平南三橋智慧工地建設(shè)模式研究

楊茗欽 唐雁云

摘要：文章基于平南三橋進(jìn)行了智慧工地建設(shè)模式的研究，通過(guò)建立長(zhǎng)效機(jī)制，利用信息化、智能化搭建互聯(lián)協(xié)同、安全監(jiān)控、智能化生產(chǎn)等項(xiàng)目信息化生態(tài)圈，加強(qiáng)對(duì)質(zhì)量、安全的監(jiān)管力度，實(shí)現(xiàn)工地智能化、精細(xì)化管理，充分利用現(xiàn)代科技提高項(xiàng)目管理人員的管理能力、協(xié)同能力以及工作效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)的全面管理，提升橋梁工程項(xiàng)目的信息化水平，保障施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度，促使工程順利完成。

關(guān)鍵詞：智慧工地;BIM技術(shù);纜索起重機(jī)控制系統(tǒng);安全質(zhì)量管理;場(chǎng)站管理

中圖分類號(hào)：U445.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wcost.2020.11.020

文章編號(hào)：1673—4874（2020）11-0074—03

0引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的技術(shù)手段已經(jīng)無(wú)法對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面管控，而監(jiān)管力度不足，會(huì)導(dǎo)致建筑工地質(zhì)量安全事故頻發(fā)。平南三橋作為世界第一跨徑拱橋，為保證項(xiàng)目高質(zhì)量、零事故順利完成，實(shí)現(xiàn)2020年通車目標(biāo)，本文基于平南三橋進(jìn)行了智慧工地建設(shè)模式的研究，通過(guò)建立長(zhǎng)效機(jī)制，利用信息化、智能化搭建互聯(lián)協(xié)同、安全監(jiān)控、智能化生產(chǎn)等項(xiàng)目信息化生態(tài)圈，加強(qiáng)對(duì)工程質(zhì)量、安全的監(jiān)管力度，實(shí)現(xiàn)工地智能化、精細(xì)化管理。

1工程概況

平南三橋?yàn)槔笃种劣窳指咚俟菲侥媳被ネㄟB接線上跨潯江的一座特大型橋梁，位于平南縣西江大橋上游6km處。平南北互通連接線起點(diǎn)接平南北互通立交收費(fèi)站，經(jīng)沙坪頂、遙望、牛角塘、獨(dú)田、上平田、新屋后，在潭垌處跨越潯江，終點(diǎn)位于九座屋，與平南縣規(guī)劃西外環(huán)相銜接，地理位置圖如圖1所示。

平南三橋主橋采用跨徑575m（凈跨徑548m）中承式鋼管混凝土拱橋，北岸引橋上部采用（40+60+2×35）m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，南岸引橋采用（50+60+50）m+（3×40）m澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，橋梁全長(zhǎng)1035m。其中南岸拱座設(shè)計(jì)為擴(kuò)大基礎(chǔ)，北岸拱座為地下連續(xù)墻基礎(chǔ)。項(xiàng)目建成后將成為當(dāng)今世界最大跨徑拱橋（見圖2）。

2智慧工地建設(shè)

針對(duì)大型橋梁工程中經(jīng)常出現(xiàn)的一些質(zhì)量、安全事故進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，施工現(xiàn)場(chǎng)主要問(wèn)題集中在以下幾個(gè)方面：（1）非專業(yè)施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，缺乏相應(yīng)施工知識(shí)以及安全意識(shí)，導(dǎo)致發(fā)生質(zhì)量安全事故;（2）材料管理混亂，大多數(shù)項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)材料驗(yàn)收采用手工完成，勞務(wù)隊(duì)伍為獲取非法利益而造成的質(zhì)量安全事故;（3）施工現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域繁多，無(wú)法進(jìn)行全過(guò)程、全方位的監(jiān)督管理而造成質(zhì)量安全事故。本文基于以上問(wèn)題及本項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行智慧工地建設(shè)模式研究，深入解決質(zhì)量安全隱患，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的全方位監(jiān)管。

2.1安全監(jiān)管模式研究

2.1.1 勞務(wù)實(shí)名制及施工封閉式管理

針對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的非專業(yè)人員或新入場(chǎng)人員，為提高該類人員的安全意識(shí)和隱患排查能力，在入場(chǎng)時(shí)對(duì)其進(jìn)行入場(chǎng)安全教育，通過(guò)文字、視頻以及考試等信息化手段提高安全認(rèn)識(shí)。同時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)采用人臉識(shí)別系統(tǒng)、車牌識(shí)別系統(tǒng)等現(xiàn)代化的先進(jìn)管理手段（如圖3所示），以封閉式管理的模式對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管理。對(duì)于考試合格的作業(yè)人員，必須將其信息錄入電腦后臺(tái)，才能“刷臉”進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，從根源上杜絕了以往部分作業(yè)人員未經(jīng)教育就進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的現(xiàn)象。對(duì)于要進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的施工的車輛、設(shè)備，必須向項(xiàng)目物資設(shè)備部進(jìn)行報(bào)備，物資設(shè)備部聯(lián)合安全管理部對(duì)進(jìn)場(chǎng)車輛、設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)操作人員證件進(jìn)行查驗(yàn)，驗(yàn)收合格后發(fā)放準(zhǔn)入牌，只有持有準(zhǔn)入牌的車輛、設(shè)備才能進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，以此避免因人員、機(jī)械管理不善發(fā)生質(zhì)量安全事故。

2.1.2VR安全教育

為了讓工人提前了解本工程各個(gè)施工部位的危險(xiǎn)性，項(xiàng)目通過(guò)打造VR安全體驗(yàn)館，根據(jù)大橋特點(diǎn)制定重物砸擊、基坑坍塌、高處墜落等10余項(xiàng)不同場(chǎng)景的安全體驗(yàn)項(xiàng)目，一改傳統(tǒng)安全課堂的模式，利用現(xiàn)代VR技術(shù)，將聽課改為親身體驗(yàn)的方式來(lái)進(jìn)行安全教育（見圖4）。工人通過(guò)VR第一人稱“親身”體驗(yàn)各種“施工安全事故+第三人稱回顧事故發(fā)生的情景+科學(xué)學(xué)習(xí)施工安全規(guī)范和操作規(guī)程”，快速、低成本地感受安全教育的內(nèi)容和安全警示作用，對(duì)安全施工產(chǎn)生敬畏，從而達(dá)到增強(qiáng)安全意識(shí)，掌握相應(yīng)的防范知識(shí)以及應(yīng)急措施，預(yù)防安全事故發(fā)生的目的。

2.1.3施工現(xiàn)場(chǎng)全方位監(jiān)管

平南三橋同時(shí)具有多個(gè)作業(yè)面，如地面的引橋施工，高空的塔架安裝、拱肋安裝等作業(yè)。由于項(xiàng)目安全員人數(shù)有限，使用傳統(tǒng)安全檢查的模式，無(wú)法同時(shí)對(duì)各個(gè)工點(diǎn)進(jìn)行安全檢查，排除安全隱患。因此為保障現(xiàn)場(chǎng)施工安全，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，搭建視頻監(jiān)控系統(tǒng)，輔助安全管理部進(jìn)行工地巡查。即使用“日常巡檢+視頻監(jiān)控”的模式實(shí)現(xiàn)對(duì)大橋施工現(xiàn)場(chǎng)的全方位安全監(jiān)管，監(jiān)管范圍覆蓋班前教育、地面作業(yè)、高空作業(yè)以及廣東江門的鋼結(jié)構(gòu)加工作業(yè)，并在監(jiān)控系統(tǒng)配備lP對(duì)講廣播，實(shí)時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行喊話（如圖5所示）。在日常工作中，安全管理人員不定時(shí)通過(guò)監(jiān)控對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)施工部位進(jìn)行安全檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)安全隱患時(shí)，通過(guò)lP廣播系統(tǒng)及時(shí)喊話制止，并配備“智慧工地APP”進(jìn)行隱患整改，防止事故發(fā)生。項(xiàng)目自使用此模式以來(lái)，至今未發(fā)生過(guò)安全事故，與以往相比，現(xiàn)場(chǎng)安全檢查更全面，減少了安全人員高空檢查的次數(shù)，提高了檢查效率，更及時(shí)防止了安全事故的發(fā)生，確保項(xiàng)目安全生產(chǎn)，順利完工。

2.1.4纜索吊裝系統(tǒng)安全管理研究

為滿足現(xiàn)場(chǎng)拱肋以及格子梁的吊裝，基于平南三橋設(shè)計(jì)了一套220t級(jí)的纜索吊裝斜拉扣掛系統(tǒng)，面對(duì)200m的塔架以及工作范圍達(dá)到2km的纜索系統(tǒng)，除日常巡檢及監(jiān)控系統(tǒng)輔助以外，如何利用信息化手段對(duì)其進(jìn)行安全監(jiān)管，解決以往監(jiān)管力度、手段不夠而引起的安全質(zhì)量事故，保證塔架安全和纜索系統(tǒng)安全，是項(xiàng)目研究的重點(diǎn)。項(xiàng)目基于以往檢查模式，利用現(xiàn)代信息化手段研發(fā)了一套塔架智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)和一套纜索起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)（如圖6、圖7所示），有效解決傳統(tǒng)模式檢查不到位的情況，成功將200m高的塔架從300mm的偏移縮小到20mm，解決了塔架偏位不可控、安全風(fēng)險(xiǎn)高等難題，減少了塔架偏移對(duì)安裝線型的影響，實(shí)現(xiàn)了一天吊裝一個(gè)拱肋節(jié)段的路橋速度。纜索起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)采用了大型可編程控制器作為控制核心進(jìn)行系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)纜索起重機(jī)的集中控制，將傳統(tǒng)一人控制一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的模式改為兩人集中管理。且原來(lái)需要32人完成的工作，現(xiàn)在只需2人即可完成，并可通過(guò)系統(tǒng)直接查找故障部位及原因，大大提高了工作效率，達(dá)到了減員增效的目的。

2.2質(zhì)量監(jiān)管模式研究

2.2.1大體積混凝土質(zhì)量管理

經(jīng)過(guò)大體積混凝土澆筑專家評(píng)審會(huì)以后，設(shè)計(jì)取消了兩岸拱座基礎(chǔ)中的冷卻管。為提高混凝土的質(zhì)量，防止因水化熱內(nèi)外溫差過(guò)大，造成混凝土開裂，項(xiàng)目對(duì)大體積混凝土中的溫度變化進(jìn)行研究，通過(guò)混凝土溫測(cè)結(jié)合廣西路橋云平臺(tái)的模式對(duì)拱座混凝土澆筑溫度進(jìn)行管理。面對(duì)龐大的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)監(jiān)測(cè)元件，將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)接入云平臺(tái)，設(shè)定自動(dòng)讀取周期，提高項(xiàng)目對(duì)大體積混凝土溫度的管理能力（如圖8所示）。在日常管理中，通過(guò)云平臺(tái)查看各個(gè)部位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)曲線，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行保暖工作，保障大體積混凝土的澆筑質(zhì)量，防止發(fā)生混凝土開裂事故。

2.2.2物料管理

對(duì)于傳統(tǒng)模式物料管理混亂，進(jìn)出料人工手動(dòng)登記等問(wèn)題。項(xiàng)目利用信息化手段打造了混凝土集控中心，從材料上狠抓質(zhì)量問(wèn)題。項(xiàng)目一改傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，由分散辦公轉(zhuǎn)為集中辦公，將混凝土生產(chǎn)過(guò)程中相關(guān)人員集中在一起辦公，使管理人員的溝通更順暢，信息傳達(dá)更及時(shí)，辦公生產(chǎn)更高效。同時(shí)將集控中心與拌和站生產(chǎn)區(qū)之間通過(guò)光纖連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)拌和站的遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控。基于路橋物料系統(tǒng)，進(jìn)料、出料完成后，所有材料的庫(kù)存都會(huì)按照實(shí)際數(shù)量相應(yīng)地增加或減少，減少了漏抓或上傳丟包的現(xiàn)象，對(duì)材料管控提供了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，改變傳統(tǒng)混凝土澆筑申請(qǐng)模式，直接使用手機(jī)APP，實(shí)現(xiàn)混凝土從申請(qǐng)、審批到澆筑的全過(guò)程無(wú)紙化辦公，提高了工作效率。

2.2.3技術(shù)交底

平南三橋開工建設(shè)以來(lái)，為提高項(xiàng)目施工效率以及工程的施工質(zhì)量，主動(dòng)將建設(shè)行業(yè)的新興技術(shù)融合項(xiàng)目特色，將“BIM+”概念融入施工管理的各個(gè)細(xì)節(jié)，針對(duì)以往技術(shù)交底基本采用講述的模式，工人無(wú)法及時(shí)理解透徹，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生一些質(zhì)量事故。因此項(xiàng)目改變傳統(tǒng)模式，借助模型的三維仿真動(dòng)態(tài)演示功能助力設(shè)計(jì)優(yōu)化和專項(xiàng)施工方案模擬，提前掌握工程建設(shè)重點(diǎn)難點(diǎn)，增強(qiáng)施工風(fēng)險(xiǎn)管控的針對(duì)性。利用BIM技術(shù)進(jìn)行進(jìn)度、質(zhì)量、安全管理，施工圖紙深化、720、AR、VR三維虛擬交底以及3D打印實(shí)體交底，提高工人對(duì)工作的理解，從而保證工程的施工質(zhì)量（見圖9）。

3結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)模式進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，再利用信息化手段打造平南三橋智慧工地，解決傳統(tǒng)模式缺點(diǎn)的方式，成功地提高了項(xiàng)目信息化水平，并把信息化工作落到了實(shí)處。項(xiàng)目利用信息化技術(shù)手段從根源上解決可能發(fā)生的質(zhì)量安全問(wèn)題，保障工程質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”各關(guān)鍵要素實(shí)時(shí)、全面、智能的監(jiān)控和管理，有效提高了項(xiàng)目的施工質(zhì)量以及對(duì)安全、成本和進(jìn)度的控制水平，提高了作業(yè)人員的工作效率，減少了浪費(fèi)，從而確保工程項(xiàng)目順利完成。