公路橋梁隧道工程項目智能化建設管理措施探究

任壬， 王健

（山東信誠建設管理有限公司）

1 公路橋梁工程項目智能化建設管理措施探究

1.1 設計管理

公路橋梁需要跨越復雜的地形條件，在結構設計時相對復雜，必須根據建設條件選擇合適的結構體系，加強結構計算分析，保證設計方案的科學性、合理性、可行性。在橋梁設計方面的智能化管理手段主要體現(xiàn)在BIM技術應用上，利用相對成熟、功能齊全的參數(shù)化建模軟件，建立精細化橋梁結構模型，有利于實現(xiàn)不同專業(yè)間的協(xié)同設計，提高正向設計水平，通過BIM模型可以自動計算統(tǒng)計相關位置、形狀、尺寸等數(shù)據信息，如果需要作出修改，只要修改相關參數(shù)即可，其他關聯(lián)數(shù)據也會自動更新，減少了不必要的重復工作。將工程模型、地形模型、實景模型融合到BIM 平臺上，根據設計中心線進行路線漫游，可全面觀察設計效果，掌握實際行車狀態(tài)。利用BIM 模型結合GIS 地理信息系統(tǒng)，可開展可視化設計復核工作，能夠在三維模擬場景中直觀展現(xiàn)地形、地貌、水域、建筑物等情況，以及橋梁的位置、角度、孔跨等關鍵數(shù)據，可以快速發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，將各專業(yè)BIM 模型導入到專業(yè)軟件中，設置碰撞前置條件，執(zhí)行碰撞檢測命令，可自動進行碰撞檢測，輸出碰撞檢測報告，經過比對校驗后，確認優(yōu)化方案，減少施工過程中的變更、返工問題。對于一些結構復雜的橋梁工程，在工程量統(tǒng)計方面存在一定難度，尤其是像鋼筋、混凝土等影響較大的材料，可能會因計算偏差過大影響資源調配和成本管理效果，利用BIM模型可以快速準確地統(tǒng)計各階段工程量和材料消耗量，選擇相應構件，導出工程量明細清單，實現(xiàn)更為精確的建設資源管理。

1.2 生產管理

受現(xiàn)場建設條件的限制，許多橋梁工程采用了預制裝配式技術，需要在梁場生產結構構件，然后運輸?shù)浆F(xiàn)場拼裝施工，所以，預制構件的生產管理也是公路橋梁工程建設管理的重要內容。計算機輔助制造技術充分利用了計算機系統(tǒng)功能，提升整個制造過程自動化水平 ，RFID技術是一種數(shù)據自動采集與管理的有效措施，相當于給預制構件設置電子身份證，通過發(fā)送實時信息流，實現(xiàn)生產過程的信息采集和自動監(jiān)控，而BIM 模型是智能化生產管理的核心和橋梁，通過優(yōu)越的信息集成、交流共享功能，能夠提高深化設計質量和效率，緩解設計與生產銜接不暢的問題。智能生產系統(tǒng)可以直接讀取 BIM 模型中的預制構件生產信息，自動完成各項工序，并檢測相關質量數(shù)據，利用BIM模型開展虛擬拼裝試驗，根據已經生產構件數(shù)據信息，結合三維打印，輸出生產誤差報表，及時進行優(yōu)化調整。以BIM 模型為核心建立管理平臺，可以通過手機端、大屏幕等多種方式，綜合分析預制梁廠生產情況、構件生產計劃、現(xiàn)場施工情況等內容，實現(xiàn)設計、生產、施工的一體化管理，通過掃描預制構件電子身份證，可以實時查看相應構件的設計圖紙、屬性數(shù)據、施工工序等信息。在預制構件運輸過程中，結合BIM模型與GIS技術，模擬分析運輸路線的合理性，并通過GPS定位系統(tǒng)，實時監(jiān)控運輸車輛位置，保證能夠按時間計劃要求進場[1]。

1.3 施工管理

1.3.1 質量管理

施工組織設計和施工方案是主要的施工技術指導性文件，必須保證合理可行，能夠兼顧質量、工期、安全、成本等多個目標。建立施工工藝模型，利用BIM技術進行模擬施工，驗證施工方案，如果出現(xiàn)問題，可以提前進行工藝調整，直到滿足施工管理要求為止。把施工模擬成果制作成視頻，用于技術交底工作，可視化三維展示重點施工程序，將完善后的設計圖紙、施工組織設計、施工方案、質量通病清單、質量保證措施等技術資料上傳到BIM 系統(tǒng)中，構建質量管理數(shù)據庫。在施工過程中，可以通過手機APP直接查看瀏覽，為具體施工活動提供科學指導。在質量巡檢管理方面，利用手機APP、智能巡查眼鏡等方式，可以對現(xiàn)場施工情況拍照上傳，實時開展遠程溝通協(xié)調，并將質量問題反饋到系統(tǒng)中，相關人員可以根據整改意見具體落實，并將整改結果及時反饋，實現(xiàn)在線跟蹤質量巡檢管理，形成電子文檔資料，為后續(xù)的竣工驗收提供基礎支持。另外，在關鍵施工環(huán)節(jié)，可以引入智能化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)精細化管理效果，比如，利用自動測溫系統(tǒng)，可以智能化監(jiān)控混凝土溫度，保證混凝土施工管理質量。

1.3.2 進度管理

施工進度計劃是施工進度管理的主要依據，直接決定著最終的進度管理效果，利用BIM 平臺project 模式的進度編制模塊，可以更好地進行任務劃分、節(jié)點確認，能夠保證進度計劃編制的質量和效率，如果需要調整進度計劃，在編輯一個節(jié)點后，其他關聯(lián)計劃任務都可自動調整，減少了計劃編制工作量。在BIM模型中，融入施工進度計劃數(shù)據，結合Navisworks 的應用，可以對進行施工進度可視化模擬，更好地掌握進度計劃控制要點。在施工過程中，相關管理人員采集實際進度信息，上傳到系統(tǒng)平臺中，可自動生成BIM 模型形象施工進度。通過電子沙盤系統(tǒng)，可直觀形象地展現(xiàn)計劃進度與實際進度的對比情況，一旦出現(xiàn)進度落后，會通過系統(tǒng)延誤提醒功能給出提示，以顏色區(qū)分突出顯示的形式，明確延誤工作內容，采取針對性的糾偏處理措施。同時，根據施工進度情況，自動統(tǒng)計已完工工程量和資源消耗量，在實現(xiàn)進度管理的同時，加強工程建設造價管理。

1.3.3 安全管理

公路橋梁施工存在著一定的危險性，需要加強施工安全管理，找到主要影響因素，預測安全風險隱患，提前采取有效的預防控制措施。利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)控現(xiàn)場作業(yè)情況，通過與BIM 平臺關聯(lián)，能夠對重要部位、隱蔽工程的施工安全進行全方位監(jiān)管。設置橋梁應力監(jiān)測系統(tǒng)，采用鋼筋應力傳感器、土體應力傳感器、混凝土應力傳感器檢測橋梁不同位置應力，使用相關設備采集獲取應力數(shù)據，將異常數(shù)據傳遞到服務器，通過WEB 軟件實時預警，而且還可以開展應力趨勢分析，在沒有出現(xiàn)明顯異常之前就可以提前預警。在人員行為監(jiān)控上，采用智能巡檢系統(tǒng)，可以有效識別人員身份，結合視頻監(jiān)控，檢查人員違規(guī)操作行為，利用定位芯片能夠實時顯示人員運動軌跡，根據工作特點，設置預警條件，比如在某個區(qū)域長時間處于靜止狀態(tài)就會觸發(fā)報警。正確佩戴安全帽等設備能夠有效避免安全事故，降低損害程度，人工檢查的方式已經難以滿足安全管理需求，隨著深度學習、5G網絡、計算機技術等的發(fā)展，基于卷積神經網絡技術設計安全帽佩戴檢測智能算法，能夠更加高效準確地識別安全設備的佩戴情況，在監(jiān)控距離相對較遠的少數(shù)場景也能夠有效識別小目標，提高檢測精度。施工機械設備的安全管理也非常關鍵，許多橋梁工程施工需要大型起吊設備，通過安裝智能監(jiān)測系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測機械設備運行狀態(tài)數(shù)據以及周邊環(huán)境數(shù)據，減少因超載、碰撞、監(jiān)測盲區(qū)等產生的安全事故[2]。

2 公路隧道工程項目智能化建設管理措施探究

2.1 施工安全管理

與橋梁工程不同，隧道工程施工主要在地下環(huán)境中進行，影響因素更多，危險系數(shù)更大，很容易出現(xiàn)突水、塌方、冒頂?shù)仁鹿?，在隧道施工過程中，對圍巖穩(wěn)定性的準確分析至關重要，當隧道變形較大時，如果不能及時發(fā)現(xiàn)并采取有效措施，就會引發(fā)安全事故。根據測繪專業(yè)地表三維模型資料，結合地質數(shù)據庫，建立各地層地質體模型，并對地質體模型進行分層、添加屬性，將工程EBS 編碼與隧道BIM 模型有效結合，構建基于EBS的全參數(shù)化隧道構件庫，然后利用WebGL圖像引擎對模型進行輕量化處理，能夠更加高效、穩(wěn)定地開展管理工作，建立基于BIM的隧道超前地質預報風險評估信息化系統(tǒng)，可以對隧道開挖過程中的不同地質災害進行預警、查詢、分析，判斷風險等級，指導開挖作業(yè)安全進行。隧道圍巖變形監(jiān)測也是施工安全風險管理的主要手段，根據工程特點、施工環(huán)境、變形規(guī)律等綜合因素，科學布設施工監(jiān)測網，針對拱頂沉降、拱底沉降、隧道收斂、地表沉降、地下水位、地下管線沉降、建筑物沉降、爆破震動、邊坡土體位移等方面進行監(jiān)控測量，嚴格按照相關規(guī)范要求設置監(jiān)測點，能夠保證數(shù)據采集的全面性、準確性、安全性。利用BIM技術建立隧道主體模型、監(jiān)控量測測點模型，將每個測點的監(jiān)測數(shù)據和預警信息關聯(lián)到對應位置，根據監(jiān)測點采集到的監(jiān)測數(shù)據，系統(tǒng)可以自動做出分析判斷，按照不同預警等級，自動發(fā)出超限預警，實現(xiàn)隧道變形可視化監(jiān)控預報的效果，實時展現(xiàn)隧道開挖過程中的圍巖安全狀態(tài)。

2.2 施工質量管理

隧道工程施工質量管理主要體現(xiàn)在超欠挖與平整度控制上，可以采用BIM 結合三維激光掃描技術的質量檢測評估手段，對隧道初支的超欠挖、平整度、中線偏差等情況進行可視化質量分析，提高隧道開挖質量控制水平。公路隧道工程也涉及到預制構件的生產管理，對于后續(xù)的拼裝質量產生直接影響，在預制管片生產階段，可以設計二維碼標簽，將所有信息通過二維碼采集上傳到管理平臺，包括生產工序、堆場記錄、出庫臺賬、進場試驗等方面內容，由于隧道工程施工環(huán)境相對惡劣，可以采用穩(wěn)定性好、強度高、耐環(huán)境變化的PVC材料制作二維碼，保證在不同環(huán)境中都能夠發(fā)揮作用，使用手機APP 掃描二維碼，將相關質量數(shù)據上傳到管理系統(tǒng)中，系統(tǒng)將相關數(shù)據計算分析后，生成各種圖表，記錄每個階段的作業(yè)成果。利用二維碼結合BIM 模型，可實現(xiàn)智能堆場定位，優(yōu)化管片合理分布，確定最佳吊裝路線和運輸路線，實現(xiàn)生產與施工的有效銜接。二維碼的使用壽命要低于RFID，所以，在管片拼裝階段的信息采集將由RFID完成，針對管片拼裝、盾構掘進、壁后注漿、成型質量等方面開展質量管理，重點分析管片質量、病害統(tǒng)計、隧道軸線偏差等方面，采集整理拼裝外觀質量、施工質量記錄等數(shù)據信息[3]。

3 結語

綜上所述，公路橋梁隧道工程項目建設管理需要面對復雜的外界環(huán)境，對組織機構的管理水平要求較高，否則將會產生質量和安全隱患，影響進度計劃和成本控制。采用智能化建設管理措施，能夠改變以往的工程建設管理模式，充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術應用優(yōu)勢，實現(xiàn)工程建設全壽命周期的資源優(yōu)化整合，達到智能化、精細化管理效果。