塑料排水板施工智能控制系统初步研究

杨锋

摘要：通过塑料排水板施工智能控制系统的开发与应用，改善软基处理工程监理工作环境，降低工程管理成本。

关键词：塑料排水板智能控制系统管理成本

中图分类号：TQ639.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0053-01

1塑料排水板的发明与使用

自塑料排水板20世纪80年代从日本引入我国以来，在软基处理领域发挥着极其重要的作用，例如在铁路、公路、机场、港口堆场、沿海滩涂开发等地基处理工程中得以广泛应用。

塑料排水板具有可批量生产、施工效率高、排水效果好、污染少等优势和特点，根据相关统计数据，我国每年生产和投入使用的塑料排水板达到50亿米，处理软土地基面积100km2。

2研究塑料排水板施工智能监控系统的初衷

虽然塑料排水板具有众多的优点，但在实践中也存在一些问题。由于塑料排水板的打设全部依靠专门的打设桩机（门架式、自行履带式），无论使用何种打设机械，均需要人工辅助操作，排打板深度及质量直接决定着软基处理的成败。因此，通常情况下，为保证加固效果，监理企业必须将排水板打设施工列为重要旁站监理项目，需要24h旁站监理。

随着地基加固面积规模的逐步增大，动辄几十万甚至几百万平米，施工单位为保证施工进度，现场投入的打桩机可能几十部，甚至几百部，这就给监理旁站带来了极大的难度和负担。监理企业为保证质量控制效果需要派出十几名甚至几十名监理人员24h旁站。

施工单位为了不浪费原材料，应加强对劳务分包队伍的监控，并派出几乎与监理同等数量的施工技术人员深入现场，采用人海战术对该工序进行控制，一定程度上带来较大的成本投入和人力资源浪费，同时考验施工单位及监理单位技术管理人员的心理极限和生理极限，随着监控时间的加长和身体的疲惫，在人的本能惰性的促使之下出现管理漏洞，极易发生质量安全隐患。存在的主要问题有如下几个方面：（1）人力成本过大。（2）精力牵涉过多影响其他技术管理工作。（3）影响技术管理人员的身心健康。（4）易发生假板、短板等质量隐患、材料浪费情况很难避免。如何改变“人海战术”及“熬鹰式”监控方法，解决常规管理过程中的问题，是摆在工程技术管理人员面前的一道难题，通过研发新的智能控制系统，改变现有全靠人力控制手段，把技术管理人员的精力从枯燥、单调的管理活动中解脱出来，发挥更大的技术效益和管理效益，是本智能控制系统研发的初衷和意义。

3塑料排水板智能控制系统组成部分及作用机理

塑料排水板施工智能控制系统包含排水板打设自动计数器、监控摄像头、无限传输、监控主平台四个子系统共同组成。

排水板打设自动计数器：根据桩机运行规律进行研制，排水板桩机在打设过程中通过电动机、卷扬机、振动锤及传动钢绳带动桩杆做上下往复运动，桩杆为中空结构，整卷排水板展开接长后续入桩杆中，桩杆往下运动时在桩靴锁定机构作用下带动排水板进入土体（深度在10～25m），当深入到预定打设底标高时，振动锤停止工作，在卷扬机带动下桩杆向上提升运动，排水板底部夹在深层土体中，当桩尖运动到地面时，由人工切断排水板，重新桩靴锁定移往下一打设桩位。自动计数器即通过掌握作业规律的前提下进行研发，桩杆深入土体深度等于单颗排水板打设长度，而桩杆深入土体深度又等于桩杆在卷扬机作用下向下运动距离，桩杆运动距离不易累加统计，但通过对卷扬机作用下钢绳的收放进行距离统计还是比较容易实现的。在卷扬机端头安装滚动计数器，杠杆往下运动时，卷扬机下放钢绳为逆时针旋转，桩杆往上运动时，卷扬机回收钢绳为顺时针旋转，旋转方向转换一次即代表一次打设过程，芯片统计旋转方向转换次数及逆时针旋转圈数，即可计算出打设根数及长度。

监控摄像头：在每台桩机机身上固定安装监控摄像头一个，安装位置需现场调试确定，以获得最清晰图像和不影响施工操作为原则，一般可安装于桩机驾驶室顶部30cm处，摄像头顶部应加盖防护罩，以防止桩杆上拔过程中所携带泥水污染镜头。

无限传输：监控摄像头与蓝牙/红外发射器相连，通过自动电源将实时图像信息传递给接收装置。

控制主平台：在办公室安装与摄像头数量相匹配的显示屏（显示屏与摄像头配置比例可按照1∶8或1∶12），一般一个显示屏可分为八到十二个分画面，通过切换按钮选择分画面或特定像头全屏画面。以50万平米地基处理项目来说，施工单位一般一万平米布设一台排水板打桩机，仅需要50个摄像头和6个显示屏即可完成24h不间断监控，配备3～6名监控人员即可实现需要20名监理与20名施工管理人员才能完成的工作。

4常规监控手段与智能监控手段比较

4.1 质量控制效果

（1）智能控制系统能够自动记录排水板打设工程量，减少人为环节的干扰，更加公正。

（2）通过单日工作量与打设桩位数进行比较，极易判断出每颗排水板打设长度，通过比较打设深度与设计要求深度的比较，即可判定是否打设到位。一定程度上避免了短板、假板等质量隐患。

（3）智能控制系统可24h不间断工作，减少控制盲区和杜绝因人为惰性所导致的漏洞，同时对偷工减料、以次充好的施工行为是一种极大震慑。

4.2 经济效益分析

仍以上个案例为例，50万平米地基处理工程，仅需要采用50个摄像头、50个自动计数器和6个显示屏即可完成全部控制任务，投入成本计算：摄像头：50×100元=5000元，自动计数器：50×500元=25000元，无线传输器：50×500元=25000元，显示平台6×1000元=60000元，另外另外配备6名管理人员，2个月工资开支需要5.4万元，加上智能控制系统运行期间电费1万元，总成本为12.5万元。

常规监控手段：监理单位成本：20人×3500元×2个月=14万元，施工单位成本：20人×4500元×2个月=18万元。合计成本32万元。

综上所述，常规控制手段是智能监控之手段投入的2.56倍，并且随着工期的增加，其优势将更加明显，并且智能控制系统可循环使用，一次投入多次收益。若按照同一年度两个类似单位工程计算，上述数据将变化为12.5万+维护费用2万+6人工资5.4万=19.9，常规为32×2=64，成本节省44.1万，成本仅为常规手段的26.4%，经济效益极为明显。

5结语

通过塑料排水板施工智能控制系统的开发与应用，将大大降低监理及施工单位在基础处理工程中的劳动强度，降低管理成本，同时对质量目标控制也大有裨益。