【中交四航局】荣誉展播 | 中交集团技术发明二等奖：基于大数据分析的水下DCM法随钻土层识别与施工控制技术

落日余晖铺洒在大亚湾海面，海天相接处，有了水下DCM法随钻土层识别与施工控制技术加持的“四航固基”号正有条不紊地开展水下软基加固作业。“有了这个‘得力助手’，我们每次的作业面积得到大幅度增加，自动化程度也更高了。”四航局研究院环保与安全重点实验室科研工作者滕超的话语，道出了这项新技术给工程施工带来的显著变化。然而，这幅高效作业的图景背后，是一段长达十余年的技术突围之路。

在海底上建造机场和放置沉管，无异于将铁块放置于豆腐之上，而深层水泥搅拌法（Deep Cement Mixing，简称“DCM法”）则是将改变这一难题的关键，这种环保、高效的水下软基加固技术，一度被外国发达国家封锁垄断。我国于1992年研制了第一代DCM船组，包括拌和船、制浆船、运灰船，在烟台港进行了小范围应用。但因为未能突破核心装备及技术，我国自主的水下DCM技术应用在此后二十余年间进展缓慢。

由于受制于落后的装备与工艺控制技术，水下DCM技术在我国鲜有应用，严重阻碍了行业技术进步的步伐。而在2016年，四航局组织相关技术及装备的攻关团队，自主研发并建造了国内首艘可同时施工三簇DCM桩的水下DCM船——“四航固基”号，该船储备最大处理深度约甲板以下44.3米，单簇处理面积达4.6平方米。

在长期的实践与数据积累中，‘四航固基’号自身功能不断迭代，而其积累的宝贵数据与应对的复杂工况，也成为了推动水下DCM法随钻土层识别与施工控制技术成型的核心平台。

长期以来，在波涛之下进行软基“加固治疗”，如同“蒙眼手术”——地层分布不明、施工参数难以精准，效果全凭经验，施工参数难精准，极易导致桩体“过强”或“过软”。

2023年，在中海壳牌惠州三期乙烯项目的填海造地中，四航局团队就面临了这一严峻考验：勘察孔间距大，中间60余排桩的“地层图谱”成谜。水下软土地层分布复杂，若“四航固基”号施工时仍按统一深度设定工艺参数，就会存在部分工艺参数与实际地层类型不匹配的问题，可能引发桩体强度过高或不足等工程质量风险。那要如何为每根桩“把准脉”？

“我们需要探索新的水下施工智能化技术。”滕超说道。于是，四航局研究院技术团队通过深入挖掘香港机场三跑、深中通道等项目所积累的海量数据，针对每一个检测结果开展溯源，建立起涵盖勘察，施工，检查的全过程大数据体系。在此基础上，团队借助人工智能技术开发了一款能够识别土层类型且功能丰富的智能模型。在此基础上，团队借助人工智能技术开发了能够识别土层类型和预估成桩质量的智能模型。利用土层识别模型识别不同深度的土层类型后，可依据实际识别结果灵活调整工艺参数，待单桩施工结束后，利用质量预估模型预估成桩质量，若部分桩段出现质量缺陷时，还能补充喷浆、搅拌进行修复。最终，技术团队将这些功能集成在“四航固基”号智能施工辅助系统中，为施工提供智能化指导。

然而，团队也意识到一个潜在问题：此模型依据已完工项目数据训练，与中海壳牌惠州三期乙烯项目的地质条件存在差异，预测精准度和可靠性存疑。“要是有其他土层识别方法与该模型预测结果相互印证就好了。”滕超喃喃道。

看到办公桌堆满的资料，滕超思忖：土的种类固然繁多，但施工时只要确定不同区域土层分界点即可，就像在拼图中找到关键的拼接缝隙。他赶忙找到施工原始数据，经过长时间分析，在数据的细微变化中发现了可能与土层分界相关的波动，随后组织技术团队进行了多轮现场勘测、样本分析和数据比对等验证工作，确定了波动界面以上是淤泥，以下是黏土，为技术研发带来了转机。

于是，滕超召集软件开发组，决定增加下贯阶段与土层类型有着密切关联的指标显示功能，并在系统中添加依据指标修改土层类型的功能。新增加的功能所获取的数据与智能模型的预测结果相互印证，当两者出现偏差时，以现场实测数据为主进行调整，进一步提高了土层识别的准确性。

最终，基于在香港三跑、深中通道、惠州壳牌三个大型施工项目长期的实践与海量数据积累，“四航固基”号成功积累1000个原位勘察成果，1.8万簇桩施工原始数据、157根桩钻孔取芯、1200个抽芯检测样本，团队最终成功研发水下DCM法随钻土层识别与施工控制技术。

有了这一关键技术，让软基加固“精准治疗”从理念变为现实。通过水下DCM法随钻土层识别与施工控制技术，“四航固基”号不仅可以实时感知地层变化与智能决策工艺参数，还能自动调整出适合项目实际的工艺参数，实现对不同土层“对症下药”的精准加固；减少关键构件磨损及设备检修频率的同时，还保障了项目现场紧迫的工期要求。

最终，在现场工作人员的不懈奋斗下，结合该技术的辅助，同样46万余立方米的水下软土加固工程，中海壳牌惠州三期乙烯项目填海造地工程仅耗时9个月便顺利竣工，相较香港机场三跑项目节省了6个月工期。目前，该项技术已推广至深汕特别合作区小漠国际物流港等项目。

“这不仅是单一设备的升级，更是一种新施工范式的开端。”滕超表示，“未来，基于大数据分析的水下DCM法随钻土层识别与施工控制技术，还可推广至旋喷桩、碎石桩、砂桩等软基处理领域，为软基加固注入新的活力，为海洋强国建设打造更坚实的智能基石。”