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鉆孔灌注樁施工過程信息化管理的探索論文
摘要：本文介紹了《鉆孔灌注樁施工輔助管理系統(tǒng)》的主要內(nèi)容、功能和在實(shí)際工程中的應(yīng)用。它的研制和試用對(duì)于建設(shè)工程實(shí)現(xiàn)施工過程的信息化、加強(qiáng)施工質(zhì)量預(yù)控、提高施工管理水平具有現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：施工過程 信息化管理 鉆孔灌注樁
施工是投入大量人力、物力、財(cái)力，把設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化為實(shí)物產(chǎn)品的重要階段。為了加強(qiáng)對(duì)施工活動(dòng)的管理，近十幾年來，我國完善了建筑法規(guī)體系、建立了監(jiān)理制度、推行了“貫標(biāo)”活動(dòng)……，這些重大措施，營造了工程施工的良好環(huán)境。在這個(gè)氛圍下，怎樣在施工過程中進(jìn)行信息化管理，使施工水平上一個(gè)臺(tái)階，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
在工程建設(shè)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)正在廣泛地使用。在設(shè)計(jì)、造價(jià)、項(xiàng)目管理等方面都有了許多軟件可供運(yùn)作。唯獨(dú)在施工階段內(nèi)，目前計(jì)算機(jī)的應(yīng)用尚局限在文字處理、表格填制等低層次上，還沒有充分開發(fā)計(jì)算機(jī)的功能，在施工過程的管理、決策層次上發(fā)揮作用。
施工過程的組織、管理、實(shí)施都是由人來進(jìn)行的。人的素質(zhì)、水平、甚至一時(shí)的情緒和注意力都會(huì)對(duì)施工狀況產(chǎn)生影響。如果能將工程的設(shè)計(jì)要求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工藝流程、相關(guān)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、管理經(jīng)驗(yàn)等等都固化成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的程序，隨著工程進(jìn)程，這個(gè)程序能不斷地提供相應(yīng)信息來引導(dǎo)施工，那樣就可以在一定程度上彌補(bǔ)管理者可能存在的弱點(diǎn)或不足，減少失誤，把施工水平保持在一個(gè)較高的水準(zhǔn)上。這樣的軟件，能夠參與到施工的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，是進(jìn)一步把施工挪入標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化軌道的有力保證。
由于工程施工的復(fù)雜性，要編制這樣的軟件有很大的難度。鉆孔灌注樁有很強(qiáng)的隱蔽性，它的工程目標(biāo)常需在施工過程中確定，對(duì)其實(shí)施工程控制的難度很大。但它有成熟的工藝流程、完備的規(guī)范、規(guī)程，因此，比較具備研制和應(yīng)用這類軟件的需求和條件。經(jīng)過努力，我們研制出《鉆孔灌注樁施工輔助管理系統(tǒng)》，希望對(duì)施工過程的信息化管理做出有益的探索。
《鉆孔灌注樁施工輔助管理系統(tǒng)》主要由六個(gè)部分組成。他們的內(nèi)容、功能和研制重點(diǎn)分別介紹如下：
一、工程目標(biāo)的設(shè)定：
這一部分包括了設(shè)計(jì)要求、施工技術(shù)要求和部分合同要求。這些要求構(gòu)成工程所應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)。它們需要在開工前記入系統(tǒng)，作為衡量施工過程各個(gè)方面是否合格的標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù)。
由于各地的巖土條件不同，各個(gè)設(shè)計(jì)單位的表達(dá)方式不同，樁基工程的設(shè)計(jì)方案是五花八門的。要使一個(gè)軟件適應(yīng)各種工程情況，在系統(tǒng)編制前就要做大量分析整理工作，將不同樁型設(shè)計(jì)參數(shù)及相互關(guān)系歸納、梳理清楚，編出有條理的輸入方式和順序。例如，系統(tǒng)中對(duì)確定樁深的原則，就歸納了給定樁長、給定樁底標(biāo)高、按嵌巖深、嵌巖深與樁長雙控、嵌巖深或樁長五種方式。屆時(shí)，按設(shè)計(jì)的做法選定方式并輸入數(shù)值后，樁長與樁底標(biāo)高會(huì)立即配套顯示。
當(dāng)一個(gè)工程有兩個(gè)以上的建筑軸線系時(shí)，系統(tǒng)能把不同樁的坐標(biāo)值換算在一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)。對(duì)樁位坐標(biāo)的輸入，系統(tǒng)提供了多種方法，可按設(shè)計(jì)的特點(diǎn)選用。對(duì)樁型、承臺(tái)類型相同，且有規(guī)律分布的樁（包括直線分布和圓弧分布），可以成批輸入，結(jié)果不但一次算出該批樁的坐標(biāo)值，還同時(shí)編上了樁號(hào)，并與設(shè)計(jì)參數(shù)建立了聯(lián)系。由于是成批輸入，不但加快了輸入速度，更重要的是減少了出錯(cuò)的可能性。輸入的樁位還能在屏幕上顯示，一旦有錯(cuò)，很容易觀察出來，及時(shí)糾正。
在開工后，如遇設(shè)計(jì)變更等變化，工程目標(biāo)可隨之相應(yīng)調(diào)整
二、現(xiàn)場(chǎng)施工管理：
這是系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)管理人員聯(lián)系的窗口，也是進(jìn)行工序管理的平臺(tái)。在整個(gè)施工過程中，系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管理人員采集的數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有施工活動(dòng)，包括設(shè)備、材料的驗(yàn)收與檢測(cè)、成孔、成樁的各道工序、事故停工事件等進(jìn)行記錄，然后自動(dòng)地對(duì)各工序、各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)全面進(jìn)行檢驗(yàn)，自動(dòng)形成報(bào)表，記入施工日志，并按事先控制原則，對(duì)后續(xù)工序做出提示。各種材料、各道工序都配有相關(guān)的規(guī)范條文備查。系統(tǒng)還備有工況分布圖與實(shí)時(shí)狀態(tài)表，可隨時(shí)直觀地查詢各樁、各樁機(jī)當(dāng)時(shí)的施工狀況。
所有輸入項(xiàng)目的選定遵循了以下的原則：
1、要全面反映設(shè)計(jì)方案及以規(guī)范、規(guī)程為主體的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)情況。例如，許多報(bào)表對(duì)實(shí)際采用的鋼筋直徑?jīng)]有反映。而現(xiàn)實(shí)施工中，可能因材料代換、可能無意、或有意改變了設(shè)計(jì)規(guī)格。要求輸入這一數(shù)值，就會(huì)引起對(duì)這一項(xiàng)目的注意；
2、要滿足有關(guān)部門規(guī)定的資料要求，例如竣工表格規(guī)定填寫的內(nèi)容，施工過程中就應(yīng)采集生成并存入數(shù)據(jù)庫；
3、要能提供施工管理工作中需要統(tǒng)計(jì)、分析的各方面資料數(shù)據(jù)。例如，為了加強(qiáng)施工進(jìn)度管理，在現(xiàn)場(chǎng)就應(yīng)采集各種事件的發(fā)生時(shí)間；
4、輸入的應(yīng)是管理人員現(xiàn)場(chǎng)第一手采集到的原始數(shù)據(jù)。后處理由系統(tǒng)自動(dòng)來做，保證資料的客觀、真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠。像護(hù)筒偏心距、孔深、籠頂?shù)轿徊睢⒊猎穸鹊榷际切枰ㄟ^計(jì)算求得的，不應(yīng)直接填寫，以減少中間環(huán)節(jié)的差錯(cuò)；
5、要有利于現(xiàn)場(chǎng)人員的使用。程序設(shè)計(jì)上每一步都提供了提示信息和相關(guān)項(xiàng)目的默認(rèn)值，幫助工作人員避免現(xiàn)場(chǎng)工作的疏忽，并使得系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便。像上面提到的實(shí)用鋼筋直徑，就以設(shè)計(jì)規(guī)格作默認(rèn)值，如果沒有改變，就不需另外輸入了。
以終孔工序?yàn)槔�，來說明一次工序輸入所引發(fā)的系統(tǒng)一系列響應(yīng)：
�、� 當(dāng)對(duì)話框出現(xiàn)時(shí)，有當(dāng)時(shí)時(shí)間的默認(rèn)值。若它與終孔檢查時(shí)間相近，就不必改動(dòng)。
�、� 在對(duì)話框中輸入樁號(hào)。如果樁號(hào)有誤或者上道工序未完成，系統(tǒng)會(huì)彈出提示。
�、� 樁號(hào)確定后，各輸入項(xiàng)會(huì)出現(xiàn)默認(rèn)值。如果這些默認(rèn)值都不必修改，一般只要填寫鉆桿總長與余尺兩項(xiàng)就能完成此次輸入。
④ 確認(rèn)輸入內(nèi)容后，系統(tǒng)會(huì)顯示樁深、樁徑等質(zhì)量指標(biāo)的檢查結(jié)果。
�、� 認(rèn)可后，系統(tǒng)會(huì)顯示后續(xù)施工提示，包括應(yīng)制的鋼筋籠規(guī)格、長度、需準(zhǔn)備混凝土數(shù)量以及要求的首灌時(shí)間等。
�、� 自動(dòng)形成全面、詳盡的工序報(bào)驗(yàn)表，相對(duì)人工填制的報(bào)表，提供了更多的信息，可以打印出來報(bào)監(jiān)理檢查。
�、� 退出對(duì)話框時(shí)，在施工日志上會(huì)添上一行記錄，標(biāo)明了檢查時(shí)間、結(jié)果、結(jié)論和指令。
從上面的過程中可以看到，系統(tǒng)在工序管理方面是比較嚴(yán)密的。作為對(duì)質(zhì)量的事后控制，系統(tǒng)自己會(huì)按設(shè)計(jì)、規(guī)范等要求來判定質(zhì)量合格與否，避免了出錯(cuò)的可能。作為對(duì)質(zhì)量的事前控制，每道工序?qū)o后工作都做了提示。計(jì)算機(jī)給了我們一個(gè)工具，它使一直強(qiáng)調(diào)的事前控制措施，有可能得到真正的落實(shí)。
三、施工安排：
在這一部分，系統(tǒng)為施工中各項(xiàng)工作任務(wù)的安排準(zhǔn)備了一套工具，包括樁位測(cè)放數(shù)據(jù)計(jì)算、開鉆通知單、制籠通知單、自拌混凝土配料計(jì)算、樁孔施工順序優(yōu)化計(jì)算等。
在制籠通知單中，只要輸入樁號(hào)和給定鋼筋的定尺長度，就會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)籠子的配筋方案。特別對(duì)變截面籠，會(huì)列出兩個(gè)不同的方案，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)材料等情況選用。
鉆孔灌注樁樁孔施工順序的優(yōu)化計(jì)算，是在遵循跳打原則條件下，以移機(jī)路徑最短為目標(biāo)進(jìn)行的。按計(jì)算結(jié)果可繪制出移機(jī)路線圖，以備打印使用。
四、周/月進(jìn)度計(jì)劃與統(tǒng)計(jì)：
系統(tǒng)的這一部分主要是為工程例會(huì)及工程月報(bào)提供資料，也是管理者獲得各類統(tǒng)計(jì)信息的一個(gè)平臺(tái)。它包括了上一施工期的成樁情況、各樁、各機(jī)完成工程量統(tǒng)計(jì)、各樁各工序段耗時(shí)統(tǒng)計(jì)、各樁各項(xiàng)質(zhì)量偏差統(tǒng)計(jì)等。在制定新施工期的施工計(jì)劃時(shí)，能自動(dòng)計(jì)算出本期的各項(xiàng)工程量細(xì)目和所需的各種規(guī)格材料數(shù)量。這些資料數(shù)據(jù)是掌握工程施工狀況、進(jìn)行科學(xué)管理和科學(xué)決策的基礎(chǔ)。
在質(zhì)量偏差統(tǒng)計(jì)表中，列出了各樁、各項(xiàng)質(zhì)量參數(shù)偏離標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)值，從中可以對(duì)施工的質(zhì)量情況做出判斷和處理。
樁各工序段耗時(shí)統(tǒng)計(jì)則主要用于進(jìn)度控制。該表中列有各樁鉆土、鉆巖速度、各工序耗費(fèi)工時(shí)、事故停工時(shí)間、移機(jī)耗時(shí)等。各樁、各機(jī)的施工效率的差異提供了進(jìn)度挖潛的可能。此外，工程調(diào)度是否合理也能得到反映。對(duì)這些數(shù)據(jù)分析比其他方法更具有說服力，因而成為優(yōu)化施工進(jìn)度的有力手段。
在完成工程目標(biāo)輸入之后、實(shí)際開工之前，計(jì)劃表中的待完成工程量及尚需材料總量，可作為工程量清單用于工程預(yù)算。
五、圖表查閱：
整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中輸入的數(shù)據(jù)資料，均可分門別類地在此查得，供施工管理、決策作為依據(jù)和參考，以及用于費(fèi)用結(jié)算等。它包括：
1、施工日志。可以按樁、按樁機(jī)、按責(zé)任人、按指定時(shí)段查得并打印。這對(duì)于一些專門問題的調(diào)查、研究提供了方便。對(duì)單位考察人員的表現(xiàn)，也提供了資料。
2、質(zhì)量與安全。包括設(shè)計(jì)參數(shù)、成樁數(shù)據(jù)、工序報(bào)驗(yàn)單、質(zhì)量偏差、事故異常等9類表格。各種質(zhì)量、安全情況都能在不同側(cè)面上得到反映。
3、設(shè)備材料。包括各類設(shè)備、鉆機(jī)鉆具、各類材料及檢測(cè)情況、材料供耗統(tǒng)計(jì)等7類表格。材料供耗統(tǒng)計(jì)表中有計(jì)算庫存與實(shí)際庫存的對(duì)照，可以評(píng)價(jià)材料管理上的問題，以及對(duì)工程質(zhì)量的影響。
4、工程量與進(jìn)度。包括工程量、耗時(shí)統(tǒng)計(jì)、施工計(jì)劃完成情況及工程進(jìn)度圖等6類圖表。在工程量統(tǒng)計(jì)中，不但有實(shí)際發(fā)生的工程量，還列出工程量的調(diào)整值以及偏差值，供結(jié)算時(shí)選用。
六、竣工用表：
根據(jù)建設(shè)管理機(jī)關(guān)對(duì)竣工資料的要求，按格式規(guī)定，系統(tǒng)能自動(dòng)生成各種相關(guān)表格，既免除了填制資料的工作量，又提高了竣工資料的準(zhǔn)確度，保證了填報(bào)質(zhì)量，客觀地反映了施工情況。
2004年，某監(jiān)理公司在對(duì)一樁基工程實(shí)施監(jiān)理時(shí)，對(duì)該軟件進(jìn)行了試用，對(duì)其實(shí)用性做了檢驗(yàn)。該工程有工程樁239根，支護(hù)樁290根。樁徑有Ф800、Ф900、Ф1000三種。樁深的確定方法有給定樁長和樁長、入巖深度二者取一兩種。鋼筋籠規(guī)格繁多，連接既有搭接焊又有冷擠壓。這些多變的因素組合成的樁型多達(dá)15種。施工管理上難度較大。
系統(tǒng)的試用與正常監(jiān)理工作平行進(jìn)行，相互對(duì)照。從中可以看到使用系統(tǒng)的長處：
1、每道工序驗(yàn)收時(shí)，系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的落實(shí)情況都有鑒別數(shù)據(jù)生成，質(zhì)量問題能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，敦促施工單位及時(shí)整改。而人工處理時(shí)，難免會(huì)有不少的疏忽產(chǎn)生，弄得不好，會(huì)發(fā)生質(zhì)量問題。該工程的施工單位是一個(gè)實(shí)力雄厚的專業(yè)基礎(chǔ)公司。雖然它有多年的施工經(jīng)驗(yàn)，但當(dāng)使用本系統(tǒng)對(duì)它的工作檢查時(shí)，仍發(fā)現(xiàn)了不少質(zhì)量或數(shù)據(jù)問題。例如，Zha33樁，按其填報(bào)的測(cè)深計(jì)算，沉渣為-98cm，顯然填報(bào)的數(shù)據(jù)錯(cuò)了。Zha35樁籠頂安置深度差了1.57m，吊筋長度不足。ZHd29樁的機(jī)高，開孔與終孔時(shí)數(shù)值不一致。ZHc14終孔深度，系統(tǒng)計(jì)算比報(bào)表多了5cm，施工單位手算發(fā)生了錯(cuò)誤。等等。發(fā)現(xiàn)后有的做了整改。也有的無法改了。像Zha87多打了0.46m，Zha24多打了0.48m等，顯然事前控制沒有做好。這不僅是個(gè)浪費(fèi)，若有巖性變化，還可能對(duì)承載力產(chǎn)生影響。
2、人工很難進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)工作。而本系統(tǒng)提供的各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，為全面深入地掌握施工狀況、深化監(jiān)理工作創(chuàng)造了條件。例如，對(duì)工序耗時(shí)統(tǒng)計(jì)的分析表明，各樁機(jī)的施工效率有很大的差別，但在施工調(diào)度方面卻有“壓快扶慢”的跡象。例如，在打ZHd1型樁時(shí)，某樁機(jī)三根樁平均每根用了70小時(shí)，另一樁機(jī)卻用了152小時(shí)。但安排下籠與灌注，后者只用了16小時(shí)，而前者卻要等21小時(shí)。這對(duì)工程的總體施工進(jìn)度是不利的，施工方應(yīng)該做出調(diào)整。
3、各類工程量能自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，隨時(shí)查閱。每一施工階段的工程量、材料用量都能事先做出預(yù)算，為合理地進(jìn)行進(jìn)度安排、材料管理、資金運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可能。事后也都做出詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)，為工程決算提供了方便。這些都為企業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)核算、挖掘節(jié)約潛力提供了依據(jù)。
4、操作簡(jiǎn)單，便于使用，方便快捷。一般一道工序、或一個(gè)記錄，從數(shù)據(jù)輸入到報(bào)表打印，全過程僅在一分鐘內(nèi)就可完成，工作效率和質(zhì)量都是很高的，對(duì)計(jì)算機(jī)多用途使用的影響也很小。對(duì)使用者的計(jì)算機(jī)知識(shí)沒有專門的要求，只要會(huì)最基本的操作方法就行。
通過試用，證明系統(tǒng)的功能是可靠的。它對(duì)數(shù)據(jù)的處理快捷、準(zhǔn)確，能不受干擾地及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中的問題，減少了許多錯(cuò)誤和疏忽。它提供的各種信息對(duì)深化管理、提高施工水平，保障施工順利進(jìn)行起了很好的作用。試用情況也表明，施工中即使較好的隊(duì)伍，也會(huì)有人工不易察覺的各種問題產(chǎn)生。借助計(jì)算機(jī)，進(jìn)行信息化管理，對(duì)避免質(zhì)量、進(jìn)度等問題的出現(xiàn)、提高人員素質(zhì)、養(yǎng)成企業(yè)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，是很有必要的。
鉆孔灌注樁對(duì)整個(gè)建筑工程而言，是很微小的一部分。但本系統(tǒng)研制的初步成功說明，其他各項(xiàng)工程的施工管理，也是可以采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行控制的。實(shí)現(xiàn)信息化管理，是加強(qiáng)施工管理的一個(gè)重要手段和發(fā)展方向。相信研制這類軟件和使用這類軟件的事例會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)。它們必將一步步地推動(dòng)工程施工的標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化、信息化進(jìn)程。
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