史 陽(yáng) 吳超洋 徐爭(zhēng)光

中建三局第三建設(shè)工程有限責(zé)任公司 上海 200331

1 應(yīng)用背景

在經(jīng)濟(jì)下行的大環(huán)境下，建筑產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)面臨競(jìng)爭(zhēng)加劇、成本提高的困境，且當(dāng)前工地人員、設(shè)備、物料、環(huán)境的協(xié)調(diào)管理更加繁復(fù)，安全、質(zhì)量、進(jìn)度等的管控也存在諸多問(wèn)題。

建筑企業(yè)亟需改變傳統(tǒng)的施工管理方式，立足于“互聯(lián)網(wǎng)＋建筑大數(shù)據(jù)”，利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等手段，針對(duì)當(dāng)前建筑行業(yè)的特點(diǎn)，以“人員、設(shè)備、物料、安全、質(zhì)量、進(jìn)度、環(huán)境”七大要素為核心，實(shí)現(xiàn)信息有效觸達(dá)、問(wèn)題及時(shí)跟進(jìn)、工地有序管理，打造安全可靠、綠色環(huán)保的施工工地[1-7]。

2 工程概況

杭州智慧之門(mén)項(xiàng)目（圖1）位于杭州市濱江新區(qū)，總建筑面積37.2萬(wàn) m2，由A、B、C、D、E這5個(gè)單體建筑及地下汽車庫(kù)組成。其中A、B塔樓為超高層商務(wù)辦公用房，建筑高度達(dá)280 m，地上63層，單層建筑面積超2 000 m2。

圖1 杭州智慧之門(mén)項(xiàng)目效果圖

3 施工特點(diǎn)及難點(diǎn)分析

3.1 總承包管理及服務(wù)

本工程體量大，包含3層地下室、3棟塔樓和2棟商業(yè)配套用房，既屬于超高層建筑又具備群體性工程特點(diǎn)，專業(yè)分包多，總承包管理協(xié)調(diào)難度大。

本工程鋼結(jié)構(gòu)施工最大高度達(dá)280 m，塔樓鋼結(jié)構(gòu)數(shù)量多，構(gòu)件重，核心筒、外框鋼結(jié)構(gòu)與外框水平結(jié)構(gòu)作業(yè)高度不一，交叉作業(yè)繁多，高空墜落、物體打擊、高空焊接等均為本工程重大危險(xiǎn)點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)的安全文明施工、后勤保衛(wèi)、揚(yáng)塵噪聲控制、建筑垃圾清理、施工廢水處理等工作繁雜。場(chǎng)內(nèi)各專業(yè)文明施工管理面廣、事務(wù)雜、任務(wù)重。

本工程工期達(dá)1 740 d，各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)和溝通量大，需保證信息的高效傳遞；場(chǎng)地高峰期有近千人同時(shí)作業(yè)，需做好人員管理。

3.2 總體施工部署

項(xiàng)目基坑占地面積大，地下室3層，A、B塔樓63層，高約280 m，包含專業(yè)多，地下、地上施工階段工期控制難度大。

場(chǎng)地施工范圍雖大，但材料堆場(chǎng)、加工場(chǎng)、交通通道面積狹小，專業(yè)工程多，堆場(chǎng)要求多，交通管理難度大。

塔樓施工過(guò)程中鋼結(jié)構(gòu)與土建對(duì)塔吊的使用協(xié)調(diào)難度大；專業(yè)工程眾多，施工電梯管理難度大。

3.3 技術(shù)方案

基坑總面積達(dá)3.1萬(wàn) m2，裙房區(qū)域開(kāi)挖深度達(dá)14.7 m，塔樓區(qū)域開(kāi)挖深度最深處達(dá)21.95 m，基坑交叉施工變形控制難度大；開(kāi)挖深度范圍內(nèi)土質(zhì)主要為砂質(zhì)粉土和淤泥質(zhì)黏土，土方開(kāi)挖難度大，降水要求高。

混凝土泵送最高高度為278 m，高強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C35～C60。

核心筒與外框柱的沉降壓縮“位移差”；隨塔樓增高，軸線控制網(wǎng)的垂直引測(cè)精度難以保證。

本工程總用鋼量約2萬(wàn) t，A、B塔樓同步施工，存在諸多復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，深化工作量難度大；與多個(gè)專業(yè)均有聯(lián)系，深化設(shè)計(jì)涉及范圍廣；塔樓4個(gè)外立面分別設(shè)置4道斜撐，將外框巨柱、桁架及樓層水平結(jié)構(gòu)連接為整體。斜撐截面尺寸較大，分段吊裝為施工的一大難點(diǎn)。

4 信息化智慧平臺(tái)助力項(xiàng)目管理水平提升

4.1 智慧管理信息化平臺(tái)創(chuàng)建

針對(duì)工程的特點(diǎn)及難點(diǎn)，項(xiàng)目引進(jìn)“集成云平臺(tái)”，最大程度收集施工現(xiàn)場(chǎng)人員、機(jī)械、材料等關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，形成“施工現(xiàn)場(chǎng)—數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)分析”的業(yè)務(wù)體系和全新的管理模式，實(shí)現(xiàn)前線操作與遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)鏈條，從而提高建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的精細(xì)化生產(chǎn)管理水平。

項(xiàng)目集成云平臺(tái)（圖2）開(kāi)放接口，集成各應(yīng)用系統(tǒng)，以平面圖、全景圖、BIM模型等為載體，可視化地構(gòu)建數(shù)字工地。

圖2 智慧大腦項(xiàng)目集成云平臺(tái)

4.2 作業(yè)人員實(shí)名制管理

項(xiàng)目高峰期施工人員近1 000人，管理人員逾100人，且人員流動(dòng)頻繁。項(xiàng)目通過(guò)實(shí)名制管理體系，全面采集人員信息，避免“黑名單”人員進(jìn)入工地現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)在工地和生活區(qū)的出入口設(shè)置全高閘機(jī)，具有人臉＋I(xiàn)C識(shí)別模塊，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)在場(chǎng)工友人數(shù)、工種、班組等信息，通過(guò)分析工效，為項(xiàng)目的勞動(dòng)力調(diào)配提供依據(jù)，從而提高施工效率。

4.3 VR安全質(zhì)量教育培訓(xùn)

項(xiàng)目設(shè)置VR體驗(yàn)館，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬現(xiàn)場(chǎng)施工中可能發(fā)生的各種危險(xiǎn)場(chǎng)景（如高空墜落、物體打擊、操作架倒塌、塔吊傾覆等），并能實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量樣板直觀展示，讓工友在沉浸式體驗(yàn)的同時(shí)，提高安全隱患防范意識(shí)和工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)。VR教育解決了傳統(tǒng)教育的枯燥和被動(dòng)式教育的低效問(wèn)題，使實(shí)實(shí)在在的切身體驗(yàn)入腦入心。

4.4 智能化監(jiān)控

智能化監(jiān)控主要由安防監(jiān)控、臨設(shè)消防監(jiān)控、智能用電監(jiān)控3個(gè)模塊組成。

1）安防監(jiān)控能夠遠(yuǎn)程查看工地施工進(jìn)度和措施落實(shí)情況，遠(yuǎn)程巡視工地安防狀態(tài)。通過(guò)錄像回放，對(duì)產(chǎn)生問(wèn)題的原因進(jìn)行溯源。

2）臨設(shè)消防監(jiān)控系統(tǒng)，即在辦公區(qū)、生活區(qū)、庫(kù)房?jī)?nèi)設(shè)置煙霧感應(yīng)器，當(dāng)煙霧濃度超標(biāo)時(shí)觸發(fā)報(bào)警，管理人員通過(guò)手機(jī)可立刻查看報(bào)警臨設(shè)房間號(hào)，由專人前往處理，同時(shí)也可通過(guò)監(jiān)控視頻確認(rèn)煙霧范圍是否進(jìn)一步擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)部署，防止火災(zāi)發(fā)生。

3）智能用電監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)配電柜、二級(jí)箱柜等各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的剩余電流、電流和溫度的監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)掌握線路動(dòng)態(tài)運(yùn)行存在的電氣火災(zāi)隱患。

4.5 設(shè)備一體化

根據(jù)施工部署，項(xiàng)目需投入5臺(tái)塔吊（4臺(tái)大型動(dòng)臂塔吊）、8臺(tái)施工升降機(jī)，設(shè)備多且集中。全過(guò)程共涉及50余次塔吊爬升，穿插116次爬模爬架提升，如何確保設(shè)備的安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，是項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)管理的重難點(diǎn)。

施工現(xiàn)場(chǎng)塔機(jī)布置密集，為防止群塔在交叉作業(yè)時(shí)發(fā)生碰撞事故以及吊鉤進(jìn)入公共場(chǎng)地造成安全事故，通過(guò)信息化手段對(duì)塔機(jī)運(yùn)行（幅度、起重量、起重力矩、起升高度、工作速度）進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控記錄及碰撞預(yù)警。同時(shí)基于塔吊每日運(yùn)行情況和吊次分析垂直運(yùn)輸需求，合理調(diào)整塔吊作業(yè)時(shí)間和順序，使管理更節(jié)能、高效。

施工電梯智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)增加防墜、防超載、防沖頂、上下限位內(nèi)外門(mén)監(jiān)測(cè)、樓層分區(qū)?？肯到y(tǒng)，進(jìn)一步提升施工電梯安全管理水平。若有異常，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)向手機(jī)推送消息，一旦電梯出現(xiàn)失控，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)緊急制動(dòng)，保障人員安全。

4.6 自動(dòng)計(jì)量地磅系統(tǒng)

在建筑工程中，材料一般占工程造價(jià)的60%。本工程混凝土方量約20萬(wàn) m3，鋼筋約3.5萬(wàn) t，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件約2.5萬(wàn) t。智能地磅可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)可靠采集、自動(dòng)判別、自動(dòng)指揮、自動(dòng)處理、自動(dòng)控制，最大限度地降低人工操作所帶來(lái)的弊端和工作強(qiáng)度。

4.7 APP巡檢系統(tǒng)

通過(guò)APP巡檢系統(tǒng)，管理人員在現(xiàn)場(chǎng)巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量或安全問(wèn)題，拍照記錄檢查情況后實(shí)時(shí)上傳至系統(tǒng)，并推送給指定整改人，完成相應(yīng)整改后進(jìn)行平臺(tái)數(shù)據(jù)閉合，檢查整改形成閉環(huán)。系統(tǒng)將自動(dòng)生成資料，可以直接對(duì)其進(jìn)行打印。

該系統(tǒng)大大縮短了現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全問(wèn)題整改閉合的周期，原有的整改閉合資料歸檔往往需要一周或更長(zhǎng)時(shí)間，現(xiàn)僅需2～3 d。

5 綠色施工技術(shù)助力企業(yè)降本增效

5.1 預(yù)制裝配式道路

項(xiàng)目臨時(shí)道路大量采用裝配式道路，使用面積540 m2，占臨時(shí)道路面積的60%，使用期間在場(chǎng)地內(nèi)已實(shí)現(xiàn)3次周轉(zhuǎn)，節(jié)約臨建成本約80萬(wàn)元。

5.2 自帶CI裝配式圍擋

項(xiàng)目圍擋全部采用大片單元式巖棉彩鋼板裝配式圍墻，面積達(dá)1 200 m2，圍墻自重輕，安拆簡(jiǎn)單，運(yùn)輸方便，同時(shí)可直接利用涂料進(jìn)行CI布設(shè)，后期根據(jù)原順序安裝即可實(shí)現(xiàn)CI的重復(fù)利用。目前項(xiàng)目部分圍墻已實(shí)現(xiàn)2次周轉(zhuǎn)，節(jié)約成本24萬(wàn)元。

5.3 空氣能熱水器使用

項(xiàng)目生活區(qū)采用空氣能熱水器進(jìn)行供暖供冷。空氣能熱水器具有節(jié)能、便捷、安全、環(huán)保四大優(yōu)點(diǎn)，每月可節(jié)約用電12 000 kW·h。

5.4 揚(yáng)塵噪聲監(jiān)控系統(tǒng)

揚(yáng)塵噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于施工現(xiàn)場(chǎng)主道和工地大門(mén)，可對(duì)工地現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度、PM2.5、PM10、風(fēng)力、噪聲等環(huán)境項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并傳輸數(shù)據(jù)至云平臺(tái)存儲(chǔ)分析，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置LED屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，也可通過(guò)電腦、移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)查看；該系統(tǒng)還可與霧炮、噴淋等設(shè)備控制聯(lián)動(dòng)，當(dāng)PM2.5超過(guò)設(shè)定的預(yù)警值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)噴淋降塵系統(tǒng)，降低粉塵濃度，改善施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

5.5 廢舊鋼筋二次利用

鋼筋為9 m和12 m定尺，在鋼筋下料時(shí)往往多出短鋼筋頭無(wú)法利用，項(xiàng)目將多余的廢鋼筋頭收集起來(lái)用于制作集水井、排水溝蓋板和鋼筋馬凳等，實(shí)現(xiàn)廢舊鋼筋的二次利用，直接節(jié)約成本16萬(wàn)元。

5.6 太陽(yáng)能路燈

通往施工現(xiàn)場(chǎng)的主干道照明采用太陽(yáng)能路燈，現(xiàn)場(chǎng)及生活區(qū)照明均使用LED燈帶。每月節(jié)約用電成本1.2萬(wàn)元。

5.7 箱式功能房使用

施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)功能房均采用可周轉(zhuǎn)集裝箱，如門(mén)衛(wèi)室、茶水亭、工具庫(kù)房、養(yǎng)護(hù)室等，集裝箱房整體吊裝，運(yùn)輸方便，可多次周轉(zhuǎn)，滿足綠色施工要求。

6 新技術(shù)應(yīng)用貫穿始終

6.1 BIM技術(shù)

本工程鋼結(jié)構(gòu)體量大，構(gòu)件截面、材質(zhì)種類眾多，節(jié)點(diǎn)形式復(fù)雜多樣，尤其是巨柱內(nèi)復(fù)雜K形鋼柱節(jié)點(diǎn)與密集鋼筋的碰撞是本工程的重難點(diǎn)。采用BIM進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，利用其所見(jiàn)即所得的三維建模及碰撞校核優(yōu)勢(shì)提高效率，能夠解決鋼結(jié)構(gòu)與土建、安裝、機(jī)電、幕墻等專業(yè)的碰撞問(wèn)題。

此外通過(guò)對(duì)屋面、幕墻、綜合管線、砌體、裝飾等的BIM深化，在施工之前按照“設(shè)計(jì)—檢查協(xié)調(diào)—修改再設(shè)計(jì)”的循環(huán)過(guò)程，可消除設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和疏漏，減少施工中的返工成本。項(xiàng)目還基于BIM的虛擬建造技術(shù)，對(duì)大型施工機(jī)械、場(chǎng)區(qū)道路、現(xiàn)場(chǎng)人流等進(jìn)行規(guī)劃，并協(xié)同三維可視化功能再加上時(shí)間維度，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行模擬。通過(guò)BIM模型，對(duì)施工中的進(jìn)度問(wèn)題、部署偏差、資源是否充裕做到一目了然。該技術(shù)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約300萬(wàn)元。

6.2 鋁模與爬模結(jié)合應(yīng)用技術(shù)

智慧之門(mén)項(xiàng)目A、B塔樓建筑高度達(dá)280 m，建筑層數(shù)63層，若采用傳統(tǒng)爬模技術(shù)進(jìn)行豎向結(jié)構(gòu)施工，由于爬模本身限制，需采用水平結(jié)構(gòu)與豎向結(jié)構(gòu)分開(kāi)施工的方式，該方式在施工中將增加額外投入及安全風(fēng)險(xiǎn)。因此本工程核心筒外側(cè)采用爬模，內(nèi)側(cè)采用鋁模施工，實(shí)現(xiàn)水平結(jié)構(gòu)與豎向結(jié)構(gòu)同步施工，降低額外投入、爬模成本及施工風(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約200萬(wàn)元。

6.3 GMT模板體系應(yīng)用

本工程地下室結(jié)構(gòu)全部采用GMT模板。GMT材料具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、能重復(fù)加工和可回收利用的特點(diǎn)，大大節(jié)約了工期，降低了施工成本，提高了施工效率，保障了工程質(zhì)量，并增加了施工的安全性，解決了傳統(tǒng)施工過(guò)程中的諸多難題，實(shí)現(xiàn)了降本增效及綠色施工的目標(biāo)。該技術(shù)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約200萬(wàn)元。

6.4 坑中坑式基坑支護(hù)加固技術(shù)應(yīng)用

傳統(tǒng)地下工程開(kāi)挖的坑中坑是電梯井、設(shè)備基礎(chǔ)、集水井等局部開(kāi)挖部位，往往這些部位的標(biāo)高在地下室或者承臺(tái)以下，高差2～3 m，因而形成了大坑套小坑式的基坑。近幾年坑中坑出現(xiàn)在我國(guó)很多地標(biāo)性建筑中，由于內(nèi)坑位置往往處于工程性能較差的土層中，設(shè)計(jì)及施工不當(dāng)往往會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及人身安全，造成巨大的社會(huì)負(fù)面影響，因而坑中坑支護(hù)技術(shù)的研究分析顯得尤為重要。

本工程坑中坑施工中，綜合考慮并深入分析承壓水、土壓力、工程樁、基坑周邊圍護(hù)體和施工超載等因素，采用在加深坑區(qū)域增設(shè)鋼筋混凝土支撐，且支撐澆筑在基礎(chǔ)底板內(nèi)，減少支撐拆除時(shí)間，也省去了因拆撐需要而設(shè)置的換撐工況，實(shí)現(xiàn)深坑的整體澆筑，確?；影踩?。在技術(shù)層面上，力爭(zhēng)做到優(yōu)化，保證施工質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。該技術(shù)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約200萬(wàn)元。

6.5 基坑封閉降水及地下水循環(huán)利用技術(shù)

基坑封閉降水技術(shù)通過(guò)利用鉆孔灌注樁＋旋噴止水帷幕的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，插入基坑下臥不透水層一定深度，阻截基坑側(cè)壁及基坑底面的地下水，避免其向基坑內(nèi)部滲流，同時(shí)采用降水措施抽取或引滲基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)的少量現(xiàn)存地下水。該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用可以有效減少地下水的消耗，節(jié)約了地下水資源，同時(shí)解決了基坑施工中的問(wèn)題，且大大縮短了施工周期。該技術(shù)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約300萬(wàn)元。

6.6 噴淋系統(tǒng)

利用圍墻噴淋、外架噴淋、塔吊噴淋系統(tǒng)，三位一體、全方位覆蓋施工場(chǎng)地，有效控制揚(yáng)塵；同時(shí)利用降水井抽取的地下水作為供水源，實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用，充分體現(xiàn)了綠色施工和環(huán)境保護(hù)理念，達(dá)到了降本增效的目標(biāo)。該技術(shù)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約120萬(wàn)元。

6.7 施工過(guò)程中水綜合回收循環(huán)利用技術(shù)

將基坑降水所抽水體集中存放，用于沖刷廁所、現(xiàn)場(chǎng)撒水控制揚(yáng)塵等；經(jīng)過(guò)處理或水質(zhì)達(dá)到要求的水體用于結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)用水、基坑支護(hù)用水、混凝土試塊養(yǎng)護(hù)用水以及砌筑抹灰施工用水等的回收利用技術(shù)。

同時(shí)，施工過(guò)程中將降雨收集后，經(jīng)過(guò)雨水滲蓄、沉淀等處理，用于施工現(xiàn)場(chǎng)降塵、綠化和洗車；或在此基礎(chǔ)上，將施工、生活廢水經(jīng)過(guò)過(guò)濾、沉淀等處理后再循環(huán)利用。該技術(shù)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約220萬(wàn)元。

6.8 可周轉(zhuǎn)外架連墻件的應(yīng)用

本工程地下室施工使用大量止水螺桿，止水螺桿露出墻體多余部分在割除后多按廢材處理。項(xiàng)目利用割除的止水螺桿替代鋼管作為預(yù)埋件，同時(shí)使用廢鋼管與鋼板焊接成連接件，利用螺栓與制作成品構(gòu)件連接，形成可周轉(zhuǎn)外架連墻件。通過(guò)各項(xiàng)目周轉(zhuǎn)使用，實(shí)現(xiàn)了廢料再利用。

6.9 焊接機(jī)器人使用

本項(xiàng)目鋼構(gòu)件超厚板多，板厚大于70 mm的構(gòu)件達(dá)30%，最大板厚達(dá)110 mm，焊接量大，焊接質(zhì)量較難控制。板厚大于70 mm的構(gòu)件焊接必須采用電加熱進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為120～180 ℃，加熱寬度為1.5倍的板厚。在焊接過(guò)程中，層間溫度控制在預(yù)熱溫度到250 ℃之間，焊后保溫1.5 h以上。項(xiàng)目使用MINI型焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接，可提高現(xiàn)場(chǎng)焊接效率2～3倍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)一次焊縫檢測(cè)合格率99.9%。該技術(shù)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益70萬(wàn)元。

7 結(jié)語(yǔ)

杭州智慧之門(mén)項(xiàng)目智慧建造及綠色施工技術(shù)的應(yīng)用，有效提升了項(xiàng)目綜合管理水平，在構(gòu)建高效節(jié)能、綠色環(huán)保新型建筑工地方面具有廣闊的應(yīng)用前景，保障了工期節(jié)點(diǎn)，為企業(yè)及項(xiàng)目創(chuàng)造了巨大的利益，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供了嶄新的思路，可供同類型項(xiàng)目參考。