混凝土数字信息化振捣施工技术的发展与应用

混凝土数字信息化振捣施工技术的发展与应用

韩阳

国网河北省电力有限公司建设公司、河北省石家庄市、 050000

摘要：在建设工程混凝土施工过程中，混凝土振捣作为关键流程之一，需要采取有效手段确保振捣施工质量与施工安全。借助数字信息化技术，可以对振捣过程进行有效监控，及时发现振捣施工中的问题，合理调控作业参数，确保施工质量与效率。本文对混凝土数字信息化振捣施工技术的发展与应用情况展开探讨，为更好的推动混凝土施工信息化建设提供参考和借鉴。

关键词：混凝土施工；振捣施工；数字化；信息化

在传统的施工模式下，混凝土振捣由施工方自行检查，监理方从旁监督，依靠具体人员的监管。这种方式受到工作人员经验、能力水平的制约，在实际工程中相关人员往往没有精力对振捣过程进行全程、实时监管，只能发现较为明显的重大问题。在数字化、信息化技术手段的支持下，可以实现对振捣施工全过程的实时监控，避免人为因素导致的疏漏问题，提升施工管理水平。

1.数字信息化振捣监控系统整体方案设计

混凝土现场施工工作量巨大，依靠人工作业难以实现定量化精细管控，可能导致振捣质量缺陷的产生，浪费人力物力资源，延误工期。当工程情况复杂，面对大型混凝土施工项目时，一旦振捣随意性大，出现漏振欠振的问题，造成的后果将更加严重，可能引发关键部位开裂等结构安全问题。

数字信息化混凝土振捣施工，关键在于借助数字化、信息化技术手段，将以往的后验性评估转为实时监控，可以有效解决混凝土振捣过程中的各种不可控问题。数字信息化监控系统的构建，需要对混凝土振捣施工质量要求、现场施工条件、施工工艺等进行深度分析，确立定量化的振捣工艺参数，初步明确一次振捣棒头位置、插拔深度倾角、振捣持续时间等，并研制相关参数的采集方法和信息化振捣作业监控设备，为实时监控混凝土振捣施工提供可靠的信息来源。这需要运用混凝土流变动力学和受振混凝土流变本构关系，研发不同级配混凝土拌合物受振作用有效半径的预测方法，结合改进向量机和遗传算法，形成混凝土振捣质量评价要素和相关标准，建立不同工况下的密实振捣模型。在这一过程中，应摒弃以往单纯依靠经验判断是否密实的做法，对混凝土振捣质量建立数据化的标准。

数字信息化振捣施工技术的运用，需要借助物联网通讯、云平台远程实时监控等技术手段，利用数据采集设备从施工现场采集海量的实时数据信息，通过数据传输网络，在监控平台结合数字化三维振捣效果可视化模型，对数据进行分析评价，可以实时查看振捣质量监控信息，指导作业人员合理调整作业行为，对欠振漏振部位及时补振，对缺陷问题进行及时处理。要想达到这一效果，需要实现数字化参数的智能采集、数据智能通信、振捣信息分析，以及振捣质量评价和展示。

首先，数字化参数的智能采集，需要解决精确获取振捣棒头作业位置、动作轨迹、振捣时长等实时数据，解决混凝土振捣施工随意性大的问题。对于振捣棒头动态轨迹的采集，可以借助可穿戴的GPS定位设备采集作业人员位置，结合人体工学和振捣棒内的霍尔传感器，使用智能融合算法由作业人员位置推算振捣棒头位置。而对于振捣状态等信息的采集，可以借助电流互感器和拾噪器，通过电流和噪音双物理量，分析判断振捣棒的振捣状态和有效时长。

其次，需要对现场采集到的实时参数信息进行有效传输，保障数据传输的完整、高效。借助于无线网通讯技术，可以将现场振捣参数，从采集设备上的无线发射电台，通过4G或WiFi网络上传到数据库平台，由数据库对数据信息进行调用处理。

再次，系统中预先建立混凝土浇筑结构模型，基于Open GL 技术，利用二维施工放样图纸可以进行自动化的三维建模。根据已经获取的坐标信息，可以获得三维实时实体建模的坐标定位，建立振捣评价模型。模型包括流态混凝土性能参数、单元密实阈值、密实性标准等参数设定，以密实性评价为例，分为缺失、欠振、正常、稍过和过振五个级别。

最后，评价模型获取实时振捣工艺参数，获得单元精度集成化拓扑图形，实现振捣密实性效果的数字化显示，给出质量云图和量化的统计信息。现场作业人员可在线查看振捣状态，实时查询，在系统指导下对缺陷进行准确、及时的处理，确保振捣施工符合质量标准要求。

2.数字信息化振捣监控系统的软硬件设计

混凝土数字信息化振捣施工技术的实现，需要依托于软硬件平台的支持，只有做好硬件和软件设计，配备适用的信息化设备和软件，才能对混凝土振捣施工进行有效监管，提供可靠的指导数据。

2.1 硬件设计

系统的硬件部分大体可以分为数据采集模块、小型射频模块、网络模块、主控器单元等。数据采集模块的主要作用在于采集振捣数据信息，掌握实时的振捣工作状态。可以借助精准的数据采集设备，确保采集状态信息完整、准确。小型射频模块建议采用高稳定性、低功耗的无线微功率数据收发模块，满足实际施工中传输距离、通信速率、灵敏度等方面的需要，确保具备较强的抗干扰能力，用户可以通过远程无线配置方式设置工作信道、发射功率等参数。网络模块可以使用4G或WiFi网络，建议采用全网通无线数据传输终端设备，方便远程、无线、网络化通信，使系统设备能够轻松与网络连接。主控器单元由芯片和外围电路组成，内置GPS定位，并提供丰富的串行通信接口，为系统开发提供便利。

2.2 软件设计

系统的软件设计可以使用开源Hal库，可移植性强，使用便捷。在主控程序设计上，系统初始化后，接收振捣状态等实时数据信息，依靠检测按键闭合状态判断数据是否成功上传。数据采集系统由主控制模块对采集到的数据信息进行整合分析。小型射频模块采用广播通信模式，在采集模块安装WSN-02模块，根据主控制器请求数据包包头数据和采集模块标号匹配来判断是否发送采集数据，在数据传输过程中检测数据起始位和结束位，确保数据完整性，并根据校验码确保数据正确。GPS定位算法需要根据振捣棒的手持点位置信息，推算出振捣棒棒头信息，这需要设计具体的算法。由于振捣棒并非刚体结构，需要通过大量数据统计分析得出握住振捣棒的前端水平距离与垂直距离，确保位置信息的计算精度。

结语：

混凝土振捣施工对混凝土浇筑质量有重大影响，借助数字信息化技术和装备仪器，可以对混凝土振捣施工实现远程实时信息化管控，不仅可以降低作业人员的工作负担，还可以避免人为因素的误差，保障混凝土振捣施工质量，避免资源浪费和工期延误。

参考文献：

[1]罗畅.混凝土振捣加浆监控系统应用研究[J].水利建设与管理,2020,40(11):59-67.

[2]郑祥,米元桃.碾压混凝土坝精细数字化施工质量控制[J/OL].人民黄河:1-6.

[3]王百泉.新型智能衬砌台车施工自动控制系统研究与应用[J].隧道建设(中英文),2019,39(10):1728-1735.