項目背景

滬渝蓉高鐵是長江流域綜合立體交通系統(tǒng)的主要骨干，全長313.9公里，經武漢市、孝感市、天門市、荊門市、宜昌市。其橋隧比例占84.8%，是中長期鐵路網規(guī)劃“八縱八橫”高速鐵路主通道沿江通道的重要組成部分。本項目計劃為所有投入施工現(xiàn)場的機械安裝和施工管理系統(tǒng)，并對所有標段樁基進行施工（CFG）信息控制和輔助施工，以專業(yè)的技術指導和培訓服務，實現(xiàn)業(yè)主、監(jiān)理、標段、團隊協(xié)作高效運行，確保智能施工狀態(tài)的施工質量，進一步方便人民出行，加快沿江綠色綜合交通體系建設，對支持長江經濟帶優(yōu)質發(fā)展具有重要意義。

▲滬渝高鐵全線示意圖

痛點分析

傳統(tǒng)的打樁機施工過程依靠機器本身的簡單標識和施工人員的個人經驗來判斷。武漢至宜昌段的許多橋梁跨越鐵路營業(yè)線進行施工，橋梁和隧道占很大比例。個人經驗的質量會給施工帶來不確定性，導致施工過程不順利，工期延長。

樁機到位后，由于現(xiàn)場原因，樁機對位不仔細，容易出現(xiàn)樁平移偏差和垂直度超標等偏差；

在樁機施工過程中，需要隨時觀察和審查樁機上垂球導向架的垂直度，以保證樁體的垂直度不超過1%，保證樁體的正常施工，避免偏樁的發(fā)生；

需要嚴格控制拔管速度。如果拔管速度過快，可能會導致樁徑過小或縮頸斷樁。如果拔管速度過慢，水泥漿分布不均勻，樁頂浮漿過多，混合物離析，樁體強度不足。

實施方案

中海達北斗樁機智能施工管理系統(tǒng)，基于載波相位觀測實時動態(tài)差分定位技術，采用雙天線高精度北斗定位技術方案，選定的樁點通過北斗衛(wèi)星信號指導操作，直觀平面圖顯示，實時顯示樁頭與樁點的偏差，即使是初學者也能準確校準樁位和打樁施工。同時，系統(tǒng)支持云平臺和移動應用，方便業(yè)主、施工方和監(jiān)理隨時隨地檢查打樁進度和完成情況，全面高效地管理施工項目。

▲中海達北斗樁機智能施工管理系統(tǒng)

作業(yè)流程

▲作業(yè)流程圖

整個操作主要分為五個步驟。第一步是在早期階段統(tǒng)計和輸入數據，統(tǒng)計和輸入施工段、樁號、坐標、樁長、樁徑等設計數據。

第二步是系統(tǒng)安裝調試，將基站安裝到操作點，為系統(tǒng)提供差異化服務，實現(xiàn)厘米級定位；終端安裝，包括傾斜傳感器、電流傳感器、GNSS天線、車載終端平板電腦等。；通過管理人員的手機或計算機客戶端軟件，實現(xiàn)遠程施工管理。

▲安裝車載終端平板▲高精度GNSS天線安裝▲安裝機身傳感器

第三步是使用樁機進行鉆孔。樁機根據提前輸入的項目信息，通過北斗定位數據引導定位，通過傳感器數據調整控制垂直度，開始鉆孔作業(yè)；在操作過程中，實時觀察終端平板電腦的“高精度樁信息”、“垂直偏差值”、“鉆進深度值”、“提鉆速率”、輔助機手精準準工“鉆入電流值”等，確保樁點各項指標符合設計要求。

▲實時樁位數據監(jiān)測

第四步是拔管澆筑混凝土，澆筑混凝土，用采集器計算控制混凝土方量，從而控制拔管速度。

最后，形成后臺數據，實時將施工數據傳輸到系統(tǒng)后臺，業(yè)主、監(jiān)理、施工單位通過軟件進入后臺系統(tǒng)，及時跟蹤施工過程和完成情況。

▲施工進度總體圖▲已打入樁點顯示▲樁點施工數據圖▲樁過程數據

成果展示

在中海達北斗樁機智能施工管理系統(tǒng)的幫助下，滬渝蓉高鐵建設實現(xiàn)了高精度作業(yè)。通過3厘米的精準放樣，工程質量提高了90%以上。同時，滬渝蓉高鐵建設提高了作業(yè)效率。通過減少人工放樣和引導，項目工作效率提高了35%。此外，滬渝蓉高鐵建設節(jié)約了成本投入。據統(tǒng)計，機械、人工、材料投入減少35%。

項目總結

中海達北斗樁機智能施工管理系統(tǒng)采用高精度GNSS雙天線定位技術，整合物聯(lián)網、云計算技術，基于載波相位觀測實時動態(tài)差分定位技術，智能引導快速施工人員準確定位樁點位置，無需提前放樣和標記，實現(xiàn)厘米級打樁定位。

同時，系統(tǒng)的引入實現(xiàn)了24小時全天候、全過程實時監(jiān)控、施工數據實時傳輸到系統(tǒng)背景，提高了樁過程的透明度，使每個樁狀態(tài)都可追溯，人工控制經驗進入準確的數字過程，使依賴人體經驗的過程進入準確的機械操作，使整個樁施工過程更加標準透明，樁質量更容易控制，大大降低了人為因素的影響。

此外，實時打樁參數的監(jiān)控和記錄可以使施工人員實時了解打樁狀態(tài)，有效避免過去由于樁長不足和持力層電流不足造成的返工，大大降低了斷樁和偏樁的概率，提高了打樁機的施工效率；導入系統(tǒng)后，無需測量人員提前放樣或旁站守樁人員，降低了人工成本和事故風險，降低了施工壓力；與傳統(tǒng)打樁機相比，還可以自動統(tǒng)計工程施工信息，自動生成施工記錄表、竣工圖等圖表信息，為鐵路部門信息系統(tǒng)建設提供安全可靠的基礎空間數據支撐。

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