“數(shù)字化施工”在民用機場場道建設中的應用

方滿勝 （蕪湖宣城機場建設投資有限公司，安徽 宣城 230063）

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及5G時代的到來，“智慧工地”在民航建設領域的快速發(fā)展，民用機場場道工程建設的數(shù)字化、信息化、智慧化施工是必然趨勢。民用機場場道建設是“智慧機場”建設中的核心工程，在場道施工中，地質(zhì)復雜、含水量不穩(wěn)定、作業(yè)規(guī)范難統(tǒng)一、專業(yè)人員少、監(jiān)管難度大等問題，通常造成返工、工期拖延、質(zhì)量等問題。為克服以上問題的發(fā)生，利用物聯(lián)網(wǎng)技術，采用數(shù)字化施工系統(tǒng)可以做到強夯、碾壓、振搗等現(xiàn)場實時監(jiān)控，同時通過將實際施工情況與施工進度計劃同時在地理信息系統(tǒng)（GIS）中進行可視化展示，形成完整的進度、質(zhì)量管理閉環(huán)。

1 工程概況

某機場飛行區(qū)等級指標4C，主要建設1條長2800m，寬45m的跑道，主、次降方向均設置I類精密進近系統(tǒng)，1條長1522m的局部平行滑行道和2條垂直聯(lián)絡道；建設2.5萬m2的航站樓和11個機位的站坪；配套建設空管、供油、供電、消防救援等設施。

2 民用機場場道建設數(shù)字化施工的基本認知與理論依據(jù)

2.1 民用機場場道建設數(shù)字化施工基本認知

數(shù)字化施工是采用定位技術、傳感器技術等信息手段對工程機械的施工指標進行記錄，用數(shù)字化的手段對工程質(zhì)量進行判斷，輔助人工進行決策。施工管理過程其實就是一個信息流動的過程，通過信息自上而下或自下而上的縱向流動以及同層次之間的橫向流動，達到對施工過程管理和控制的目的。數(shù)字化施工就是將施工管理過程中的信息進行數(shù)字化、網(wǎng)絡化、可視化及智能化，充分運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術手段，解決施工過程中產(chǎn)生的問題，最大程度提升施工過程信息的利用價值和使效率最大化。

2.2 民用機場場道建設數(shù)字化施工理論依據(jù)

數(shù)字化施工管理的理論基礎及技術支撐應包括空間信息技術、系統(tǒng)仿真計算、可視化與虛擬現(xiàn)實、多智能體施工等幾個部分。

空間信息技術是數(shù)字化施工的核心理論，主要包括遙感技術（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS），也就是所謂的“3S”。地理信息系統(tǒng)（GIS）具有存儲、處理、傳輸和顯示海量地理信息或空間數(shù)據(jù)的功能，因而適合用于管理規(guī)模越來越龐大的工程建設系統(tǒng)的信息，在建設工程施工管理中的作用越來越重要。系統(tǒng)仿真技術是以相似性原理、系統(tǒng)工程方法、信息技術以及應用領域相關專業(yè)技術為基礎，以計算機等設備為工具，利用系統(tǒng)模型對真實的或設想的系統(tǒng)進行動態(tài)研究的一門多學科的綜合技術。可視化與虛擬現(xiàn)實技術可以對整個施工現(xiàn)場場景和施工過程進行三維展現(xiàn)，充分挖掘人類視覺獲取信息的潛能，使工程技術人員和決策人員可以最大限度地獲得施工過程的信息，有效地檢驗施工組織設計方案的可行性；用戶也可以進入數(shù)據(jù)本身所在的環(huán)境，通過實時交互修改參數(shù)來對不同施工方案進行比較。多智能體技術具有自主性、分布性、協(xié)調(diào)性，并具有自組織能力、學習能力和推理能力。采用多智能體系統(tǒng)解決施工過程中出現(xiàn)的問題，具有效率高、可靠性強等特點，在解決復雜大系統(tǒng)的問題上具有明顯的優(yōu)勢。

3 民用機場場道建設數(shù)字化施工具體問題探究

3.1 目前場道施工中存在的問題

①工程進度問題體現(xiàn)在施工標段劃分較多、交叉任務多、現(xiàn)場結(jié)合面多、工期緊、協(xié)調(diào)難度大；②工程質(zhì)量問題體現(xiàn)在地質(zhì)復雜、含水量不穩(wěn)定、作業(yè)規(guī)范難統(tǒng)一、返工率高；③監(jiān)管難度大體現(xiàn)在施工規(guī)模大、范圍廣、監(jiān)管不到位；④管理人員不足體現(xiàn)在場道專業(yè)性高，監(jiān)管人員需求大。

3.2 場道數(shù)字化施工管理

數(shù)字化施工應用的相關技術有可視性、模擬性、及時性、可追溯性等幾大特點，在場道施工中的實際應用范圍可根據(jù)業(yè)主的經(jīng)濟狀況及管理水平來決定。業(yè)主單位可以用它來對場道施工進度、質(zhì)量、安全、人員、檔案資料等進行管理。

①進度管理。通過將實際施工情況與施工進度計劃同時在地理信息系統(tǒng)（GIS）中進行可視化展示，形成完整的進度管理閉環(huán)，并且明確責任；通過對現(xiàn)場設備、施工材料的管理為施工進度計劃管理提供保證；實時對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行掌控，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，避免不必要的返工。

②質(zhì)量管理。顛覆質(zhì)量管理模式，以過程管理為主導，保證結(jié)果管理；實時反映現(xiàn)場施工質(zhì)量；嚴控施工、監(jiān)理、第三方檢測單位作業(yè)規(guī)范性，為施工質(zhì)量提供保障；通過視頻監(jiān)控為現(xiàn)場成品保護提供保障。

③安全管理。以信息化的方式展現(xiàn)現(xiàn)場安全管理狀況，實現(xiàn)安全生產(chǎn)過程的可視化動態(tài)管控，提升業(yè)主方項目管理技術水平。

④人員管理。通過信息系統(tǒng)完成監(jiān)理單位、施工單位、勞務班組等人員數(shù)據(jù)錄入，實現(xiàn)工種分類、班組建設、進出場管理等；建立農(nóng)民工工資發(fā)放電子臺賬，使得業(yè)主單位及時掌握農(nóng)民工工資兌現(xiàn)情況，滿足國家農(nóng)民工管理相關要求。

⑤檔案資料管理。對各場道專業(yè)設計圖紙、變更簽證、分項報驗、檢驗批資料等信息進行專業(yè)電子化模型處理和存儲，以便查詢各個施工階段的文檔資料；通過瀏覽器和移動設備隨時隨地瀏覽工程模型，進行相關圖檔的查詢、標記及溝通，從而為現(xiàn)場辦公和跨專業(yè)協(xié)作提供極大的便利；為后期工程管理理論研究提供數(shù)據(jù)支撐。

4 數(shù)字化施工在某機場場道建設中的應用

某機場“數(shù)字化施工”是以新技術、新理念為驅(qū)動，特別是基于新一代信息技術的發(fā)展，在場道建設管理中引入“壓實監(jiān)控系統(tǒng)”、“混凝土振搗監(jiān)控管理系統(tǒng)”、“道面狀況綜合檢測系統(tǒng)”，推動運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術改進場道建設業(yè)務流程，使場道建設成為一個進度管理更有保障，安全管理更有保證，質(zhì)量管理更加可靠，協(xié)同管理智能高效的智慧化管理平臺。

4.1 場道智能壓實監(jiān)控系統(tǒng)

通過在壓路機上安裝機載采集站（車輛數(shù)據(jù)采集）、機載終端（壓路機實時碾壓軌跡展示）、振動傳感器（壓路機振動數(shù)據(jù)采集），將采集的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)通訊技術實時傳輸?shù)较到y(tǒng)后臺，由計算機軟件系統(tǒng)進行加工處理。在碾壓作業(yè)過程中，壓路機手通過車載終端顯示屏可以看到當前的工作狀態(tài)、碾壓情況。如果出現(xiàn)某些區(qū)域沒有壓實到位，壓路機手可以通過顯示屏導航到漏壓區(qū)域，進行補壓；壓路機手也可根據(jù)顯示屏上的碾壓情況圖分辨哪些是欠壓或超壓區(qū)域，在碾壓過程中避開超壓區(qū)域，補壓欠壓區(qū)域。業(yè)主和監(jiān)理、項目經(jīng)理等人員可以通過系統(tǒng)后臺電腦對壓實過程和結(jié)果進行遠程管理，也可以通過手機APP實時查看現(xiàn)場場道地基壓實情況。通過壓實監(jiān)控系統(tǒng)保證施工過程規(guī)范性，減少現(xiàn)場旁站時間，提升工作效率。完成三維建模工作，能夠動態(tài)回放施工過程。

4.2 場道混凝土振搗監(jiān)控管理系統(tǒng)

通過在混凝土聯(lián)合振搗器上安裝機載采集站（振搗器數(shù)據(jù)采集）、機載終端（振搗器實時振搗軌跡展示）、振動傳感器（振搗器振搗數(shù)據(jù)采集），同樣將采集的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)较到y(tǒng)后臺并通過計算機軟件系統(tǒng)進行加工處理。管理人員可通過手機APP或計算機實時查看振搗器振搗的頻率、速度、深度情況，同樣也可以通過圖形的方式展示振搗的質(zhì)量情況，對于漏振或者振搗深度及次數(shù)不達標的系統(tǒng)會及時提示，作業(yè)人員就會根據(jù)提示調(diào)整作業(yè)及修復。同樣通過三維建模工作，完成施工過程動態(tài)回放。

4.3 道面狀況綜合檢測系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過車載設備、傳感器、車載探地設備相結(jié)合，用于場道的道面、道基質(zhì)量缺陷和安全隱患探測，場道各種燈光管線定位，以及鋼筋網(wǎng)布置、傳力桿、拉桿的設置情況的檢測。車載探地設備利用微波雷達探底技術，探測深度在70cm-120cm，實現(xiàn)施工區(qū)域的快速全面檢測。該系統(tǒng)可檢測地下裂紋和密度，可進行全范圍的地下異物探測，實現(xiàn)薄弱區(qū)判斷，為第三方檢測提供數(shù)據(jù)支持。

4.4 場道高清實時監(jiān)控系統(tǒng)

通過在場道的中心位置設置20m左右的攝像機立桿，在立桿上安裝不少于4個高清長鏡頭攝像機，利用有線或無線技術進行視頻流傳輸，同時將監(jiān)控數(shù)據(jù)接入數(shù)字化施工平臺管理系統(tǒng)，便于管理人員實時查看現(xiàn)場施工情況，實時監(jiān)控攪拌站等重點區(qū)域，便于抽查材料及制作工藝。

5 結(jié)語

隨著“四型機場”建設理念的提出與推廣，打造智慧機場勢在必行。發(fā)展智慧，意味著機場建設朝著創(chuàng)新、集約高效、綠色低碳、以人為本的全新模式發(fā)展。數(shù)字化施工在場道施工中的應用是貫穿于整個施工過程中的，它的優(yōu)越性就在于能解決場道工程施工管理中的一系列難題，數(shù)字化施工在場道施工管理中的應用前景一片廣闊。但數(shù)字化施工在具體的項目應用中要結(jié)合場道項目的具體特點，例如根據(jù)場道施工的規(guī)模、地質(zhì)的復雜程度以及當?shù)乜墒┕r間確定是否應用數(shù)字化施工系統(tǒng)。盲目地引入場道數(shù)字化施工，反而會增加施工管理難度，數(shù)字化施工也會失去作用，造成成本增加。認真分析場道工程專業(yè)特點，做好技術上的要求和人員的培訓工作，才能發(fā)揮數(shù)字化施工最大的優(yōu)勢，場道數(shù)字化施工之路才能更加地科學、可靠、有價值。