信息化技術在交通工程施工管理與質量控制中的應用研究

文/聞龍

近年來，許多城市的軌道交通、立體交通正面臨著重建與擴建，規(guī)模與難度持續(xù)增長。為響應建筑行業(yè)數字化轉型的號召，提高交通工程施工管理與質量控制效率，需加強信息化技術在交通工程規(guī)劃與管理中的研究，增強施工管理的自動化、智能化水平，以形成對質量隱患與安全問題的無死角監(jiān)控，推動我國交通工程的發(fā)展。

交通工程施工管理與質量控制概述

含義

交通工程的內涵十分豐富，除了道路橋梁建設、軌道交通建設外，還包括交通安全、交通環(huán)境保護、交通監(jiān)控以及車場服務設施等領域，旨在提供安全、高效、便捷、環(huán)保的交通系統(tǒng)，滿足人們的出行需求，促進經濟社會發(fā)展。

內容

交通工程施工管理的目標是確保項目按照質量要求和工期計劃順利完工，具體包括了施工組織設計、施工進度管理、施工資源配置、施工質量控制、安全管理等內容。其中，質量控制是施工管理中十分重要的一個環(huán)節(jié)，包括技術文件的編制和審核、施工過程的質量監(jiān)控、施工機械設備的管理、材料的驗收和質量檢測等。通過合理的質量控制措施，可以及時發(fā)現和糾正施工中的問題及隱患，確保交通工程可靠性和安全性。

意義

隨著信息技術的發(fā)展，交通工程中逐漸加入了一些新的項目，比如通信設備施工、收費系統(tǒng)施工以及監(jiān)控系統(tǒng)施工等，這給施工管理及質量控制工作提出了更高的要求。在當前的交通工程施工中，除了需要考慮道路建設、交通基礎設施的建設外，還需要建設機電工程，確保監(jiān)控系統(tǒng)的完善，因此需要耗費更多的物力、人力，現場協調的專業(yè)也更多。只有通過高質量的施工管理，才能使交通工程得到有序運轉，使各專業(yè)、各部門得到有序溝通，對工藝標準、施工材料進行嚴格監(jiān)督，從而促進施工效率的提高，減少質量問題的發(fā)生。同時，加強交通工程施工管理，還有助于保證資源的合理調配，減少工期延誤，確保工程按時完工，節(jié)約時間和成本。尤其在城市軌道交通工程建設中，由于工程周期較長、規(guī)模較大，安全風險較高，一旦出現任何質量隱患，就會對工期、項目成本以及現場安全造成影響。只有提高對交通工程施工管理與質量控制的重視，才能充分發(fā)揮交通工程正常功能的價值，為人們提供更為便利、舒適的出行服務。

工程簡介

本項目為某市重點交通工程，包括了公路大橋擴建工程（零點立交段）與軌道交通土建工程兩部分。其中，零點立交擴建改造工程全長總長644.6 m，包括地上U 形槽施工、明挖敞口施工以及明挖暗埋施工。軌道交通土建工程全長44.2 km，全部采用地下敷設方式。由于該軌道交通貫穿城區(qū)，因此對施工環(huán)境管理及質量要求較高，沿線安裝了智能化監(jiān)測設備，以借助信息化技術對現場施工中的各類數據進行收集，為施工管理及質量控制工作提供參考。

信息化技術在交通工程施工管理與質量控制中的應用

信息化數據采集與施工標準化

在信息化交通工程施工管理中，可劃分為人員、機械設備、材料、工法、環(huán)境五大管理內容。為推進交通工程施工標準化，可從上述五個方面對數據信息進行收集，為施工管理質量控制分析評價模型的建立提供支持。

首先，借助激光掃描儀、傳感器、無人機等對施工過程中的各種數據進行采集和記錄，完成材料、工法、現場施工環(huán)境的監(jiān)控。通過分析所采集的數據，可施工管理者提供科學、準確的決策支持，對施工進度、質量、安全等控制措施進行科學調整。其次，信息化采集還可推動交通工程施工標準化的發(fā)展，能夠基于所采集的現場環(huán)境信息，制定標準化的施工流程，并對工藝進行嚴格監(jiān)控，確保施工過程的一致性，減少質量風險的發(fā)生。最后，相比于普通的交通工程，城市軌道交通施工所使用的設備類型更多，對質量、安全方面的要求也更高，因此還需加強機械設備信息的采集，尤其是以盾構機、雙輪銑、起重機為代表的專用設備和特種設備，需要制定標準化的設備狀態(tài)參數進行監(jiān)控，比如Torque（扭矩）、MudPmpVol（泥漿泵泵量）、GroDep（成槽深度）、ActLiftWgt（實際起重量）等 。除此之外，為確保施工區(qū)域人員安全，還需借助人員定位技術對施工人員的活動區(qū)域進行精確定位，并按照危險等級對各作業(yè)區(qū)域進行劃分，一旦施工人員進入到危險區(qū)域，或未佩戴防護設備，則會立刻激活報警系統(tǒng)，以此提高交通工程施工管理效率。

完善信息化工作組織架構

在交通工程施工管理與質量控制中，首先需要完善信息化工作組織架構，以確保BIM 等在內的信息技術應用效果，推動項目目標和計劃的順利推進。在組織架構上，可分為技術總控組、內業(yè)實施組以及駐場實施組。其中，技術總控組主要負責提供技術指導和建議，對全過程技術方案進行審查和把關，確保信息技術的實施符合工程要求和質量標準；內業(yè)實施細則主要負責信息技術的具體應用工作，包括BIM 模型的繪制與檢查、信息技術成果的整理、匯總、提交等，并提供關于信息技術應用的方法指導；駐場實施組主要負責現場實施管理工作，如三維技術交底、工程量統(tǒng)計等，同時負責收集、整理施工單位需求，進行商務溝通、接洽。

除了完善信息化工作組織架構外，還需建立信息化交流反饋機制。首先，需定期召開會議，對信息技術的應用情況進行總結和分析，發(fā)現問題并及時解決。其次，定期對施工人員開展信息技術培訓，提高施工人員的BIM 技術運用意識和技能水平。最后，建立反饋渠道，及時收集施工單位的需求和建議，不斷完善BIM 在內的信息技術應用效果。

搭建信息化施工管理平臺

搭建信息化交通工程施工管理平臺的目的是提高施工管理效率、降低施工風險，實現施工任務的科學安排與協同管理。通過平臺的應用，可以對施工過程進行全方位的監(jiān)控，確保施工進度、成本、質量、安全得到有效管理，為管理者提供更科學的信息支持和決策依據。信息化施工管理平臺的搭建需要考慮交通工程關鍵問題和主要應用點，然后建立配套的模塊和功能，主要模塊包括以下幾個方面。

第一，進度管理模塊：跟蹤和管理施工項目的進度計劃，實時監(jiān)控施工進度和任務完成情況，及時發(fā)現和解決延誤問題，確保施工按計劃推進。

第二，成本管理模塊：實時監(jiān)控施工項目的成本情況，包括材料、人工、設備等的投入和消耗，對成本進行預測和控制，提高施工項目的經濟效益。

第三，協同管理模塊：協調和管理施工項目中各個參與方的合作和溝通，確保各方之間的協作順暢，提高施工過程的協同效率。

第四，動態(tài)數據管理模塊：收集、整理和管理施工過程中產生的各種數據，包括監(jiān)測數據、質量檢測數據等，通過數據分析和處理，提供決策支持和問題解決方案。

為確保綜合管理平臺的順利運行，還需要借助BIM 建立全息模型，包括施工臨時結構模型、地形地貌模型、水文水系模型以及地質數字模型等。上述模型的建立應基于精度要求進行建模，以保證模型滿足實際使用需求。

碰撞檢查與數控加工

在交通工程施工管理中，信息技術能夠為管理人員提供高效、便捷的碰撞檢查，迅速找出施工方案中所存在的問題，減少人為因素帶來的錯誤，使工期、成本以及項目質量得到保障。

第一，全息BIM 結構模型的碰撞檢查功能。在零點立交擴建改造工程中，鋼筋設計相對復雜，很可能出現錯、漏、碰等問題。對此，可將鋼筋設計轉化為全息的BIM 結構模型，然后再借助模型的碰撞檢查功能對碰撞問題自動進行檢測。這樣便能更高效地對鋼筋工程設計方案進行檢驗，及時發(fā)現存在的碰撞、錯位等問題，做到提前解決，從而減少了后續(xù)修復和更改所產生的時間成本。此外，還可將BIM 信息技術運用于地下管線碰撞檢查中，這樣既能提高城市軌道交通工程施工效率，也能降低交通工程對周邊市區(qū)環(huán)境所造成的影響。

第二，全息BIM 結構模型的排錯功能。除了碰撞檢查外，全息BIM 結構模型還可對鋼筋工程進行排錯，直觀地展示每根鋼筋的位置和布局。工作人員只需將施工方案與3D 模型進行比對，便能發(fā)現潛在的差錯，有助于避免鋼筋漏填、錯填、重復填充等問題，確保鋼筋施工的準確性和質量。同時，數據的可視化和自動化處理也有助于減少錯誤和提高施工工序的協同性。

第三，鋼筋數據提取與數控加工。通過檢驗后的BIM 模型中可提取到鋼筋數據，數據通過轉換便能用于數控機床的加工。這樣既減少了鋼筋翻樣這一環(huán)節(jié)，也避免了人工操作所帶來的差錯，有助于提高鋼筋生產的效率和準確性。同時，在BIM 模型中還可進行下料優(yōu)化計算，這樣便能減少鋼筋用料浪費，提高鋼筋工程施工效率的同時，進一步確保交通工程的整體經濟效益。

第四，專項方案模擬與技術交底。在交通工程信息化施工管理中，利用BIM 虛擬建造技術進行專項方案模擬和技術交底可有效提高施工質量，實現資源的科學調配。首先，通過BIM 虛擬建造技術，可對施工方案進行模擬演示，提前發(fā)現不合理之處，實現方案的優(yōu)化調整。在BIM 模型的基礎上，還可輸入項目進度計劃，通過4D 模型對施工過程進行模擬，從而更高效地檢查施工沖突，并驗證施工方案的科學性。一旦發(fā)現方案未滿足需求，則應重新進行調整，直至模擬出最優(yōu)方案為止。其次，為改變傳統(tǒng)技術交底過程中紙質表達的方式，可利用4D 虛擬動畫技術，向施工人員呈現可視化的技術方案，使施工重點、難點部位得以更清晰地展示。同時，在對NavisWorks、Lumion 等BIM 軟件進行使用的基礎上，還可引入VR、AR 等工具，以全面構建虛擬化的交通工程，使管理人員以第一視角進行虛擬漫游，從而更直觀、高效地掌握整個工程的空間關系，發(fā)現存在的質量隱患與安全隱患，提高施工管理的效率。最后，在項目某平交口施工管理中，按照方案采用Transcad 進行了交通預測，并借助Vissim 建立了道路微觀交通模型，對材料運輸車會車情況以及材料運輸路線進行了模擬，在經過一系列仿真模擬與施工方案調整后，確保了該平交口運輸作業(yè)的可靠性和穩(wěn)定性。

第五，施工過程實時分析。通過在交通工程施工管理中引入信息化技術，可實現全過程的施工監(jiān)控與施工分析，從而幫助管理人員實時了解施工情況，實現更高效的質量控制。施工監(jiān)控子系統(tǒng)主要有五大功能模塊，分別是誤差分析模塊、狀態(tài)預測模塊、數據對比與預警模塊、監(jiān)控數據實時查看模塊、校核模塊。其中，利用誤差分析與狀態(tài)預測功能，系統(tǒng)可將實測數據與模擬計算數據實時進行對比，一旦兩者之間的誤差大于閾值，便會借助參數識別與灰色預測理論實現對誤差的自動分析與控制，及時向管理人員反饋誤差原因，并根據現有參數對后續(xù)施工狀態(tài)進行預測。這樣便能及時根據施工中出現的問題采取相應調整措施，確保施工進展順利。數據對比與預警模塊主要借助BIM 模型完成實測值與理論值的自動比對，一旦兩者之間的差值大于預先設置的預警參數，便會觸發(fā)預警功能。然后系統(tǒng)會自動將施工中的異常情況及時傳遞給管理人員，從而避免安全事故以及質量隱患的發(fā)生。監(jiān)控數據實時查看模塊可以將監(jiān)控點信息、實測數據、理論數據以及BIM 模型信息進行實時顯示，管理人員僅需簡單的點擊操作便可以隨時了解施工過程中的各項指標，實現科學的管理和調控。校核模塊主要負責監(jiān)控數據完整性的檢驗與校對，平臺會在預設階段自動提醒管理人員進行數據采集和錄入，以保證監(jiān)控數據的準確性和完整性，避免數據缺失或錯誤。

第六，交通工程智慧云平臺。在該項目信息化施工管理中，管理人員還借助智慧云平臺對工程進行了WBS 分部分項劃分，實現了質量安全數據對接、質檢資料上傳、進度填報以及辦公的信息化。在智慧云平臺的支持下，可對工程質量安全、工程進度、費用數據等進行統(tǒng)一管控，實現了項目現場可視化調度和信息化管理。

首先，智慧云平臺可以實現對交通工程WBS 分部分項劃分，將整個工程劃分為多個分項，以便進行后續(xù)的統(tǒng)一管控。同時，計量填報和進度填報功能可以讓相關人員實時記錄、更新工程的計量信息與進度信息，以便實時了解和掌握工程的進展情況。其次，在質檢資料上傳方面，智慧云平臺可以提供云儲存、云共享功能，這樣可以方便各個部門、各個專業(yè)的人員查閱和共享質檢資料，保證了數據的可靠性和一致性。最后，智慧云平臺還可以將不同來源的質量安全數據進行整合，以便進行統(tǒng)一的分析和監(jiān)控。通過對接質量安全數據，能及時發(fā)現潛在的質量安全問題，并采取及時的解決措施。此外，智慧云平臺還可為工作人員提供更自動化的辦公服務，例如文檔自動管理、數據流程化管理、協同辦公等，有助于提高工作效率，并減少人為錯誤和重復工作。

綜上所述，為推動交通工程數字化轉型、提高施工管理效率，需積極引入信息化技術、完善信息化工作組織架構、搭建信息化施工智慧云平臺。只有這樣，才能促進交通工程施工標準化，為施工過程中的各項工作提供科學、準確的決策支持，實現對施工過程的全方位監(jiān)控與實時分析。隨著信息技術在施工管理中的持續(xù)研究與應用，將會在交通工程領域發(fā)揮更大的作用，為城市交通建設和發(fā)展提供更可靠的支撐。