浅析CFG桩基信息化质量控制系统在高速铁路路基工程中的运用技术

浅析CFG桩基信息化质量控制系统在高速铁路路基工程中的运用技术
摘要：路基基础CFG桩基加固工艺在高速铁路路基工程中得到了广泛应用，施工工艺成熟。

施工单位在现场施工过程中常采用长螺旋钻机作业，在各工序施工环节，如何有效控制施工质量，将信息化技术运用到现场施工过程中，对成熟的工艺工法进行优化，以信息化控制技术助推现场施工质量控制，对高速铁路路基CFG桩施工工艺发展意义重大。

关键词：高速铁路路基加固；路基CFG桩施工；信息化技术；质量控制
引言
在注重质量、追求效益的当下建设大环境中，确保CFG桩基施工质量可靠，确保路基沉降满足设计要求，对整个铁路工程建设具有重要意义。

如何突破技术应用壁垒已成为路基工程施工单位的主要工作内容。

因此，运用信息化技术集成，辅助CFG桩桩基施工机械与当下成熟应用的结合测量仪器、倾斜度监控仪器、电流变送器相结合，形成一项高度智能化的施工工艺，推动现场高质量、高效率作业。

1.传统工艺缺陷
传统路基CFG桩施工，每台钻机必须配置一名或多名技术人员对桩长、垂直度、提钻速度、钻机电流值等数据进行记录，间歇式记录无法及时预警，易发生质量事故，为保证CFG桩施工质量，实现全过
程监测、及时进行预警，以最全面、真实的数据为施工质量控制提供
支撑，研发运用了CFG桩施工管理信息系统。

2.CFG桩基施工信息化控制系统简介
系统由定位天线、倾角传感器、电流变送器、高精度定位平板电
脑终端及车载软件组成。

利用定位天线接收卫星信号，提供当前位置
信息；倾角传感器可实时监测钻杆倾斜角度；采用开合式电流变送器
全过程监测钻机钻进电流值；高精度定位平板电脑对卫星信号、倾角
传感器数据、电流变送器数据进行解算分析，生成定位信息及倾角、
电流数据记录，当数据超限时及时报警，通知管理人员及时处理。

平
板电脑作为桩基管理系统软件载体，可作为系统操作平台，查看系统
状态信息，将数据转换为影像页面，供操作人员及管理人员查看，同
时将实时施工数据上传至铁路工程管理平台，形成多级监管联控。

3.系统各组成部分工作原理介绍
3.1长螺旋钻机
长螺旋钻机作为CFG桩基施工主要机械，采用中空式螺旋钻具钻
进成孔，可通过钻杆中心管将混凝土（泥浆）进行泵送混凝土CFG桩
施工，即能钻孔成孔一机一次完成，设备运用广泛，工艺成熟。

3.2AT-35101H外置式GNSS测量型天线
AT-35101H是一款高精度全频段GNSS测量型天线，支持北斗二代、GPS、GLONASS和GALILEO四大导航系统全部卫星信号接收，并兼容
L-Band，满足目前高精度、高动态、多系统兼容测量终端设备应用需求。

当下该型号测量天线在测量领域广泛应用，技术成熟，精度较高，
将该仪器安装在长螺旋钻机钻杆顶部，可精确定位钻杆位置，从而实现桩基定位。

3.3倾角传感器
SA-WGCI系列倾角模块是一款低功耗，高性能的倾角模块，内部采用欧洲原装进口的MENS倾角测量单元，内置工业标准MCU单元，集成先进的滤波算法，采用原厂Poka-Yoka标定系统，保证每个模块的性能具有出色的一致性。

满足ISO11898-2定义的CAN2.0A以及
2.0B规范。

配备铝合金外壳，防护等级可达IP67。

将此传感器安装在长螺旋钻机钻杆上，可实现对钻杆垂直度实时监控，并将监控数据传送至数据终端，经数据处理后可在操作界面显示。

3.4电流变送器
开合式电流变送器是应用闭环零磁通磁平衡式原理，用于测量直流﹑交流﹑脉冲电流及其它器任意波形电流，精度高，线性度好，反应快，低温漂，频带宽,抗干扰能力强，无插入损耗，工业级接线端子，极方便安装使用，特制ABS防火材料，保障安全使用性能，多数应用在变频调速系统，电焊机，电化学，电源监控，电力机车，数控机床等场合。

将此电流变送器安装在钻机钻杆动力系统中，可通过电流值监控钻机运行过程中的工作状态，实现对钻机的终孔电流值、砼灌注过程中提钻速度进行监控。

3.5ZDT820北斗高精度定位终端
ZDT820产品定位为中海达品牌的北斗高精度车载定位终端其采用Cotex-A9四核处理器，android 操作系统，电阻式8英寸触摸屏，基于北斗的全星座GNSS定位定向板卡；搭载着WiFi、以太网、电台、
RS232、CAN总线以及三网移动通信等多模通信，产品可以使用于矿山机械，工程机械，施工定位机械或者船只，打桩机械，运输机械，铁
路机车等陆上或海上的生产作业机械控制领域。

将该终端安装在钻机
操作室，对测量天线信号进行分析，对比导入终端的设计数据，实现
精确定位。

4.系统功能简介
①改变传统结果检测方式，成桩全过程监测，以最全面、真实的
数据为打桩质量控制提供支撑；②现场智能分析潜在问题桩，实时纠偏，为施工作业提供辅助引导；③为BIM平台、成本分析、第三方平
台提供多方位数据支持；④辅助传统定位方式，更快更准确，提高打
桩效率；⑤区别于传统一机一人监管，一个技术员可管理多台设备；
⑥技术人员不需要时常上下桩机记录电流值、旁站记录打桩深度，减
少安全隐患；⑦统计结果更准确，计量计价和算拌合站用料更科学；
⑧现场施工数据通过无线传输方式或者4G网络形式实时回传至后台
服务器，后台服务器会实时将数据通过智慧施工管理平台网页端发布
出来，管理人员通过浏览器或手机实时查看工作进度情况、已成桩的
深度、垂直度偏差、灌入量、成桩电流等结果信息，以及成桩的过程
信息。

⑨将施工过程各项关键数据实时传送至铁路工程管理平台。

施
工记录均为施工过程实时上传，确保真实有效，可以直接在平台上下
载打印，避免了内业造假或记录不全面不准确的问题。

整体施工进度、施工位置、施工质量统计、每根桩的属性，都在平台展示中显示，让
管理者充分了解现场施工进度和质量。

结束语
在信息技术革命的推动下，高新技术已广泛应用于高速铁路建设，逐渐革新传统的施工技术，以信息化技术手段提升施工管理水平是现
场施工发展的必然方向。

本系统有高精度、实时性、信息化三大优点。

“高精度”是指系统基于北斗系统，可实现厘米级放样定位和0.1°
倾角定位，能快速、准确地引导桩点定位；“实时性”是指系统可以
实时并自动监测孔位、孔深、倾斜度、电流值等关键指标，并进行超
限报警，便于操作手对照纠偏；“信息化”是指系统将作业信息及时
回传，自动生成施工记录表，便于进行质量回溯。

参考文献
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作者简介：赵孝虎（1975.6-）男，汉族，湖北荆门人，本科，中
级工程师，从事高速铁路工程建设技术工作。