建设领域专利技术的创新——静压桩施工自动记录仪研发应用纪实

  桩基，是建筑的根，是建筑质量的保证。

  现行的地层勘察规范，不能对每根桩的桩位地层进行钻探或触探勘察。由于地层结构的复杂性和不可预知性，不能保证每根桩都达到地层勘察报告中提供的地层状况。依据现行的工后桩基检测规范，也只能对约1%的桩基进行静载荷试验检测。现行人工记录方式落后且有较多的人为性，致使施工信息不能真实反映桩基工程和地下隐蔽工程的施工过程和质量。

  建设领域专利技术的应用创新

  针对桩基工程施工的现状，天津市隆安达建筑仪器科技发展公司瞄准了高科技项目的研发和生产。在天津市政府鼓励科技型企业发展政策支持下，天津科学技术委员会、天津市城乡建设委员会、市技术监督局以及多家建设科研机构、院校、应用企业给予技术支持，公司组织专家与相关科研机构和院校联合开展科研项目研发工作，开发出多个具有国内先进水平的技术成果。

  公司研发的静压桩施工自动记录仪是具有自主知识产权的国家发明专利产品。该系统技术经过了艰苦的研发、仪器制造（市技术监督局备案的仪器标准）、工程试用、工程应用及推广。企业标准《静压桩施工自动记录仪工程应用技术规程》在市城乡建设委，并得到了国家行业标准《静压桩工程施工技术规程》编审及专家组的认可以及住房城乡建设部专家库专家的支持和指导。

  天津市建设科技委员会原总工程师佟贵森介绍说，静压桩施工自动记录仪首次将电子信息技术引入静压桩施工过程监测，实现了对静压桩机施工的全程、同步、逐桩监测，确保施工数据真实、详尽、可靠，为及时发现和解决沉桩问题以及施工分析决策提供定量化的依据。改变了目前静压桩机施工过程仅限人工记录且数据存在人为因素干扰的现状。

  静压桩施工自动记录仪准确跟踪和精确记录了每根桩压入地层每厘米所需压入力值，实现了沉桩深度和压入力值的显示、记录和预警与施工同步完成。在施工过程中，特别在施工试桩过程中，一旦发现沉桩问题，可以在现场将压桩过程中的深度与压力值曲线重新完整显示，为解决沉桩问题或下一步施工分析提供定量化依据。后处理软件中采取多重加密保护措施，无法人为更改原始数据，确保数据真实可信。施工信息化水平提高，便于存储和传输。

  静压桩施工自动记录仪有压桩力实时监控记录功能且记录数据的特点。压桩力的测量精度提高到0.01米~0.1米；以曲线图的形式完整显示压桩力的变化；无法人为更改数据，确保记录的真实性。该系统已经成为静力压桩法信息化施工的主要组成部分。

  桩基的“黑匣子”

  据天津科学技术委原处长权恒兆枢介绍，静压桩施工自动记录仪相当于给静压预制桩装上了一个“黑匣子”。这个“黑匣子”能准确采集记录“每根桩”压入地层的每厘米深度值和压入桩所需力值，及时反映“单桩持力层”的选择和设计是否安全、合理。相当于给每根桩建立了一个能真实、全面、客观反映桩基质量的“身份证”。“黑匣子”对数据的跟踪和记录，便于消除工程各方的管理盲区以及减少工程质量安全隐患。

  静压桩施工自动记录仪发明人、天津市隆安达建筑仪器科技发展公司总经理王利全介绍说，自动监测系统由3个部分组成，仪器主机部分用于数据采集、显示、存储。仪器对数据进行高频率的采集传输，经过计算分析，用数字和曲线图两种形式即时显示，将数据存储转换成加密文件，用USB接口输出。深度传感器部分用于对深度数据计量传输。该深度传感器包括自主研发的拉绳式传动机制、脉冲信号编码器和自主研发的脉冲信号控制电路板。后处理软件部分对施工数据进行管理，自动生成先行施工规范的静压桩施工数据报表，并且自主创新了一种曲线图的施工数据表现方式，可更直观地显示施工情况。后处理软件支持该曲线图的自动生成和打印输出。

  建设科技就是生产力

  天津市隆安达建筑仪器科技发展公司成立于2003年，公司领导班子瞄准了高科技项目的研发和生产，研发的我国静压桩施工领域的首个自动监测系统已经在数十家的桩基施工中进行使用，各项技术性能指标均达到设计要求和客户需求。

  仪器已在多个工地试用。天津市博川岩土工程有限公司在其承建的两项工程中试用了该仪器，报告结果显示：该仪器各项技术性能均能达到静压桩施工过程中的相关技术要求；数据真实准确，后处理软件功能齐全操作方便，实现了施工信息电子化，从而彻底避免了人为因素的干扰。天津市宏翔地基基础工程有限公司承建的河东区一号桥金地紫乐府别墅小区工地使用后，施工人员纷纷反映，仪器性能稳定、装卸简便、操作便捷、显示直观、后处理软件功能完善。天津市经济开发区西区长城汽车股份有限公司物流中心项目一期工程的桩基施工中使用该仪器，使用报告显示：静压桩施工自动记录仪的应用，可高精度地实时了解桩身的受力情况，对静压桩机压桩力进行实时自动全程记录，具有高可靠性、全自动化、免受干扰、曲线显示、自动生成和打印图表的功能。天津市建筑构件工程公司在东丽区华城春苑小区桩基工程中使用该仪器，使用报告显示：安装方便，操作简单，产品性能稳定，数据准确，曲线显示直观，减轻施工人员的劳动强度，数据提取方便快捷。

  先进的高科技成果项目必将取得较好的社会效益和经济效益。

  对工程监理方而言，该产品可以实现对工程质量进行实时检测管理和准确的量化分析，使工程监理更趋科学严谨，解决了关键部位监理旁站手段的局限性问题。对施工企业而言，如果拥有了配备该记录仪的静压桩机，在桩基工程施工中，可以全面、实时监测桩基安全，为确保工程整体施工质量和建筑物安全打下坚实的基础，将增加其工程竞标的竞争实力。对政府管理部门而言，可提高工程管理水平，减少工程施工事故，促进建筑行业的整体发展。对业主而言，建筑安全更有保障，降低了其对房屋安全的质疑。

  最新的调查报告显示，静压桩施工自动记录仪技术产品尚在国内处于领先水平，目前尚无与该产品相同的文献报道，说明该产品目前尚无同业竞争。技术性能和应用效果明显优于人工记录方法。

  静压桩施工自动记录仪具有技术先期介入优势，刚刚被纳入住房城乡建设部的施工规程中。静压桩施工自动记录仪有着广阔的发展前景，也将为静载荷方面以及承载力检测方面的突破性研究提供有力的数据支持。静压桩施工自动记录仪技术成果实现了施工记录电子信息化，为将来实现施工过程网络化监督管理奠定基础。