公路桥梁隧道工程项目智能化建设管理措施探究

2024-06-10任壬王健

智能建筑与智慧城市 2024年4期

任壬，王健

（山东信诚建设管理有限公司）

1 公路桥梁工程项目智能化建设管理措施探究

1.1 设计管理

公路桥梁需要跨越复杂的地形条件，在结构设计时相对复杂，必须根据建设条件选择合适的结构体系，加强结构计算分析，保证设计方案的科学性、合理性、可行性。在桥梁设计方面的智能化管理手段主要体现在BIM技术应用上，利用相对成熟、功能齐全的参数化建模软件，建立精细化桥梁结构模型，有利于实现不同专业间的协同设计，提高正向设计水平，通过BIM模型可以自动计算统计相关位置、形状、尺寸等数据信息，如果需要作出修改，只要修改相关参数即可，其他关联数据也会自动更新，减少了不必要的重复工作。将工程模型、地形模型、实景模型融合到BIM 平台上，根据设计中心线进行路线漫游，可全面观察设计效果，掌握实际行车状态。利用BIM 模型结合GIS 地理信息系统，可开展可视化设计复核工作，能够在三维模拟场景中直观展现地形、地貌、水域、建筑物等情况，以及桥梁的位置、角度、孔跨等关键数据，可以快速发现可能存在的问题，将各专业BIM 模型导入到专业软件中，设置碰撞前置条件，执行碰撞检测命令，可自动进行碰撞检测，输出碰撞检测报告，经过比对校验后，确认优化方案，减少施工过程中的变更、返工问题。对于一些结构复杂的桥梁工程，在工程量统计方面存在一定难度，尤其是像钢筋、混凝土等影响较大的材料，可能会因计算偏差过大影响资源调配和成本管理效果，利用BIM模型可以快速准确地统计各阶段工程量和材料消耗量，选择相应构件，导出工程量明细清单，实现更为精确的建设资源管理。

1.2 生产管理

受现场建设条件的限制，许多桥梁工程采用了预制装配式技术，需要在梁场生产结构构件，然后运输到现场拼装施工，所以，预制构件的生产管理也是公路桥梁工程建设管理的重要内容。计算机辅助制造技术充分利用了计算机系统功能，提升整个制造过程自动化水平，RFID技术是一种数据自动采集与管理的有效措施，相当于给预制构件设置电子身份证，通过发送实时信息流，实现生产过程的信息采集和自动监控，而BIM 模型是智能化生产管理的核心和桥梁，通过优越的信息集成、交流共享功能，能够提高深化设计质量和效率，缓解设计与生产衔接不畅的问题。智能生产系统可以直接读取 BIM 模型中的预制构件生产信息，自动完成各项工序，并检测相关质量数据，利用BIM模型开展虚拟拼装试验，根据已经生产构件数据信息，结合三维打印，输出生产误差报表，及时进行优化调整。以BIM 模型为核心建立管理平台，可以通过手机端、大屏幕等多种方式，综合分析预制梁厂生产情况、构件生产计划、现场施工情况等内容，实现设计、生产、施工的一体化管理，通过扫描预制构件电子身份证，可以实时查看相应构件的设计图纸、属性数据、施工工序等信息。在预制构件运输过程中，结合BIM模型与GIS技术，模拟分析运输路线的合理性，并通过GPS定位系统，实时监控运输车辆位置，保证能够按时间计划要求进场[1]。

1.3 施工管理

1.3.1 质量管理

施工组织设计和施工方案是主要的施工技术指导性文件，必须保证合理可行，能够兼顾质量、工期、安全、成本等多个目标。建立施工工艺模型，利用BIM技术进行模拟施工，验证施工方案，如果出现问题，可以提前进行工艺调整，直到满足施工管理要求为止。把施工模拟成果制作成视频，用于技术交底工作，可视化三维展示重点施工程序，将完善后的设计图纸、施工组织设计、施工方案、质量通病清单、质量保证措施等技术资料上传到BIM 系统中，构建质量管理数据库。在施工过程中，可以通过手机APP直接查看浏览，为具体施工活动提供科学指导。在质量巡检管理方面，利用手机APP、智能巡查眼镜等方式，可以对现场施工情况拍照上传，实时开展远程沟通协调，并将质量问题反馈到系统中，相关人员可以根据整改意见具体落实，并将整改结果及时反馈，实现在线跟踪质量巡检管理，形成电子文档资料，为后续的竣工验收提供基础支持。另外，在关键施工环节，可以引入智能化监控系统，实现精细化管理效果，比如，利用自动测温系统，可以智能化监控混凝土温度，保证混凝土施工管理质量。

1.3.2 进度管理

施工进度计划是施工进度管理的主要依据，直接决定着最终的进度管理效果，利用BIM 平台project 模式的进度编制模块，可以更好地进行任务划分、节点确认，能够保证进度计划编制的质量和效率，如果需要调整进度计划，在编辑一个节点后，其他关联计划任务都可自动调整，减少了计划编制工作量。在BIM模型中，融入施工进度计划数据，结合Navisworks 的应用，可以对进行施工进度可视化模拟，更好地掌握进度计划控制要点。在施工过程中，相关管理人员采集实际进度信息，上传到系统平台中，可自动生成BIM 模型形象施工进度。通过电子沙盘系统，可直观形象地展现计划进度与实际进度的对比情况，一旦出现进度落后，会通过系统延误提醒功能给出提示，以颜色区分突出显示的形式，明确延误工作内容，采取针对性的纠偏处理措施。同时，根据施工进度情况，自动统计已完工工程量和资源消耗量，在实现进度管理的同时，加强工程建设造价管理。

1.3.3 安全管理

公路桥梁施工存在着一定的危险性，需要加强施工安全管理，找到主要影响因素，预测安全风险隐患，提前采取有效的预防控制措施。利用视频监控系统，实时监控现场作业情况，通过与BIM 平台关联，能够对重要部位、隐蔽工程的施工安全进行全方位监管。设置桥梁应力监测系统，采用钢筋应力传感器、土体应力传感器、混凝土应力传感器检测桥梁不同位置应力，使用相关设备采集获取应力数据，将异常数据传递到服务器，通过WEB 软件实时预警，而且还可以开展应力趋势分析，在没有出现明显异常之前就可以提前预警。在人员行为监控上，采用智能巡检系统，可以有效识别人员身份，结合视频监控，检查人员违规操作行为，利用定位芯片能够实时显示人员运动轨迹，根据工作特点，设置预警条件，比如在某个区域长时间处于静止状态就会触发报警。正确佩戴安全帽等设备能够有效避免安全事故，降低损害程度，人工检查的方式已经难以满足安全管理需求，随着深度学习、5G网络、计算机技术等的发展，基于卷积神经网络技术设计安全帽佩戴检测智能算法，能够更加高效准确地识别安全设备的佩戴情况，在监控距离相对较远的少数场景也能够有效识别小目标，提高检测精度。施工机械设备的安全管理也非常关键，许多桥梁工程施工需要大型起吊设备，通过安装智能监测系统，能够实时监测机械设备运行状态数据以及周边环境数据，减少因超载、碰撞、监测盲区等产生的安全事故[2]。

2 公路隧道工程项目智能化建设管理措施探究

2.1 施工安全管理

与桥梁工程不同，隧道工程施工主要在地下环境中进行，影响因素更多，危险系数更大，很容易出现突水、塌方、冒顶等事故，在隧道施工过程中，对围岩稳定性的准确分析至关重要，当隧道变形较大时，如果不能及时发现并采取有效措施，就会引发安全事故。根据测绘专业地表三维模型资料，结合地质数据库，建立各地层地质体模型，并对地质体模型进行分层、添加属性，将工程EBS 编码与隧道BIM 模型有效结合，构建基于EBS的全参数化隧道构件库，然后利用WebGL图像引擎对模型进行轻量化处理，能够更加高效、稳定地开展管理工作，建立基于BIM的隧道超前地质预报风险评估信息化系统，可以对隧道开挖过程中的不同地质灾害进行预警、查询、分析，判断风险等级，指导开挖作业安全进行。隧道围岩变形监测也是施工安全风险管理的主要手段，根据工程特点、施工环境、变形规律等综合因素，科学布设施工监测网，针对拱顶沉降、拱底沉降、隧道收敛、地表沉降、地下水位、地下管线沉降、建筑物沉降、爆破震动、边坡土体位移等方面进行监控测量，严格按照相关规范要求设置监测点，能够保证数据采集的全面性、准确性、安全性。利用BIM技术建立隧道主体模型、监控量测测点模型，将每个测点的监测数据和预警信息关联到对应位置，根据监测点采集到的监测数据，系统可以自动做出分析判断，按照不同预警等级，自动发出超限预警，实现隧道变形可视化监控预报的效果，实时展现隧道开挖过程中的围岩安全状态。

2.2 施工质量管理

隧道工程施工质量管理主要体现在超欠挖与平整度控制上，可以采用BIM 结合三维激光扫描技术的质量检测评估手段，对隧道初支的超欠挖、平整度、中线偏差等情况进行可视化质量分析，提高隧道开挖质量控制水平。公路隧道工程也涉及到预制构件的生产管理，对于后续的拼装质量产生直接影响，在预制管片生产阶段，可以设计二维码标签，将所有信息通过二维码采集上传到管理平台，包括生产工序、堆场记录、出库台账、进场试验等方面内容，由于隧道工程施工环境相对恶劣，可以采用稳定性好、强度高、耐环境变化的PVC材料制作二维码，保证在不同环境中都能够发挥作用，使用手机APP 扫描二维码，将相关质量数据上传到管理系统中，系统将相关数据计算分析后，生成各种图表，记录每个阶段的作业成果。利用二维码结合BIM 模型，可实现智能堆场定位，优化管片合理分布，确定最佳吊装路线和运输路线，实现生产与施工的有效衔接。二维码的使用寿命要低于RFID，所以，在管片拼装阶段的信息采集将由RFID完成，针对管片拼装、盾构掘进、壁后注浆、成型质量等方面开展质量管理，重点分析管片质量、病害统计、隧道轴线偏差等方面，采集整理拼装外观质量、施工质量记录等数据信息[3]。