“数字化施工”在民用机场场道建设中的应用

方满胜 （芜湖宣城机场建设投资有限公司，安徽 宣城 230063）

随着大数据、物联网的发展以及5G时代的到来，“智慧工地”在民航建设领域的快速发展，民用机场场道工程建设的数字化、信息化、智慧化施工是必然趋势。民用机场场道建设是“智慧机场”建设中的核心工程，在场道施工中，地质复杂、含水量不稳定、作业规范难统一、专业人员少、监管难度大等问题，通常造成返工、工期拖延、质量等问题。为克服以上问题的发生，利用物联网技术，采用数字化施工系统可以做到强夯、碾压、振捣等现场实时监控，同时通过将实际施工情况与施工进度计划同时在地理信息系统（GIS）中进行可视化展示，形成完整的进度、质量管理闭环。

1 工程概况

某机场飞行区等级指标4C，主要建设1条长2800m，宽45m的跑道，主、次降方向均设置I类精密进近系统，1条长1522m的局部平行滑行道和2条垂直联络道；建设2.5万m2的航站楼和11个机位的站坪；配套建设空管、供油、供电、消防救援等设施。

2 民用机场场道建设数字化施工的基本认知与理论依据

2.1 民用机场场道建设数字化施工基本认知

数字化施工是采用定位技术、传感器技术等信息手段对工程机械的施工指标进行记录，用数字化的手段对工程质量进行判断，辅助人工进行决策。施工管理过程其实就是一个信息流动的过程，通过信息自上而下或自下而上的纵向流动以及同层次之间的横向流动，达到对施工过程管理和控制的目的。数字化施工就是将施工管理过程中的信息进行数字化、网络化、可视化及智能化，充分运用物联网、大数据等技术手段，解决施工过程中产生的问题，最大程度提升施工过程信息的利用价值和使效率最大化。

2.2 民用机场场道建设数字化施工理论依据

数字化施工管理的理论基础及技术支撑应包括空间信息技术、系统仿真计算、可视化与虚拟现实、多智能体施工等几个部分。

空间信息技术是数字化施工的核心理论，主要包括遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS），也就是所谓的“3S”。地理信息系统（GIS）具有存储、处理、传输和显示海量地理信息或空间数据的功能，因而适合用于管理规模越来越庞大的工程建设系统的信息，在建设工程施工管理中的作用越来越重要。系统仿真技术是以相似性原理、系统工程方法、信息技术以及应用领域相关专业技术为基础，以计算机等设备为工具，利用系统模型对真实的或设想的系统进行动态研究的一门多学科的综合技术。可视化与虚拟现实技术可以对整个施工现场场景和施工过程进行三维展现，充分挖掘人类视觉获取信息的潜能，使工程技术人员和决策人员可以最大限度地获得施工过程的信息，有效地检验施工组织设计方案的可行性；用户也可以进入数据本身所在的环境，通过实时交互修改参数来对不同施工方案进行比较。多智能体技术具有自主性、分布性、协调性，并具有自组织能力、学习能力和推理能力。采用多智能体系统解决施工过程中出现的问题，具有效率高、可靠性强等特点，在解决复杂大系统的问题上具有明显的优势。

3 民用机场场道建设数字化施工具体问题探究

3.1 目前场道施工中存在的问题

①工程进度问题体现在施工标段划分较多、交叉任务多、现场结合面多、工期紧、协调难度大；②工程质量问题体现在地质复杂、含水量不稳定、作业规范难统一、返工率高；③监管难度大体现在施工规模大、范围广、监管不到位；④管理人员不足体现在场道专业性高，监管人员需求大。

3.2 场道数字化施工管理

数字化施工应用的相关技术有可视性、模拟性、及时性、可追溯性等几大特点，在场道施工中的实际应用范围可根据业主的经济状况及管理水平来决定。业主单位可以用它来对场道施工进度、质量、安全、人员、档案资料等进行管理。

①进度管理。通过将实际施工情况与施工进度计划同时在地理信息系统（GIS）中进行可视化展示，形成完整的进度管理闭环，并且明确责任；通过对现场设备、施工材料的管理为施工进度计划管理提供保证；实时对现场数据进行掌控，发现问题及时处理，避免不必要的返工。

②质量管理。颠覆质量管理模式，以过程管理为主导，保证结果管理；实时反映现场施工质量；严控施工、监理、第三方检测单位作业规范性，为施工质量提供保障；通过视频监控为现场成品保护提供保障。

③安全管理。以信息化的方式展现现场安全管理状况，实现安全生产过程的可视化动态管控，提升业主方项目管理技术水平。

④人员管理。通过信息系统完成监理单位、施工单位、劳务班组等人员数据录入，实现工种分类、班组建设、进出场管理等；建立农民工工资发放电子台账，使得业主单位及时掌握农民工工资兑现情况，满足国家农民工管理相关要求。

⑤档案资料管理。对各场道专业设计图纸、变更签证、分项报验、检验批资料等信息进行专业电子化模型处理和存储，以便查询各个施工阶段的文档资料；通过浏览器和移动设备随时随地浏览工程模型，进行相关图档的查询、标记及沟通，从而为现场办公和跨专业协作提供极大的便利；为后期工程管理理论研究提供数据支撑。

4 数字化施工在某机场场道建设中的应用

某机场“数字化施工”是以新技术、新理念为驱动，特别是基于新一代信息技术的发展，在场道建设管理中引入“压实监控系统”、“混凝土振捣监控管理系统”、“道面状况综合检测系统”，推动运用物联网、大数据、云计算等信息技术改进场道建设业务流程，使场道建设成为一个进度管理更有保障，安全管理更有保证，质量管理更加可靠，协同管理智能高效的智慧化管理平台。

4.1 场道智能压实监控系统

通过在压路机上安装机载采集站（车辆数据采集）、机载终端（压路机实时碾压轨迹展示）、振动传感器（压路机振动数据采集），将采集的数据通过物联网通讯技术实时传输到系统后台，由计算机软件系统进行加工处理。在碾压作业过程中，压路机手通过车载终端显示屏可以看到当前的工作状态、碾压情况。如果出现某些区域没有压实到位，压路机手可以通过显示屏导航到漏压区域，进行补压；压路机手也可根据显示屏上的碾压情况图分辨哪些是欠压或超压区域，在碾压过程中避开超压区域，补压欠压区域。业主和监理、项目经理等人员可以通过系统后台电脑对压实过程和结果进行远程管理，也可以通过手机APP实时查看现场场道地基压实情况。通过压实监控系统保证施工过程规范性，减少现场旁站时间，提升工作效率。完成三维建模工作，能够动态回放施工过程。

4.2 场道混凝土振捣监控管理系统

通过在混凝土联合振捣器上安装机载采集站（振捣器数据采集）、机载终端（振捣器实时振捣轨迹展示）、振动传感器（振捣器振捣数据采集），同样将采集的数据实时传输到系统后台并通过计算机软件系统进行加工处理。管理人员可通过手机APP或计算机实时查看振捣器振捣的频率、速度、深度情况，同样也可以通过图形的方式展示振捣的质量情况，对于漏振或者振捣深度及次数不达标的系统会及时提示，作业人员就会根据提示调整作业及修复。同样通过三维建模工作，完成施工过程动态回放。

4.3 道面状况综合检测系统

该系统通过车载设备、传感器、车载探地设备相结合，用于场道的道面、道基质量缺陷和安全隐患探测，场道各种灯光管线定位，以及钢筋网布置、传力杆、拉杆的设置情况的检测。车载探地设备利用微波雷达探底技术，探测深度在70cm-120cm，实现施工区域的快速全面检测。该系统可检测地下裂纹和密度，可进行全范围的地下异物探测，实现薄弱区判断，为第三方检测提供数据支持。

4.4 场道高清实时监控系统

通过在场道的中心位置设置20m左右的摄像机立杆，在立杆上安装不少于4个高清长镜头摄像机，利用有线或无线技术进行视频流传输，同时将监控数据接入数字化施工平台管理系统，便于管理人员实时查看现场施工情况，实时监控搅拌站等重点区域，便于抽查材料及制作工艺。

5 结语

随着“四型机场”建设理念的提出与推广，打造智慧机场势在必行。发展智慧，意味着机场建设朝着创新、集约高效、绿色低碳、以人为本的全新模式发展。数字化施工在场道施工中的应用是贯穿于整个施工过程中的，它的优越性就在于能解决场道工程施工管理中的一系列难题，数字化施工在场道施工管理中的应用前景一片广阔。但数字化施工在具体的项目应用中要结合场道项目的具体特点，例如根据场道施工的规模、地质的复杂程度以及当地可施工时间确定是否应用数字化施工系统。盲目地引入场道数字化施工，反而会增加施工管理难度，数字化施工也会失去作用，造成成本增加。认真分析场道工程专业特点，做好技术上的要求和人员的培训工作，才能发挥数字化施工最大的优势，场道数字化施工之路才能更加地科学、可靠、有价值。