，

(1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 鐵道建筑研究所，北京 100081；2.武漢中巖科技股份有限公司，湖北 武漢 430074)

樁基礎(chǔ)作為鐵路橋梁的主要基礎(chǔ)形式，是上部結(jié)構(gòu)的重要支撐部件。樁基的完整性和可靠性直接關(guān)系到橋梁及軌道結(jié)構(gòu)的安全性，所以樁基質(zhì)量檢測(cè)工作至關(guān)重要[1]。樁基檢測(cè)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作，目前存在檢測(cè)過(guò)程不規(guī)范、篡改或編造數(shù)據(jù)、原始資料儲(chǔ)存混亂、無(wú)法有效監(jiān)督等問(wèn)題。隨著市場(chǎng)的規(guī)范化和檢測(cè)方法多元化[2-3]，樁基檢測(cè)的信息量越來(lái)越廣，管理難度逐步提升[4]，依靠傳統(tǒng)的人工管理已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代的需求，急需開(kāi)發(fā)適合鐵路樁基檢測(cè)的信息化管理系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)工作進(jìn)行監(jiān)督與管理。

目前鐵路行業(yè)的檢測(cè)信息化研究工作，主要集中在實(shí)驗(yàn)室、拌和站、隧道圍巖監(jiān)控量測(cè)、沉降觀測(cè)、路基連續(xù)壓實(shí)等方面。通過(guò)這一系列的信息化管理軟件在鐵路建設(shè)中的應(yīng)用，提升了鐵路建設(shè)的質(zhì)量管控水平[5-7]。在樁基檢測(cè)信息化管理方面，張立亭等[8]設(shè)計(jì)了一套樁基檢測(cè)信息系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要基于地理信息系統(tǒng)(GIS)的空間分析能力和數(shù)據(jù)管理能力，并結(jié)合MapX平臺(tái)，對(duì)樁基檢測(cè)工作進(jìn)行信息化管理；池軍等[9]結(jié)合贛州建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)，探討了樁基檢測(cè)的信息化工作，基本確保了樁基檢測(cè)重要數(shù)據(jù)可追溯，盡可能避免弄虛作假的現(xiàn)象，為樁基檢測(cè)的管理提供了新思路。此外，王闖和馮敏治等[10-11]也在樁基檢測(cè)施工的信息化方面做了一些研究?？傮w來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)樁基檢測(cè)信息系統(tǒng)的研發(fā)工作主要集中在房建結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，對(duì)于鐵路樁基檢測(cè)工作的管理，尚沒(méi)有統(tǒng)一的信息化系統(tǒng)。鐵路現(xiàn)行的樁基檢測(cè)模式是檢測(cè)人員在工地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)在檢測(cè)儀器上，而后運(yùn)用單機(jī)版的分析軟件對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并形成報(bào)告。這種工作方式不宜實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，難以保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和實(shí)時(shí)性，導(dǎo)致管理漏洞。

本文結(jié)合當(dāng)前鐵路樁基檢測(cè)工作的現(xiàn)狀，對(duì)開(kāi)展鐵路樁基檢測(cè)信息化管理的必要性和迫切性進(jìn)行了探討?；贕PRS/4G傳輸、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通訊等先進(jìn)的信息技術(shù)開(kāi)發(fā)了鐵路樁基檢測(cè)信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樁基檢測(cè)工作各環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)管控。該系統(tǒng)能夠有效提高鐵路樁基檢測(cè)控制管理水平，為保證鐵路建設(shè)工程質(zhì)量、控制檢測(cè)過(guò)程及監(jiān)管檢測(cè)質(zhì)量提供技術(shù)支持。

圖1 樁基檢測(cè)信息管理系統(tǒng)示意

1 樁基檢測(cè)信息管理系統(tǒng)組成

樁基檢測(cè)信息管理系統(tǒng)由檢測(cè)單位模塊、管理模塊、數(shù)據(jù)上傳軟件、具有GPS(Global Positioning System)定位功能的檢測(cè)設(shè)備、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)及服務(wù)器、PC電腦組成(如圖1所示)。GPS定位精度可達(dá)15 m，能有效鎖定檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的地理位置，通過(guò)GPRS/4G傳輸數(shù)據(jù)不受時(shí)空限制，通訊費(fèi)用較低，完全可以滿足遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的需要。

樁基檢測(cè)信息管理系統(tǒng)的邏輯模塊組成如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)邏輯模塊組成

2 信息系統(tǒng)主要功能

2.1 數(shù)據(jù)采集及傳輸功能

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)方式是將樁基檢測(cè)儀器與現(xiàn)場(chǎng)傳輸儀相連接，連接后通過(guò)GPRS/4G網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通訊，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。以靜載試驗(yàn)為例，在數(shù)據(jù)服務(wù)器與設(shè)備終端進(jìn)行GPRS/4G數(shù)據(jù)交換時(shí)，采用TCP協(xié)議以保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。

當(dāng)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，首先發(fā)送網(wǎng)絡(luò)暢通詢問(wèn)包，收到網(wǎng)絡(luò)暢通確認(rèn)包后開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。下面以低應(yīng)變檢測(cè)為例予以說(shuō)明。低應(yīng)變檢測(cè)是一個(gè)瞬時(shí)過(guò)程，在3～6次錘擊后，將3～6次的數(shù)據(jù)一起通過(guò)GPRS/4G設(shè)備傳播到服務(wù)器。服務(wù)器接收到低應(yīng)變數(shù)據(jù)包后，首先進(jìn)行解密并檢查協(xié)議版本。不同的協(xié)議版本對(duì)應(yīng)不同的解析程序。在工程表中檢查是否存在該次試驗(yàn)所在的工程，如果不存在則在工程表中創(chuàng)建一個(gè)新的工程。該工程記錄的各字段從數(shù)據(jù)包中讀取，然后在低應(yīng)變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)表中添加一條新的試驗(yàn)記錄。如果工程表中已經(jīng)存在該次試驗(yàn)所在的工程，則直接在低應(yīng)變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)表中添加一條新的記錄。每次試驗(yàn)以“樁號(hào)—第幾次”的形式進(jìn)行命名。

2.2 檢測(cè)全過(guò)程管理功能

樁基檢測(cè)信息管理系統(tǒng)里包括了目前樁基檢測(cè)的5種主要方法：靜載試驗(yàn)、高應(yīng)變法、低應(yīng)變法、鉆芯法(鉆孔電視)、聲波透射法。系統(tǒng)具有以下功能，并將在實(shí)際運(yùn)用中逐步完善。

1)檢測(cè)機(jī)構(gòu)管理。管理檢測(cè)機(jī)構(gòu)的資質(zhì)等基本信息。數(shù)據(jù)內(nèi)容有：數(shù)據(jù)鎖定狀態(tài)、資質(zhì)證號(hào)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)名稱、資質(zhì)是否到期狀態(tài)、計(jì)量認(rèn)證號(hào)、法定代表人、人員總數(shù)、檢測(cè)范圍等信息。檢測(cè)機(jī)構(gòu)人員登錄系統(tǒng)可對(duì)本企業(yè)的信息進(jìn)行新增、修改、刪除等操作。建設(shè)單位與檢測(cè)機(jī)構(gòu)確認(rèn)信息錄入完成后，建設(shè)單位可通過(guò)鎖定功能對(duì)企業(yè)信息包括該企業(yè)的檢測(cè)設(shè)備、人員、檢測(cè)能力一并鎖定，鎖定后檢測(cè)機(jī)構(gòu)不能再對(duì)這些信息進(jìn)行修改。檢測(cè)管理流程如圖3所示。

圖3 檢測(cè)管理流程

2)檢測(cè)設(shè)備管理。管理檢測(cè)設(shè)備基本信息。數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：主要儀器設(shè)備的檢定/校準(zhǔn)等信息，設(shè)備鎖定狀態(tài)、設(shè)備編號(hào)、設(shè)備名稱、型號(hào)規(guī)格、廠商、檢測(cè)機(jī)構(gòu)名稱、設(shè)備有效檢定日期、是否到期狀態(tài)等。如果數(shù)據(jù)鎖定狀態(tài)顯示未鎖定狀態(tài)，管理人員可對(duì)設(shè)備信息進(jìn)行新增、刪除和修改操作?？赏ㄟ^(guò)所屬機(jī)構(gòu)、設(shè)備名稱、有效日期等條件對(duì)設(shè)備信息進(jìn)行檢索。

3)檢測(cè)人員管理。管理檢測(cè)人員基本信息，主要技術(shù)人員、管理人員的變動(dòng)情況等信息。數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)鎖定狀態(tài)、姓名、性別、年齡、職務(wù)、身份證號(hào)、崗位證書(shū)編號(hào)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)名稱、從事檢測(cè)項(xiàng)目、證書(shū)注冊(cè)類型、證書(shū)有效期等。如果數(shù)據(jù)鎖定狀態(tài)顯示為未鎖定狀態(tài)，管理人員可對(duì)人員信息進(jìn)行新增、刪除和修改操作?？赏ㄟ^(guò)所屬檢測(cè)機(jī)構(gòu)、姓名、從事檢測(cè)項(xiàng)目等條件對(duì)人員信息進(jìn)行檢索。

4)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查看。管理平臺(tái)上可實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)，比如靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)可查看數(shù)據(jù)詳表、數(shù)據(jù)總表、Q-s曲線、s-lgQ曲線、s-lgt曲線、測(cè)試日志等信息。圖4為查看狀態(tài)的數(shù)據(jù)詳表。

圖4 數(shù)據(jù)詳表示例

5)GIS地理信息查看?？稍陔娮拥貓D上查看工程詳細(xì)地點(diǎn)，并可區(qū)分正在實(shí)時(shí)檢測(cè)的工程和已經(jīng)檢測(cè)結(jié)束的工程。

6)現(xiàn)場(chǎng)照片存檔?？蓪⒐こ虣z測(cè)中的重要細(xì)節(jié)進(jìn)行拍照留檔。靜載設(shè)備配置攝像頭，可要求對(duì)試驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)(如配重塊堆載、自動(dòng)荷載測(cè)試儀初始化等)拍照并上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)存檔。

7)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)。檢測(cè)單位在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)傳輸檢測(cè)原始數(shù)據(jù)后，在室內(nèi)經(jīng)過(guò)分析處理(一般24 h內(nèi))，應(yīng)把分析結(jié)果人工錄入至信息管理系統(tǒng)，方便建設(shè)單位對(duì)全線樁基檢測(cè)的進(jìn)度和質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)鐵路總公司可以掌握全路樁基檢測(cè)情況，如檢測(cè)進(jìn)度、不合格樁比例等。

8)遠(yuǎn)程視頻觀看。監(jiān)管人員可通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)連接工地遠(yuǎn)程觀看現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)視頻。當(dāng)監(jiān)督員觀看視頻時(shí)則視頻即時(shí)通過(guò)將視頻影像進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，不觀看則不傳輸，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。

9)遠(yuǎn)程鎖定。當(dāng)監(jiān)管人員發(fā)現(xiàn)某工地檢測(cè)數(shù)據(jù)異常時(shí)，如能確定是未按管理流程或未進(jìn)行規(guī)范操作，可遠(yuǎn)程鎖定此次檢測(cè)，在整改完成之前無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)和上傳。

10)遠(yuǎn)程報(bào)警處理。靜載檢測(cè)時(shí)間跨度較長(zhǎng)，多數(shù)要跨夜晚進(jìn)行。檢測(cè)人員相對(duì)比較疲憊，或暫時(shí)未在儀器旁值守，此時(shí)如出現(xiàn)有可能影響工程和人員安全的情況，儀器上軟件判定后將報(bào)警信息發(fā)送至管理平臺(tái)，并以短信形式通知監(jiān)管人員。在極端情況下如一段時(shí)間內(nèi)各方面仍無(wú)反應(yīng)，管理平臺(tái)可發(fā)送指令遠(yuǎn)程暫?；蛲Ｖ乖摍z測(cè)。

11)短信平臺(tái)。在短信平臺(tái)建立企業(yè)通訊信息庫(kù)，其數(shù)據(jù)內(nèi)容有工程名稱、所屬檢測(cè)機(jī)構(gòu)、建設(shè)單位、建設(shè)單位聯(lián)系人及電話、監(jiān)理單位聯(lián)系人及電話、監(jiān)督站人員聯(lián)系電話等。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)在進(jìn)行結(jié)果上傳時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)有不合格報(bào)告，短信平臺(tái)會(huì)通過(guò)短信系統(tǒng)自動(dòng)向建設(shè)工程主體單位的相關(guān)人員發(fā)送報(bào)告概要信息。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間未上傳報(bào)告的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，監(jiān)督人員可以從企業(yè)通訊庫(kù)中查詢出檢測(cè)機(jī)構(gòu)的聯(lián)系方式并發(fā)送短信通知或詢問(wèn)。

12)全面兼容。信息管理系統(tǒng)提供上傳數(shù)據(jù)協(xié)議、數(shù)據(jù)接口調(diào)用等外部接入功能，適合不同的需求。系統(tǒng)全面兼容樁基檢測(cè)必須的數(shù)據(jù)表示方式，開(kāi)放接口，方便所有具備上傳功能的儀器設(shè)備接入。

3 樁基檢測(cè)信息化管理系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 靜載試驗(yàn)應(yīng)用

為試驗(yàn)樁基檢測(cè)信息化管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果，在武昌一工地開(kāi)展了樁基檢測(cè)的靜載試驗(yàn)。

試驗(yàn)樁的樁型為鉆孔灌注樁，是工程驗(yàn)收樁，主要承受豎向荷載。試驗(yàn)樁為4#，5#樁，樁長(zhǎng)28 m，樁徑為 1 000 mm，其設(shè)計(jì)承載力為 5 500 kN，預(yù)估極限承載力為 11 000 kN。試驗(yàn)遵循規(guī)范JGJ 106—2014《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》，加載最大值為 11 000 kN，分10級(jí)加載，首級(jí)加載量為分級(jí)荷載的2倍，具體加載分級(jí)見(jiàn)表1。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)采集的數(shù)據(jù)如圖5所示。

表1 加載分級(jí)

圖5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)采集的數(shù)據(jù)示例

采用樁基檢測(cè)信息管理系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)督管理。現(xiàn)場(chǎng)采用無(wú)線靜載荷測(cè)試儀進(jìn)行靜載試驗(yàn)并實(shí)時(shí)上傳至管理系統(tǒng)。將現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)及曲線與通過(guò)網(wǎng)絡(luò)登錄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，經(jīng)驗(yàn)證，現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)上傳的數(shù)據(jù)完全一致。

3.2 低應(yīng)變檢測(cè)應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)采用RSM-PRT系列基樁低應(yīng)變檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)并實(shí)時(shí)上傳至管理系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)及曲線如圖6所示，與通過(guò)網(wǎng)絡(luò)登錄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，經(jīng)驗(yàn)證，二者一致。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

1)樁基檢測(cè)信息化管理系統(tǒng)采用GPRS/4G實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)通訊等信息技術(shù)建立一套完整的信息系統(tǒng)。通過(guò)該信息系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程監(jiān)督、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、后臺(tái)數(shù)據(jù)查看、遠(yuǎn)程報(bào)警等功能。

2)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)終端對(duì)全路進(jìn)行基樁檢測(cè)技術(shù)服務(wù)的單位進(jìn)行統(tǒng)一管理，達(dá)到管理信息化和集中化。對(duì)全路參與樁基檢測(cè)的檢測(cè)人員和設(shè)備集中管理，避免非持證人員擾亂市場(chǎng)或持證人員到處兼職的情況。

3)通過(guò)信息管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)獲取正在實(shí)施基樁檢測(cè)工作的人員、設(shè)備、檢測(cè)數(shù)據(jù)等信息，驗(yàn)證各基樁檢測(cè)單位提供的檢測(cè)數(shù)據(jù)是否符合實(shí)際情況，是否符合檢測(cè)規(guī)范，是否存在人為修改行為。

4)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，采用信息管理系統(tǒng)對(duì)于鐵路總公司和建設(shè)單位檢查各基樁檢測(cè)單位的工作提供了極大方便，對(duì)于各基樁檢測(cè)單位起到了有效的監(jiān)督制約作用，同時(shí)為各基樁檢測(cè)單位加強(qiáng)內(nèi)部管理提供了支持，對(duì)提高基樁檢測(cè)市場(chǎng)的穩(wěn)定性，提升各單位的檢測(cè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力起到積極的促進(jìn)作用。