高英楠，薄學(xué)峰

（中交一航局第四工程有限公司）

1 工程背景

北京新機場項目是國家級重點工程，位于北京市大興區(qū)榆垡鎮(zhèn)、禮賢鎮(zhèn)和河北省廊坊市廣陽區(qū)之間，占地面積為29.4km2，該項目建設(shè)時強夯、沖擊碾壓以及場地壓實工程量巨大，為保證工程質(zhì)量并提高施工效率，新機場建設(shè)指揮部組織各參建單位引入信息化施工管理系統(tǒng)，通過信息化施工技術(shù)實現(xiàn)保障質(zhì)量、提升效率和節(jié)約成本的目的。

2 信息化施工管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)集成了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、信息化施工管理系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)智能終端系統(tǒng)，其組成包括PC端軟件平臺、設(shè)備端定位、智能傳感器和移動操作端，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，借助現(xiàn)代測繪技術(shù)和電子信息技術(shù)，對施工設(shè)備的運行軌跡、參數(shù)以及質(zhì)量指標等信息進行實時交互與存儲，實現(xiàn)全過程的智能化控制與質(zhì)量的全方位把控，在北京新機場項目中，主要用于強夯、壓實以及現(xiàn)場巡檢等施工過程的控制。

2.1 強夯信息化技術(shù)原理

強夯信息化管理系統(tǒng)前端設(shè)備由2套GNSS接收機、系統(tǒng)控制器、通訊集線器、液壓傳感器以及深度傳感器構(gòu)成。其中，GNSS接收機1套安裝在擺臂頂端控制夯點位置，另1套安裝在機身上輔助臂頂GNSS控制夯機的方向。深度傳感器安裝在臂頂定滑輪上，通過感應(yīng)滑輪轉(zhuǎn)動方向的變化次數(shù)換算夯擊次數(shù)、記錄纜繩的升降距離確定每擊夯沉量及總夯沉量，并結(jié)合夯錘質(zhì)量記錄夯擊能。壓力傳感器安裝在液壓缸上，通過感應(yīng)提錘和落錘周期過程中的液壓值變化，判斷并記錄有效的夯擊次數(shù)。通訊集線器安裝在機箱內(nèi)，與各終端硬件連接并供電，無線網(wǎng)關(guān)通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到管理平臺。系統(tǒng)控制器安裝在駕駛室內(nèi)，存儲項目初始信息數(shù)據(jù)，設(shè)置施工工藝控制參數(shù)，指導(dǎo)駕駛員嚴格按照擬定參數(shù)進行施工作業(yè)。

2.2 壓實信息化技術(shù)原理

壓實信息化系統(tǒng)前端由GNSS接收機、數(shù)據(jù)傳輸電臺、壓實度傳感器、無線網(wǎng)關(guān)及控制器構(gòu)成，GNSS接收機和數(shù)據(jù)傳輸電臺安裝在振動壓路機頂部，通過接收GNSS衛(wèi)星信號和基站發(fā)射的差分信號將壓路機的運動進行定位和記錄，結(jié)合壓路機滾輪寬度確定碾壓輪跡、搭接寬度和壓實遍數(shù)，精度可達到厘米級。壓實度傳感器安裝在滾輪軸承上，以實時采集振動輪豎向加速度信號數(shù)值。系統(tǒng)控制器安裝在操作室，用來存儲項目初始信息數(shù)據(jù)，設(shè)置施工工藝控制參數(shù)，施工過程中，向駕駛員反饋碾壓輪跡、碾壓遍數(shù)和CMV（壓實計值），以色階圖形式指導(dǎo)駕駛員實時控制碾壓質(zhì)量。所有獲得的施工參數(shù)信息通過無線網(wǎng)關(guān)上傳到管理平臺。

3 信息化施工管理平臺

信息化施工管理平臺按類別和層級為系統(tǒng)使用人員分配賬號和密碼，通過WEB端登錄后查看并分析存儲在服務(wù)器上的全部項目施工信息，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控并根據(jù)需求生成指定的施工成果報告。

3.1 強夯信息化管理

強夯信息化管理頁面的施工進度圖形化展示以綠色表示合格夯擊次數(shù)，藍色表示欠缺夯擊次數(shù)，紅色表示超標次數(shù)，白色表示未強夯施工。點擊任意夯點即可查詢該點的施工信息，包括夯擊次數(shù)、最后的平均夯沉量、勢能以及累計施工工作效率等信息的統(tǒng)計。

3.2 壓實信息化管理

壓實信息化管理頁面通過不同的顏色顯示各點位的壓實狀態(tài)，施工目標控制較差的區(qū)域以接近紅色顯示，在實際檢測過程中，質(zhì)量薄弱點的CMV值滿足要求，則其他CMV較高的施工點在理論上也能滿足施工要求。點擊施工區(qū)的任意一點，即顯示該點發(fā)生過的所有施工信息，包括機械碾壓遍數(shù)、壓實度、行車速度、壓實是否開振及填方高度等信息，實現(xiàn)施工信息全過程的追溯與深度還原。

4 信息化施工運行效果

4.1 強夯信息化施工效果

對比傳統(tǒng)施工，強夯信息化施工準備階段通過輸入后臺文件，省略人員攜帶儀器進行放線的環(huán)節(jié)，直接進場對點施工，避免了傳統(tǒng)施工多次利用GPS人工放線，夯點對準精確度不高且易被破壞的問題，系統(tǒng)通過平臺管理可以逐點將夯沉量、夯擊次數(shù)以及施工時間等信息形成連續(xù)的監(jiān)控記錄，避免人工次數(shù)計量精度低，測量夯沉量存在安全隱患和監(jiān)測過程不連續(xù)等問題。利用控制器指導(dǎo)施工可以使強夯具備夜間連續(xù)作業(yè)能力，極大地提高其作業(yè)時間和施工效率，為項目創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟收益和質(zhì)量保障。

4.2 壓實信息化施工效果

在壓實方面，除通過控制器精確控制壓實遍數(shù)和引導(dǎo)錯距搭接，信息化施工的實時記錄會顯示整個作業(yè)面上每一點的壓實計值，可以全面地自檢壓實度，及時處理不符合壓實度要求的問題區(qū)域，以過程全面控制代替事后控制，彌補了傳統(tǒng)壓實度以點帶面的抽樣檢測存在的局部質(zhì)量隱患，大幅度提高了一次性檢測通過率，系統(tǒng)通過規(guī)避漏壓和過壓等措施節(jié)省了施工資源，提高了施工效率，節(jié)約了機械、油耗、人員等成本。

5 信息化施工管理系統(tǒng)的推廣建議

信息化施工技術(shù)在強夯和壓實施工中可以節(jié)約人力資源，自動監(jiān)控施工數(shù)據(jù)，其理論科學(xué)可行，但在實踐推廣過程中仍存在一些問題，如信息化設(shè)備造價較高，回本周期較長。另外，壓實施工過程中，CMV受填筑材料、機械行駛速度以及型號等變量的影響，壓實施工必須在機械開振狀態(tài)才能使用，不適合靜壓材料的施工。強夯數(shù)字化施工也存在相鄰地質(zhì)變化較大處夯錘落地錘身傾斜，測量夯沉量誤差較大，無法正確反映夯沉量等問題，針對以上敘述，提出以下建議：

1）簡化終端設(shè)備功能，保留核心施工參數(shù)記錄，如針對強夯信息化設(shè)備，省略機身上的GNSS接收機，保障主要施工參數(shù)處于可控狀態(tài)，壓實信息化設(shè)備通過去除壓實度傳感器，主要控制施工的碾壓遍數(shù)和軌跡，可以大幅度降低成本；

2）開發(fā)新型終端傳感設(shè)備，設(shè)備類型國產(chǎn)化，強夯及壓實信息化施工可以通過使用國產(chǎn)GNSS接收機達到降低成本的目的，在技術(shù)方面，壓實檢測依靠傳統(tǒng)檢測或開發(fā)新型的終端傳感設(shè)備，可以解決CMV的應(yīng)用弊端，如MDP滾動阻力檢測方法，強夯信息化施工可以通過改進傳感器使用方法及應(yīng)用部位使參數(shù)記錄更加準確。

6 結(jié)語

信息化施工技術(shù)在場道工程地基處理及基層壓實過程中的運用展現(xiàn)出穩(wěn)定、安全、高效及節(jié)耗等優(yōu)良特性，主要包括：

1）針對大面積的場道施工，信息化施工技術(shù)可以從地基處理到基層壓實實現(xiàn)全方位且多維度的質(zhì)量控制，從而保障面層施工質(zhì)量可控；

2）在施工方面，通過信息化管控，可以降低人為因素對施工精度的干擾和對施工質(zhì)量的破壞，在獲得準確施工指導(dǎo)的情況下提高施工效率，通過信息化監(jiān)控與施工數(shù)據(jù)記錄，降低人員、機械及油耗等成本；

3）在管理方面，通過平臺管理可以節(jié)約人力資源，提高管理效率，避免質(zhì)量漏洞，深度還原某時某地的施工狀態(tài)，具備完整的數(shù)據(jù)追溯能力，同時在人力資源節(jié)約方面獲得經(jīng)濟收益。

信息化智能施工控制系統(tǒng)通過“物聯(lián)網(wǎng)+”的形式，將傳統(tǒng)施工過程中的人工監(jiān)控轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣颖O(jiān)控，提高了信息收集傳遞的效率，實現(xiàn)了施工過程的可追溯性，顯著節(jié)約了人力資源的投入，減少了自然條件的影響，極大地拓展了作業(yè)時間，有力地提升了施工效率和質(zhì)量管理水平，對目前大面積的機場施工管理創(chuàng)新和科技驅(qū)動具有較高的借鑒意義。