橋梁工程裝配式智能建造全過程管理研究

張金康

南京市公路事業(yè)發(fā)展中心 江蘇 南京 210000

裝配式建筑在當(dāng)下工程施工中十分常見，為提升其施工質(zhì)量，工程人員需要結(jié)合智能技術(shù)對(duì)裝配式施工全過程進(jìn)行管理[1]。智能建造全過程管理具有精細(xì)化管理理念，其能夠融合裝配式部件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工等全過程，對(duì)切實(shí)提升橋梁工程裝配式智能建造質(zhì)量意義明顯。

1 橋梁工程裝配式智能建造全過程管理理念

1.1 管理模式設(shè)計(jì)

橋梁工程裝配式智能建造管理需要以精細(xì)化管理為核心，進(jìn)而通過BIM技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)理念實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑施工全過程的智能管理。

從橋梁工程裝配式智能建造全過程管理模式來(lái)講，其貫穿于裝配式橋梁工程全生命周期。從裝配式橋梁工程設(shè)計(jì)工作來(lái)講，為確保裝配式橋梁施工及后續(xù)工作的高效開展，設(shè)計(jì)人員需要前往現(xiàn)場(chǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與地理位置進(jìn)行考量，以此設(shè)計(jì)更加科學(xué)、具有針對(duì)性的裝配式橋梁方案。從裝配式橋梁工程配件生產(chǎn)來(lái)講，配件生產(chǎn)尺寸需要保障精準(zhǔn)性，且部件質(zhì)量需要保障，裝配式橋梁工程設(shè)計(jì)方案對(duì)配件生產(chǎn)工作具有重要價(jià)值，因此構(gòu)配件生產(chǎn)需要對(duì)構(gòu)建質(zhì)量進(jìn)行保障。從裝配式橋梁工程構(gòu)配件運(yùn)輸來(lái)講，受運(yùn)輸途徑與運(yùn)輸環(huán)境的影響，運(yùn)輸過程中存在構(gòu)建損壞風(fēng)險(xiǎn)，智能化技術(shù)能夠?qū)\(yùn)輸路線進(jìn)行模擬以幫助運(yùn)輸人員對(duì)最佳運(yùn)輸路線進(jìn)行選擇[2]。從裝配式橋梁工程構(gòu)建安裝來(lái)講，吊裝安裝需要BIM等技術(shù)的應(yīng)用，以對(duì)吊裝高度、施工進(jìn)度等進(jìn)行科學(xué)控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工過程的精細(xì)化管理。

為確保以上裝配式橋梁工程智能建造全過程的有效管理，需要建立全過程信息化管理平臺(tái)，已實(shí)現(xiàn)各部門工作流程的有效監(jiān)管，并對(duì)各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄。對(duì)裝配式橋梁工程項(xiàng)目來(lái)講，大量的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)能夠?yàn)槠湎嚓P(guān)工作的開展提供契機(jī)，這也是發(fā)現(xiàn)施工問題、提升管理工作質(zhì)量的主要途徑。

1.2 裝配式橋梁工程智能建造全過程管理架構(gòu)

裝配式橋梁工程智能建造全過程管理架構(gòu)主要是依托信息化技術(shù)的應(yīng)用所實(shí)現(xiàn)的。從理論上來(lái)講，管理架構(gòu)應(yīng)當(dāng)為技術(shù)層、資源層與應(yīng)用層。技術(shù)層主要各類信息化技術(shù)的應(yīng)用，及其技術(shù)應(yīng)用下數(shù)據(jù)的智能獲取[3]。資源層主要是對(duì)各類數(shù)據(jù)資源進(jìn)行存儲(chǔ)與調(diào)取。應(yīng)用層主要以裝配式建筑施工為主，跟隨施工流程提供信息化數(shù)據(jù)與系統(tǒng)應(yīng)用需求。

各層級(jí)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)需要技術(shù)人員不斷進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)的完善性，使其為裝配式橋梁工程智能建造全過程管理提供幫助。

2 裝配式橋梁工程智能建造全過程管理研究

2.1 基于BIM技術(shù)的裝配式橋梁工程設(shè)計(jì)管理

裝配式橋梁工程施工需要以全面、科學(xué)的設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，BIM技術(shù)作為建筑信息模型，其能夠?yàn)檠b配式橋梁工程設(shè)計(jì)工作提供便利。利用建筑信息平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)平臺(tái)內(nèi)坐標(biāo)、單位等對(duì)裝配式橋梁工程模型進(jìn)行構(gòu)建。利用BIM技術(shù)對(duì)裝配式橋梁工程模型進(jìn)行構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)方案的直觀化體現(xiàn)，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、提升橋梁工程設(shè)計(jì)科學(xué)性具有重要價(jià)值。

另外BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多方信息協(xié)同，根據(jù)BIM技術(shù)平臺(tái)中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)共享功能，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)ㄖこ态F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)等變更信息內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)掌握，這對(duì)提升裝配式橋梁工程設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要價(jià)值。另外建筑信息模型自身具有較強(qiáng)的智能化特點(diǎn)，其能夠幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案中數(shù)據(jù)應(yīng)用科學(xué)性進(jìn)行辨別，以提升設(shè)計(jì)工作質(zhì)量[4]。

BIM技術(shù)能夠幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行深化研究。受限于裝配式橋梁工程與常規(guī)混凝土工程設(shè)計(jì)的差異性，裝配式橋梁工程更加具有復(fù)雜性。設(shè)計(jì)人員可采用BIM技術(shù)仿真功能對(duì)設(shè)計(jì)方案科學(xué)性進(jìn)行研究，進(jìn)而直觀的對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而借助技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的科學(xué)性。

2.2 基于BIM與CAM技術(shù)的構(gòu)件生產(chǎn)設(shè)計(jì)管理

信息化構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)的構(gòu)建。在進(jìn)行橋梁工程預(yù)制構(gòu)配件的生產(chǎn)過程中，需要結(jié)合BIM、CAM技術(shù)構(gòu)建信息化生產(chǎn)管理系統(tǒng)。信息化生產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠獨(dú)對(duì)各類預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)量與數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，借助信息化預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)，工作人員能夠?qū)︻A(yù)制構(gòu)件的施工建材數(shù)量、生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)流程等信息進(jìn)行及時(shí)的了解。對(duì)提升預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)流程管理效率與質(zhì)量具有重要價(jià)值。

構(gòu)建CAM模型。借助CAM模型預(yù)制構(gòu)件能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建，對(duì)幫助裝配式橋梁預(yù)制配件的生產(chǎn)十分重要。利用CAM模型裝配式預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化與智能化。傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)模型與工廠生產(chǎn)線之間存在生產(chǎn)瓶頸，CAM模型的構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)工廠中央店控制系統(tǒng)對(duì)模型數(shù)據(jù)的識(shí)別與提取，對(duì)增強(qiáng)裝配式橋梁預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量具有重要價(jià)值[5]。加工設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(PLC)自動(dòng)識(shí)別構(gòu)件加工所需數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的數(shù)字化、智能化加工生產(chǎn)。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸過程的管理。在進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)運(yùn)輸時(shí)，運(yùn)送預(yù)制構(gòu)件的車輛信息能夠利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)追蹤。車輛內(nèi)置定位信息系統(tǒng)，在運(yùn)輸過程中，車輛信息及其運(yùn)輸路徑能夠在信息化平臺(tái)中得以凸顯，對(duì)掌握預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸效率具有重要價(jià)值。另外構(gòu)件運(yùn)輸過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)預(yù)制構(gòu)件信息的追蹤查詢，對(duì)明確運(yùn)輸工程中各項(xiàng)工作責(zé)任與義務(wù)，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)輸路線的優(yōu)化具有重要價(jià)值。

2.3 基于BIM技術(shù)的信息化吊裝管理

依托BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)吊裝工作的信息化管理。依托于BIM技術(shù)，吊裝人員可對(duì)實(shí)際施工材料及預(yù)制構(gòu)件數(shù)量、建材堆放區(qū)域等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化監(jiān)管。BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)裝配式橋梁工程設(shè)計(jì)圖的構(gòu)建，依靠三維可視化模型，施工人員在進(jìn)行吊裝施工的過程中，能夠?qū)︻A(yù)制構(gòu)件的安裝順序進(jìn)行明確，對(duì)節(jié)省吊裝時(shí)間、提升吊裝工作效率具有重要意義。同時(shí)對(duì)于工程施工人員來(lái)講，BIM技術(shù)模型的應(yīng)用能夠?qū)Φ跹b人員施工質(zhì)量與吊裝技術(shù)提供引導(dǎo)。

實(shí)現(xiàn)吊裝技術(shù)的最優(yōu)選擇。BIM技術(shù)理念下仿真系統(tǒng)模型的構(gòu)建能夠?qū)Φ跹b技術(shù)的選擇進(jìn)行模擬，進(jìn)而幫助技術(shù)人員選擇更加科學(xué)的吊裝技術(shù)，以提升吊裝工作進(jìn)展。吊裝技術(shù)決定著施工進(jìn)度與施工質(zhì)量，因此吊裝技術(shù)的選擇十分重要。利用BIM技術(shù)仿真系統(tǒng)，技術(shù)人員能夠?qū)Ω黝惖跹b技術(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，以此對(duì)吊裝技術(shù)的最優(yōu)選擇進(jìn)行明確。吊裝技術(shù)下吊裝質(zhì)量決定著吊裝成本與工期，為減少成本投入與工期延長(zhǎng)，吊裝工作的開展應(yīng)當(dāng)結(jié)合BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)吊裝技術(shù)的選擇。

吊裝成本管理。施工階段，將施工進(jìn)度計(jì)劃、目標(biāo)造價(jià)與BIM模型相關(guān)聯(lián)，形成可視化的4D/5D模型。結(jié)合基于BIM的構(gòu)件編碼體系，與施工進(jìn)度計(jì)劃相對(duì)接，動(dòng)態(tài)模擬施工變化過程，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度高效管理?；贐IM模型計(jì)算和預(yù)測(cè)所需資金、勞動(dòng)力、材料、機(jī)械使用情況，與實(shí)際消耗成本進(jìn)行對(duì)比分析，促進(jìn)橋梁工程裝配式建造實(shí)現(xiàn)精細(xì)化成本管理。

2.4 基于BIM及物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)維管理

日常維護(hù)管理。在裝配式橋梁工程項(xiàng)目交付使用之后，基于BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，工程人員能夠?qū)蛄汗こ炭臻g進(jìn)行定位，并對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，以此提升日常橋梁維護(hù)工作效率。在此工作中，數(shù)據(jù)化日常維護(hù)管理主要是由于安防監(jiān)控管理內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的。在三維模型中添加橋梁主要受理點(diǎn)信息，以對(duì)橋梁使用日常數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁使用情況的管理。

設(shè)備維護(hù)管理。在施工過程中，BIM模型數(shù)據(jù)在不斷變更，通過運(yùn)維平臺(tái)變更數(shù)據(jù)能夠得以及時(shí)更新，這對(duì)橋梁工程日常使用情況的監(jiān)測(cè)具有重要價(jià)值[6]。通過選擇不同路段，查看設(shè)備的基本情況，瀏覽設(shè)備的相關(guān)信息，包括設(shè)備的BIM模型參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)以及設(shè)備維修情況等，更好地進(jìn)行設(shè)備維修保護(hù)工作，提升設(shè)備維保的工作效率和信息完整度。

工程病害巡檢。工程病害巡檢工作需要借助北斗定位及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，北斗定位具有精準(zhǔn)性，其能夠?qū)Ξa(chǎn)生病害的橋梁進(jìn)行精準(zhǔn)定位，有利于工作巡檢人員工作質(zhì)量與工作效率的提升。巡檢人員能夠及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員反饋，匯總分析病害信息，及時(shí)給出行之有效的橋梁維修養(yǎng)護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)橋梁工程病害巡檢工作的高效開展。

3 結(jié)束語(yǔ)

橋梁工程裝配式智能建造全過程管理是當(dāng)下裝配式建筑工作的主要發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)階段各類智能化技術(shù)不斷融入裝配式工程的全過程管理工作中，但相關(guān)工作技術(shù)理念仍然難以滿足裝配式建筑工程使用需求。裝配式橋梁工程在橋梁工程中的應(yīng)用具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)地位，其能夠有效減少施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境破壞與噪聲污染，因此這一工程理念在現(xiàn)階段工程施工中廣泛應(yīng)用。受限于智能建造全過程管理體系的應(yīng)用實(shí)踐，智能建造全過程管理仍然具備較強(qiáng)的理論性，在實(shí)際使用過程中仍然需要不斷對(duì)技術(shù)理念與應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。