基于绿色智能施工理念的施工管理研究

周 军（潍坊市工程建设监理有限责任公司，山东 潍坊 261000）

近年来，随着地方住建部门对各类建筑工程项目绿色施工管理要求的提高，各地施工单位和监理单位都在积极探索有效的绿色施工管理方式。此外，由于各类智能化设备和智能化技术的提档升级，也为建筑项目的绿色施工管理提供了更为广泛的实践支撑。

1 基于绿色智能施工理念的施工管理特点

1.1 人工调度层面的部署管理

在各类建筑项目施工期间，都涉及存在多种分部分项工程的作业（如基坑土石方工程、地基基础工程、钢筋混凝土工程、砌筑工程等），每一类分部分项工程又涉及对专业工种人员和劳务工种人员的部署配置。目前大多数建筑工程项目都是依据计算各类分部分项工程拥有多少工程量、对应需要多少专业工种人员和劳务工种人员，继而借助现场施工员的指挥和驻场监理的监督开展施工作业，其管理方式较为粗放，受人为因素影响较大，容易导致发生各类班组衔接顺序不合理、交叉作业“窝工”等现象。因此基于绿色智能施工理念的施工管理，就是要通过科学的理论，借助智能化的计算设备，模拟项目各类分部分项工程实施期间的人员部署需求情况，尽可能使各类工序衔接顺畅，避免发生“窝工”现象。

1.2 材料调度层面的部署管理

建筑工程项目需要使用多种建筑材料，有些建筑材料的用量还特别大（比如钢筋、混凝土、钢管脚手架、模板等）。对于钢筋、混凝土这类直接用于形成建筑构件的材料而言，此类材料的安排部署需要充分考虑使用损耗，避免出现因损耗考虑不足而导致材料不够、延误工期的现象；对于脚手架、模板这类不直接用于形成建筑构件并且需要进行适当周转运输和多次重复使用的材料，其安排部署既需要考虑直接采购量（如钢管脚手架租赁量、模板购入量等），也需要考虑材料的周转次数和周转损耗，这样才能通过对周转材料的控制节约投资成本。目前国内大多数建筑项目的材料调度和周转利用受管理者、监督者管理能力的影响较大。因此，基于绿色智能施工理念的施工管理，在建筑材料的部署安排层面，要规避人为限制因素的干扰，开展基于科学理论、科学模型的材料部署安排。

1.3 机械调度层面的部署管理

建筑工程项目塔吊、龙门吊、挖掘机、装载机、大中小型运输车辆等的安排部署，也是根据分部分项工程的工程量和工期需求进行设置的。以基坑土石方工程为例，施工单位和监理单位一般是依照土石方挖掘、转运、回填的工程量，结合工期需求，编制机械设备的作业运输方案。但是这种对于机械的安排部署，依旧逃脱不了人为限制因素的影响，而且各种机械设备在运行期间，其运行效率受操作人员的操作能力和操作水平的影响，导致操作效率参差不齐。基于绿色智能施工理念的施工管理，可以对项目各类机械设备的运行方案进行修订和完善，从而提升项目机械设备的管理效率。

2 基于绿色智能施工理念的施工管理模型

要借助绿色智能施工理念建立有效的施工管理模型，首先需要掌握绿色智能施工理念的学理依据。

2.1 绿色智能施工理念的学理依据

当前，绿色智能施工理念的学理依据主要是多目标智能配置优选函数模型。以建筑项目土石方工程为例，在土石方工程施工和监理期间，存在对土石方挖掘、转运、回填等作业任务的人工安排部署目标管理、材料安排部署管理、机械设备运行部署管理、安全风险控制管理等多目标控制管理。基于绿色智能施工理念的施工管理多目标优选函数模型见式（1）。

式中X-针对建筑项目某分部分项工程的施工管理方案多目标管控综合成果值；

X1-针对某分部分项工程施工管理控制目标1的管控成果值；

X2-针对某分部分项工程施工管理控制目标2的管控成果值；

Xm-针对某分部分项工程施工管理控制目标m 的管控成果值。

针对某分部分项工程施工管理控制目标m的管控成果值Xm，其计算公式见式（2）。

式中Xm-基于绿色智能理念针对某分部分项工程施工管理控制目标m的管控成果值；

Ri-基于绿色智能理念针对某分部分项工程施工管理人员安排部署方案的成效评估值；

Ci-基于绿色智能理念针对某分部分项工程施工管理材料安排部署方案的成效评估值；

Ji-基于绿色智能理念针对某分部分项工程施工管理机械设备安排部署方案的成效评估值；

Qi-基于绿色智能理念针对某分部分项工程的施工管理人为限制因素值；

Fi-基于绿色智能理念针对某分部分项工程施工安全风险因素值。

目前，人为限制因素值和安全风险因素值一般由专家咨询获得，人员安排部署方案的成效评估值、材料安排部署方案的成效评估值、机械安排部署方案的成效评估值一般是将施工方案信息录入智能化信息处理设备，由智能化信息处理设备根据搜集储存的数据模块计算生成，而后依据式（1）和式（2）计算出不同施工管理方案对应的多目标管控综合成果值。

2.2 绿色智能施工理念的施工管理方案优选

使用绿色智能设备，对施工管理方案开展模拟并计算其多目标管控综合成果值。当多个施工管理方案的多目标管控综合成果值一致时，选择任意一种施工管理方案即可；当多个施工管理方案的多目标管控综合成果值只存在一个最大值时，选择多目标控制值为最大值的施工管理方案；当多个施工管理方案中存在不止一个多目标管控综合成果最大值时，施工单位和监理单位可以根据项目的实际情况，综合选择确认用于施工实践的管理方案。

3 基于绿色智能施工理念的施工管理案例

以山东地区某建筑工程深基坑土石方施工的施工管理方案为例，使用基于绿色智能施工理念的学理基础开展施工管理方案优选，并确认最佳施工管理方案，从而为基于绿色智能施工理念的施工管理提供一些实践应用参考。

3.1 案例项目深基坑土石方施工条件

位于山东地区的某建筑工程项目，其基坑土石方工程的开挖范围是一个矩形，长58m，宽27m，平均开挖深度10.6m，属于典型的深基坑大开挖作业。根据对深基坑施工作业区域范围的地勘钻心取样和实验室检测，得出该项目深基坑土石方施工区域范围内的土体及其地质构造、力学参数，具体数据见表1。

表1 案例项目的地质构造情况表

由表1可知，在该项目深基坑土石方施工作业区域范围内，虽然土体构造种类较多，但是各类土体的物理力学参数相对而言比较理想，若要保障深基坑土石方施工期间的施工质量和施工安全，必须根据有关土体的物理力学参数，以及案例项目施工单位的人工、材料、机械设备现状，编制合理的技术管理方案。

3.2 案例项目深基坑施工作业技术管理方案

施工单位的技术人员根据自身积累的施工经验，并经过充分的技术讨论，确定了三个施工技术管理方案，分别编号为：施工技术管理方案1、施工技术管理方案2、施工技术管理方案3，各方案具体内容如下。

（1）施工技术管理方案1：采用机械大开挖的方法，首先使用10 辆山推S150-9 挖掘机挖掘杂填土层和粉质黏土层，而后使用25 辆山推SE245LC-9 挖掘机挖掘石灰岩层和页岩层；每当机械挖掘完成面达到1m深度时，便沿着基坑施工作业区域范围线，安排25个专业工人进行基坑四周土体的支护锚索钻孔作业，钻孔长度统一为15m，钻孔倾斜角统一为12°，钻孔的横向和纵向间距统一为2m，钻孔直径统一为20cm；安排25个专业工人进行支护锚索的安装，支护锚索统一采用强度为1470MPa，单芯直径为3mm 的四芯钢绳；安排6 人进行支护钻孔和支护壁的混凝土喷锚作业，喷锚混凝土统一采用C25 商品混凝土，基坑护壁喷锚混凝土厚度为13.5cm。

（2）施工技术管理方案2：采用分层开挖方法，以1.5m 为一开挖层，进行开挖、支护、喷锚作业。施工期间一直保持使用15 辆山推S150-9 挖掘机进行土石方挖掘作业；每当机械挖掘完成面达到1.5m深度时，便沿着基坑施工作业区域范围线，安排30 个专业工人进行基坑四周土体的支护锚索钻孔作业，钻孔长度统一为12m，钻孔倾斜角统一为10°，钻孔的横向和纵向间距统一为2m，钻孔直径统一为15cm；安排20个专业工人进行支护锚索的安装，支护锚索统一采用强度为1470MPa，单芯直径为3mm 的三芯钢绳；安排8 人进行支护钻孔和支护壁的混凝土喷锚作业，喷锚混凝土统一采用C25 商品混凝土，基坑护壁喷锚混凝土厚度为12.5cm。

（3）施工技术管理方案3：采用分层开挖方法，以2.5m 为一开挖层，进行开挖、支护、喷锚作业。施工期间一直保持使用12辆山推SE245LC-9挖掘机进行土石方挖掘作业；每当机械挖掘完成面达到2.5m深度时，便沿着基坑施工作业区域范围线，安排50 个专业工人进行基坑四周土体的支护锚索钻孔作业，钻孔长度统一为18m，钻孔倾斜角统一为12.5°，钻孔的横向和纵向间距统一为1.5m，钻孔直径统一为20cm；安排30 个专业工人进行支护锚索的安装，支护锚索统一采用强度为1470MPa，单芯直径为3mm的四芯钢绳；安排12人进行支护钻孔和支护壁的混凝土喷锚作业，喷锚混凝土统一采用C25 商品混凝土，基坑护壁喷锚混凝土厚度为15cm。

3.3 案例项目深基坑施工作业技术管理优选

Mathematica软件是目前国内外开发应用较为成熟的且基于绿色智能施工学理的数学建模软件，国内外不少工程领域的科研者、管理者以及技术人员都在积极尝试运用该软件开展基于绿色智能施工理念的施工管理方案优选。根据案例项目的实际情况，以及表1和施工技术管理方案1、施工技术管理方案2、施工技术管理方案3，分别在Mathematica 软件中建立对应的施工管理模型，并在对应模型的数学模型中录入式（1）和式（2）所示的函数式，此外，根据专家咨询得出施工技术管理方案1的人为限制因素值Qi为2.78，安全风险因素值Fi为3.26；施工技术管理方案2的人为限制因素值Qi为2.58，安全风险因素值Fi为3.37；施工技术管理方案3的人为限制因素值Qi为2.91，安全风险因素值Fi为3.31。

使用Mathematica软件开展基于绿色智能施工理念的案例项目深基坑施工管理方案模拟，最终得出施工技术管理方案1的多目标管控综合成果值为5.21，施工技术管理方案2的多目标管控综合成果值为5.53，施工技术管理方案3 的多目标管控综合成果值为4.98。由此确定施工技术管理方案2 为最佳技术方案。在具体的施工管理实践中，施工单位采用施工技术管理方案2，也确实取得了不错的效果，圆满完成了深基坑施工作业任务，并保障了施工期间的质量与安全。

4 结语

基于绿色智能施工理念的施工管理，其实践应用主要聚焦针对建筑项目分部分项工程施工技术管理方案的优选。其虽然依托于绿色智能施工理念的学理基础，使用数学函数模型，能够排除一些人为限制因素的管理干扰，但是其中关于人为限制因素风险值、安全风险因素值的判定评估，依旧需要经过专家咨询获得。在通过专家咨询获取数据的过程中，也难免会受到专家水平能力限制因素的影响。这既是现阶段基于绿色智能施工理念开展施工管理存在的不足之处，也是今后深度开展基于绿色智能施工理念，寻找施工管理突破创新的关键之处。