公路施工智能化管理應(yīng)用探討

周建長

（莆田市交通投資集團(tuán)有限公司， 莆田 351100）

0 引言

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，公路施工標(biāo)準(zhǔn)化水平不斷提升，對(duì)現(xiàn)場質(zhì)量管理的要求不斷提高，但是在施工過程中存在的現(xiàn)場信息收集滯后、管理手段過于陳舊、管理效率過于低下的問題依舊存在，舊有的管理模式已經(jīng)越來越不能適應(yīng)現(xiàn)階段管理的要求。如何從施工現(xiàn)場管理的角度出發(fā)，利用社會(huì)上不斷涌現(xiàn)的智能化的新技術(shù)，應(yīng)用于施工現(xiàn)場管理，提高現(xiàn)場施工管理水平，提升管理效率，是現(xiàn)階段施工企業(yè)迫切需要解決的問題。

1 智能化施工管理的內(nèi)容

構(gòu)建智能化施工管理平臺(tái)，可以及時(shí)掌握準(zhǔn)確質(zhì)量信息，使公路建設(shè)的實(shí)施過程更加透明和公正，保證了整個(gè)監(jiān)督管理過程的規(guī)范化和程序化，也有助于管理目標(biāo)的評(píng)估工作、預(yù)測工作以及控制工作，以下圍繞七個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行敘述：

1.1 混凝土質(zhì)量集中管控

福建省普通國省干線公路聯(lián)十一線（莆田境）涵江江口至仙游楓亭段工程(以下簡稱“聯(lián)十一線項(xiàng)目”)管理過程中為了對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行智能管控，編寫了混凝土拌合站數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)方案書，并且設(shè)計(jì)了將整個(gè)施工過程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和重要工點(diǎn)都包括在內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)，混凝土質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)，它具有對(duì)混凝土的整個(gè)生產(chǎn)過程的監(jiān)管功能，并且平臺(tái)還能對(duì)監(jiān)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、整理，以便技術(shù)人員進(jìn)行管理調(diào)整?；炷恋馁|(zhì)量動(dòng)態(tài)信息主要有原材料檢測、生產(chǎn)過程管理和混凝土試塊檢測三部分組成。每日的任務(wù)單記錄都必須錄入系統(tǒng)內(nèi)，并且對(duì)生產(chǎn)材料、配合比信息等進(jìn)行分類登記，最后進(jìn)行排序匯總管理以便查詢。關(guān)于生產(chǎn)報(bào)警的數(shù)據(jù)也會(huì)進(jìn)行整理，并且錄入詳細(xì)的報(bào)警情況，以便查詢，還會(huì)對(duì)各類報(bào)警類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便追溯源頭，解決問題。混凝土土質(zhì)量信息也會(huì)錄入手機(jī)APP客戶端中，并且對(duì)報(bào)警信息及時(shí)推送，方便管理人員迅速掌握質(zhì)量信息。

1.2 試驗(yàn)室的數(shù)據(jù)集中管控

1.2.1 材料試驗(yàn)機(jī)改造

為了提高材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，試驗(yàn)室針對(duì)市面上的手動(dòng)加壓及泄壓試驗(yàn)存在的不足之處（主要以人工因素干擾為主）進(jìn)行了改進(jìn)，通過添加恒加載自動(dòng)控制裝置，達(dá)到試驗(yàn)在滿足規(guī)范要求的情況下自動(dòng)控制，提高了試驗(yàn)的客觀性，利于試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

1.2.2 壓力機(jī)系統(tǒng)改造

通過利用高精度伺服閥，壓力機(jī)系統(tǒng)的改造使其具有力閉環(huán)管控功能，同時(shí)可以滿足等載荷速率加載或等應(yīng)力速度加載，提高了控制精度，符合GB、TSO、ASTM 等標(biāo)準(zhǔn)。改造后的壓力機(jī)系統(tǒng)如下圖所示：

壓力機(jī)系統(tǒng)性能特點(diǎn)如下；

（一）精度放大器及A/D 轉(zhuǎn)換器，有效內(nèi)碼±60000，全過程不分檔，一級(jí)精度，測量范圍4%-100%FS，數(shù)字實(shí)時(shí)顯示載荷、載荷峰值、加載速度及抗壓強(qiáng)度；

（二）采用PID 閉環(huán)控制策略實(shí)現(xiàn)恒速加載；

（三）實(shí)時(shí)顯示加載曲線；

（四）自動(dòng)間隔計(jì)時(shí)和連續(xù)試驗(yàn)；

（五）適合Windows72000XP 操作系統(tǒng)；

（六）采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫管理試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

（七）試驗(yàn)力過載保護(hù)；

（八）抗壓試驗(yàn)程序符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3 萬能機(jī)系統(tǒng)改造

萬能機(jī)系統(tǒng)能對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過程進(jìn)行全自動(dòng)控制，并且能對(duì)多種試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，測量與計(jì)算同步進(jìn)行，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和保存。

萬能機(jī)系統(tǒng)以多通道的自適應(yīng)PID 閉環(huán)控制算法為基準(zhǔn)，通過對(duì)整個(gè)過程的全自動(dòng)把控，自動(dòng)計(jì)算和保存了測量過程數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果。測量主要包含力、位移及變形，試驗(yàn)參數(shù)主要以最大力、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、非比例延伸強(qiáng)度、彈性模量、斷后延伸率等。主要性能特點(diǎn)如下：

（1）增配電液伺服測控系統(tǒng)，主要包括伺服控制器、高精度控制閥、引伸計(jì)、壓力傳感器、位移傳感器；

（2）全自動(dòng)控制整個(gè)過程，并自動(dòng)計(jì)算與保存試驗(yàn)測量過程數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果。

（3）設(shè)備能按照國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)自動(dòng)選擇規(guī)范的試驗(yàn)方法，包括試驗(yàn)過程、試驗(yàn)速度，且軟件自帶的數(shù)據(jù)處理功能能按規(guī)范要求對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行有針對(duì)性的處理。

經(jīng)過改造后的材料試驗(yàn)機(jī)，需要重新計(jì)量檢定，合格后方能投入使用。以下是試驗(yàn)室聯(lián)網(wǎng)改造網(wǎng)絡(luò)圖：

試驗(yàn)室聯(lián)網(wǎng)改造圖1

試驗(yàn)室聯(lián)網(wǎng)改造圖2

經(jīng)過改造后的試驗(yàn)室，它能將所有的試驗(yàn)結(jié)果都實(shí)時(shí)上傳給試驗(yàn)工作人員，做到及時(shí)分析，同時(shí)它也能夠?qū)⒃囼?yàn)結(jié)果傳送給多方工作人員，以便多方進(jìn)行管理協(xié)調(diào)，大大提升了管理的工作效率。

1.3 智能張拉壓漿工藝

為確保工程質(zhì)量，聯(lián)十一線項(xiàng)目建設(shè)過程中采用了智能張拉系統(tǒng)，智能張拉系統(tǒng)由數(shù)控液壓主泵、數(shù)控液壓副泵、智能千斤頂以及監(jiān)管系統(tǒng)組成，以下是智能張拉系統(tǒng)構(gòu)成示意圖：

智能張拉系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

與傳統(tǒng)張拉相比，智能張拉在過程中的精度控制、校核、數(shù)據(jù)監(jiān)測、記錄等方面具有顯著優(yōu)勢，同時(shí)安全保障與經(jīng)濟(jì)效益也有所提高，具體優(yōu)點(diǎn)如下：

①控制預(yù)應(yīng)力智能張拉精度在±1%。

②自動(dòng)測量，同步控制，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，及時(shí)校核，實(shí)現(xiàn)張拉力與伸長量同步控制，多頂同步張拉。

③可根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)補(bǔ)張到規(guī)定值。

④按規(guī)范要求設(shè)置持荷時(shí)間，排除人為干擾。

⑤可反復(fù)倒頂，自動(dòng)找回張拉力和伸長量。

⑥自動(dòng)精確測量回縮量，準(zhǔn)確判斷夾片滑絲情況。

⑦張拉過程自動(dòng)化，只需2 人同時(shí)作業(yè)，電腦自動(dòng)檢測記錄所有數(shù)據(jù)，效率高，讀數(shù)準(zhǔn)。

⑧張拉過程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)信息化，自動(dòng)采集所有數(shù)據(jù)并傳送到計(jì)算機(jī)，并智能分析處理數(shù)據(jù)，異常時(shí)自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警。

⑨操作人員遠(yuǎn)離張拉區(qū)域，人身安全有保障。

⑩張拉報(bào)表自動(dòng)生成，數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確，并能進(jìn)行質(zhì)量追溯。

智能張拉的工藝流程如下：在檢查梁體構(gòu)件以及進(jìn)行足夠養(yǎng)護(hù)之后，穿束鋼絞線線，安裝錨具與設(shè)備，按設(shè)計(jì)順序進(jìn)行張拉后持荷、回油，最后退出千斤頂。在進(jìn)行張拉作業(yè)時(shí)，現(xiàn)場設(shè)立了安全擋牌，杜絕安全事故的發(fā)生。同時(shí)張拉的數(shù)據(jù)也及時(shí)的推送至手機(jī)APP 客戶端，既保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)、準(zhǔn)確，也便于工作人員及時(shí)查看，張拉后所有的張拉數(shù)據(jù)都會(huì)進(jìn)行匯總，形成張拉歷史記錄進(jìn)行保存。

壓漿工藝也采用智能壓漿技術(shù)，使用了能精度控制與調(diào)節(jié)的壓漿機(jī)，保證了壓漿的飽滿、密實(shí)。智能壓漿機(jī)通過采集進(jìn)漿、返漿測控的數(shù)據(jù)來對(duì)壓漿進(jìn)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并同步檢測水膠比，將其與數(shù)據(jù)系統(tǒng)相結(jié)構(gòu)，壓漿的數(shù)據(jù)記錄也會(huì)保存在手機(jī)當(dāng)中進(jìn)行推送。

1.4 云建造系統(tǒng)

聯(lián)十一線項(xiàng)目應(yīng)用“云建造”監(jiān)管系統(tǒng)，對(duì)項(xiàng)目施工現(xiàn)場進(jìn)行高效管理。云建造app 是一款項(xiàng)目管理軟件，屬于集成類平臺(tái)產(chǎn)品，其中集成了“施工質(zhì)量管理系統(tǒng)”、“施工安全管理系統(tǒng)”、“現(xiàn)場勞務(wù)管理系統(tǒng)”、“現(xiàn)場物資管理系統(tǒng)”等多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，方便快速操作、離線亦可使用、自動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)、自動(dòng)提醒工作、可與其他產(chǎn)品組合使用等特點(diǎn)。讓管理人員在手機(jī)端處理各自崗位的工作。通過云建造管理系統(tǒng)，它能簡潔有效的傳遞施工信息，便于工作人員第一時(shí)間了解工程管理概況。

1.5 無人機(jī)的應(yīng)用

為了加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目施工全過程的控制把關(guān)，聯(lián)十一線項(xiàng)目使用了無人機(jī)航拍這一新技術(shù)。項(xiàng)目部充分應(yīng)用“無人機(jī)航拍”這一信息技術(shù)，多功能管控施工現(xiàn)場，避免了工程點(diǎn)多面廣給各個(gè)工序的施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全管控帶來的諸多不便。首先，在項(xiàng)目初期，無人機(jī)就成了征遷工作的一大助手。莆田聯(lián)十一線項(xiàng)目位于莆田興化灣海域?yàn)┩康貛В绻苯舆M(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行征遷工作，存在極大的安全隱患。為了減少人員的安全風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目部首先啟用無人機(jī)航拍。利用無人機(jī)能快速提供真彩色、大比例尺、高分辯率基礎(chǔ)數(shù)據(jù)影像的功能，對(duì)現(xiàn)場養(yǎng)殖魚塘、墳?zāi)箶?shù)量采集統(tǒng)計(jì)，大大提升了征地拆遷的工作效率，成為提升征遷工作效能的“好幫手”。其次，通過無人機(jī)的應(yīng)用，提升項(xiàng)目安全管理及現(xiàn)場安全文明施工。在施工現(xiàn)場，采用無人機(jī)對(duì)深基坑開挖、高空作業(yè)、鰲山互通主線橋和后敦高架橋的T梁架設(shè)以及A4 合同段的現(xiàn)澆箱梁高模板、支架安裝質(zhì)量及澆筑質(zhì)量進(jìn)行拍攝檢查，有效識(shí)別評(píng)估其穩(wěn)定性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場存在的安全隱患，并第一時(shí)間消除。通過無人機(jī)的應(yīng)用，省去了大量的人力物力財(cái)力，達(dá)到了降本增效的目的。另外，通過無人機(jī)的應(yīng)用，也可以助力項(xiàng)目施工過程管控。由于施工工作面交替需施工便道布置靈活，施工便道的改變是經(jīng)常的事，使用無人機(jī)航拍對(duì)現(xiàn)場施工便道的選擇及布置起到了非常關(guān)鍵的作用，很大程度解決了以前由人工現(xiàn)場勘察視野不足的局限性。通過無人機(jī)航拍，也可以及時(shí)了解現(xiàn)場實(shí)際資源布置情況和現(xiàn)場施工人員、機(jī)械進(jìn)行合理調(diào)配，最大程度地緩解窩工、工作面交叉等影響，可以直觀地了解現(xiàn)場施工機(jī)具的工作效率，如運(yùn)渣車的裝載和運(yùn)輸情況等，避免半車運(yùn)輸情況的出現(xiàn)。通過無人機(jī)航拍影像資料的演示，在每周的生產(chǎn)例會(huì)上，對(duì)各部位的施工進(jìn)展、施工進(jìn)度進(jìn)行對(duì)照，直觀地反映出項(xiàng)目施工當(dāng)前面臨的各類問題、難點(diǎn)及亮點(diǎn)，制定出的管控措施也更加有針對(duì)性。最后，通過無人機(jī)影像基本信息的采集和保存，也可以為聯(lián)十一線項(xiàng)目各個(gè)時(shí)期的形象保存珍貴的影像紀(jì)錄，而且對(duì)工程的技術(shù)成果總結(jié)也將提供有力的支撐。

1.6 二維碼技術(shù)的應(yīng)用

針對(duì)公路工程路線長、無法封閉進(jìn)行傳統(tǒng)門禁管理的特點(diǎn)，聯(lián)十一線項(xiàng)目通過利用二維碼進(jìn)行信息管理，設(shè)立工人二維碼信息身份牌，通過掃描工人身上的身份牌二維碼能準(zhǔn)確地對(duì)工作信息進(jìn)行檢查，并通過后臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新與管理，能確認(rèn)工人的持證、安全教育以及施工交底情況。在機(jī)械設(shè)備張貼的二維碼能介紹設(shè)備概況，并能實(shí)時(shí)輸入巡檢、保養(yǎng)記錄，還可添加機(jī)械安全操作使用指導(dǎo)書等。在結(jié)構(gòu)物上使用的二維碼名片包含了結(jié)構(gòu)物的施工日期、砼標(biāo)號(hào)以及強(qiáng)度等檢測記錄，能快速掌握結(jié)構(gòu)物信息。

1.7 視頻監(jiān)控管理

對(duì)于長期施工現(xiàn)場，設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控施工現(xiàn)場重點(diǎn)環(huán)節(jié)及關(guān)鍵部位，對(duì)項(xiàng)目施工現(xiàn)場質(zhì)量、安全與文明施工和環(huán)境衛(wèi)生進(jìn)行管理，特別是對(duì)施工現(xiàn)場操作狀況與施工操作過程中的施工質(zhì)量、安全與現(xiàn)場文明施工和環(huán)境衛(wèi)生等方面的不規(guī)范行為起到了應(yīng)有的督促及整頓作用。提高了公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和各有關(guān)部門對(duì)施工現(xiàn)場工程質(zhì)量、安全方面的監(jiān)管力度，減少、防止和杜絕質(zhì)量、安全事故的發(fā)生。

2 結(jié)語

在信息化社會(huì)不斷發(fā)展的社會(huì)背景下，管理的信息化要求也在不斷提升，在公路工程項(xiàng)目管理中，要積極引進(jìn)社會(huì)上先進(jìn)的信息化管理方法和手段，將信息管理技術(shù)與工程項(xiàng)目管理技術(shù)進(jìn)行深度融合，促進(jìn)項(xiàng)目管理水平的提升，以此來提高項(xiàng)目管理的及時(shí)性和有效性。對(duì)于項(xiàng)目信息化管理，我們還要進(jìn)行深入研究，豐富項(xiàng)目信息化管理的內(nèi)容，改進(jìn)信息化管理過程中遇到的問題，從而使其更好的發(fā)揮作用，為公路工程項(xiàng)目建設(shè)起到更大的促進(jìn)作用。