檢測成本及人為誤差、環境影響，提高檢測效率及精度，保障工程基礎的安全穩定。

參考文獻

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