橋梁工程施工質(zhì)量智能化管理的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定

江宇清，肖鑫

(1.貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000；2.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院)

中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展使得橋梁建設(shè)正以前所未有的規(guī)模和速度在各地展開，隨著各地屢屢出現(xiàn)在建橋梁坍塌和服役橋梁倒塌的惡性事故，橋梁施工質(zhì)量問題成為公眾關(guān)心的熱門議題。橋梁施工質(zhì)量受到項目實施環(huán)境、施工團隊、施工技術(shù)、進場原料等眾多因素的影響。在橋梁施工建設(shè)過程中，能否加強質(zhì)量控制，遵守施工規(guī)范，直接關(guān)系到橋梁建成后的性能，倘若出現(xiàn)質(zhì)量問題，會給橋梁后期使用埋下安全隱患，進而影響整條道路通行能力以及運營績效，甚至危害到公眾的生命安全。

橋梁施工質(zhì)量監(jiān)管是項目管理中的重要工作，優(yōu)質(zhì)的施工質(zhì)量源自對各個施工環(huán)節(jié)的全方位管控。橋梁施工涉及到的數(shù)據(jù)類別眾多，信息量巨大，部分施工環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集低效低能，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)難以保持一致性，數(shù)據(jù)匯總時存在重疊現(xiàn)象，這給橋梁施工質(zhì)量智能化管理設(shè)置了多重障礙，使得“智慧工地”的推廣工作舉步維艱。同時，當(dāng)前對于橋梁施工過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，其處理方式多種多樣，有的是自動化數(shù)據(jù)歸納，有的是通過人工的方式進行數(shù)據(jù)歸納，由此進一步提高了質(zhì)量監(jiān)管難度。施工企業(yè)極有可能對原始數(shù)據(jù)進行加工，從而逃避本該承擔(dān)的質(zhì)量責(zé)任。即便是施工機械自帶的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)，由于施工過程先天會受到各種外在因素的不利影響，也會在一定程度上使許多虛假數(shù)據(jù)混雜其中。要解決上述難題，首要在于加快橋梁工程施工質(zhì)量智能化管理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，為橋梁工程施工質(zhì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生、存儲、交換奠定堅實的基礎(chǔ)。統(tǒng)一數(shù)據(jù)口徑，既能實現(xiàn)優(yōu)化查詢，又便于進一步挖掘數(shù)據(jù)。在確保數(shù)據(jù)一致性標(biāo)準(zhǔn)(數(shù)據(jù)設(shè)計、數(shù)據(jù)命名、數(shù)據(jù)使用和數(shù)據(jù)屬性的一致性)的基礎(chǔ)上，提升質(zhì)量智能化管理平臺的完整性和準(zhǔn)確性。

1 橋梁工程施工質(zhì)量數(shù)據(jù)的基本編碼

作為描述和表示信息的工具，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性、可控制性以及可校驗性成為其保證信息交換、處理和共享的重要先決條件。該目標(biāo)的實現(xiàn)依靠數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，即以數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)化對象，包括數(shù)據(jù)產(chǎn)品、數(shù)據(jù)過程、數(shù)據(jù)服務(wù)等，找到實現(xiàn)數(shù)據(jù)活動或概念達到最佳狀態(tài)的路徑，并且形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以便優(yōu)化提高工作效率，避免重復(fù)勞動。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定的目的在于為橋梁工程施工各個環(huán)節(jié)間采集到的不同數(shù)據(jù)整合提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和促進數(shù)據(jù)的共享。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性主要包含兩層含義:① 各數(shù)據(jù)在進行信息編碼時需遵循一致性，即確定數(shù)據(jù)本身的標(biāo)準(zhǔn)，如此利于數(shù)據(jù)在智能化監(jiān)控系統(tǒng)與智能化管理平臺間的流轉(zhuǎn)和有效利用；② 梳理對橋梁工程施工質(zhì)量及安全影響較大的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，即建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，如此利于政府質(zhì)監(jiān)部門對橋梁工程施工質(zhì)量的全過程閉合監(jiān)管。確保數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性是實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的基本前提，是頂層設(shè)計成功應(yīng)用的重要保障。

橋梁工程施工質(zhì)量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的編制需要一個統(tǒng)一的框架結(jié)構(gòu)和原則:① 要符合橋梁工程施工的生產(chǎn)特點及其項目所處現(xiàn)場環(huán)境的數(shù)據(jù)特質(zhì)，在廣泛的數(shù)據(jù)種類和龐大的數(shù)據(jù)數(shù)量中收集共性特征;② 最大限度減少橋梁工程施工質(zhì)量數(shù)據(jù)的冗余，增強所采集到的數(shù)據(jù)的實用性和方便性;③ 充分滿足擴展需要，在整體架構(gòu)設(shè)計時應(yīng)充分考慮到未來橋梁工程施工質(zhì)量數(shù)據(jù)的擴展需要;④ 充分借鑒國內(nèi)外先進的工程施工質(zhì)量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行擴展來編制具有橋梁專業(yè)領(lǐng)域特色的質(zhì)量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn);⑤ 不要試圖把全部的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)一次做完，應(yīng)該分步制定標(biāo)準(zhǔn);⑥ 標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)靠強迫命令推廣，而應(yīng)對其加以宣傳。

作為公路建設(shè)的重要組成部分，橋梁工程在建造過程中的參建單位眾多，為實現(xiàn)質(zhì)量管理智能化平臺及相關(guān)智能化監(jiān)控系統(tǒng)接入平臺后的規(guī)范化管理，有必要對單位編碼的設(shè)計規(guī)范要求進行約定。數(shù)據(jù)編碼主要有3種方法：十進制編碼法、順序法、分組編碼法。

(1)十進制編碼方法：首先對編碼對象進行分類，并編以若干位十進制代碼；其次將各大類細分為幾小類，并編以若干位十進制代碼；最后依次類推，直至不再分類為止。

(2)順序編碼法：按照對象出現(xiàn)順序，從小到大，或者從大到小，進行按序編碼。該方法簡單，代碼較短。但這種代碼缺乏邏輯基礎(chǔ)，新數(shù)據(jù)只能追加到最后，刪除數(shù)據(jù)會產(chǎn)生空碼，所以此法一般只用作為其他分類編碼后細分類的一種手段。

(3)分組編碼法：一種在順序編碼基礎(chǔ)上進行改動的方法，也需要從頭開始，但會在每批同類型數(shù)據(jù)后為新數(shù)據(jù)留有余量。

該文采用分組編碼法，項目編碼由項目類型編號(橋梁主體工程、路面工程、特種設(shè)備)、單位名稱拼音縮寫(單位工程名稱、合同段號、項目名稱)、施工地點拼音縮寫及所屬級別(分別為：001、002、003三個級別)組成。其中項目類別編號規(guī)范見表1，施工單位所屬級別的編碼規(guī)范見圖1。

例如：BRI01GYYZKJPXGS001，其中“BRI01”代表項目類型編號，“GYYZKJ”代表單位名稱拼音縮寫，“PXGS”代表施工地點拼音縮寫，“001”代表施工單位所屬級別。

2 橋梁工程施工質(zhì)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)確立

該文以橋梁主體工程為例來說明橋梁工程質(zhì)量管理智能化平臺的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)如何確立。橋梁主體工程是指包含橋梁基礎(chǔ)、墩臺、梁段等在內(nèi)的混凝土工程，因此橋梁主體工程質(zhì)量管理智能化平臺的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要是指混凝土由原材料配比、混凝土生產(chǎn)、運輸、澆筑、養(yǎng)護至構(gòu)件質(zhì)量形成全過程的相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，目的是實現(xiàn)質(zhì)量形成的可追溯功能，技術(shù)目標(biāo)是實現(xiàn)“混凝土原材料在進入拌和樓前按一定的頻次、分批次上傳相關(guān)試驗檢測數(shù)據(jù)，自混凝土生產(chǎn)完成開始，則需實現(xiàn)由出場、運輸、進場、澆筑、養(yǎng)護至構(gòu)件質(zhì)量形成全過程中所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)的自動采集、實時上傳功能”。因此，在制定橋梁主體工程質(zhì)量管理智能化平臺數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)以“自動采集、實時上傳、質(zhì)量形成鏈條閉合”為原則，并保證數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性和統(tǒng)一性。

橋梁工程施工質(zhì)量智能化管理的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)核心是：基于統(tǒng)一規(guī)范的邏輯數(shù)據(jù)模型，在業(yè)界建設(shè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有機共享和協(xié)同。為實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)共享的標(biāo)準(zhǔn)化處理流程，系統(tǒng)需要通過規(guī)范化的數(shù)據(jù)項定義指標(biāo)口徑范圍，對相關(guān)部門在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方面的不同需求進行協(xié)調(diào)，并在各管理類應(yīng)用主題的實施過程中采用統(tǒng)一規(guī)劃、分步驟實施的策略。

研究數(shù)據(jù)源(目標(biāo)單位數(shù)據(jù)庫)數(shù)據(jù)模型首先需要抓取采集元數(shù)據(jù)；其次分析其在數(shù)據(jù)源中所對應(yīng)的數(shù)據(jù)；最后將其整合以執(zhí)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)填充、數(shù)據(jù)格式翻譯、審查數(shù)據(jù)完整性、研究數(shù)據(jù)日志審計。數(shù)據(jù)清洗是指對數(shù)據(jù)進行合法性、合理性檢查，清理無效數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)填充是指根據(jù)用戶所定義的數(shù)據(jù)以及填充規(guī)則對缺失值進行合理估計，確保數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)格式翻譯是指根據(jù)數(shù)據(jù)之間的映射關(guān)系轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式。研究數(shù)據(jù)安全傳輸是指加密所導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，并使用安全隔離網(wǎng)閘技術(shù)聯(lián)通目標(biāo)和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)；加密網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，安全地將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心；解密數(shù)據(jù)并導(dǎo)入。審查數(shù)據(jù)完整性是指對原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與完整性進行校驗與對比。研究數(shù)據(jù)日志審計是指對通過行政事業(yè)單位采取的數(shù)據(jù)進行安全審計，以增加數(shù)據(jù)具體明細呈現(xiàn)的透明度。

2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符命名規(guī)定

為確保所制定的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性強、通用性好，根據(jù)交通部就高速公路信息化建設(shè)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，首先確定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)本身的標(biāo)準(zhǔn)，即各數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識符命名規(guī)定及數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)等。命名數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符時，應(yīng)遵循以下規(guī)定：

(1)標(biāo)識符遵循唯一性。

(2)標(biāo)識符編碼由英文字母、下劃線、數(shù)字構(gòu)成，首字符必須為英文字母。

(3)標(biāo)識符是中文名稱關(guān)鍵詞的英文翻譯，可采用英文譯名的縮寫命名。

(4)關(guān)鍵詞英文翻譯的排序需根據(jù)其中文名稱排列順序，關(guān)鍵詞之間的分隔使用下劃線。

(5)標(biāo)識符采用英文譯名縮寫命名時，單詞縮寫主要遵循以下規(guī)則：① 優(yōu)先使用英文關(guān)鍵詞的標(biāo)準(zhǔn)縮寫；② 對于無標(biāo)準(zhǔn)縮寫的英文關(guān)鍵詞，應(yīng)取單詞第一個音節(jié)，省略輔音之后部分；③ 倘若英文譯名縮寫相同，應(yīng)參考壓縮字母法等常用縮寫方法。

(6)相同的實體和實體特征在要素類表、關(guān)系類表、屬性類表中采用一致標(biāo)識。

2.2 重難點分析

在橋梁主體工程質(zhì)量管理智能化平臺數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，重難點主要是“混凝土原材料在進入拌和樓前按一定的頻次、分批次上傳相關(guān)試驗檢測數(shù)據(jù)，自混凝土生產(chǎn)完成開始，則需實現(xiàn)由出場、運輸、進場、澆筑、養(yǎng)護至構(gòu)件質(zhì)量形成全過程中所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)的自動采集、實時上傳功能”這一技術(shù)目標(biāo)的實現(xiàn)，其中又以當(dāng)混凝土由攪拌站運輸至梁場或橋梁墩臺時如何實現(xiàn)所運輸混凝土與相應(yīng)梁段編號或墩臺編號相對應(yīng)最為突出。

以混凝土由攪拌站運輸至梁場為例，考慮實現(xiàn)混凝土與梁段編號一一對應(yīng)的技術(shù)方案主要有3種：

(1)混凝土罐車粘貼電子標(biāo)簽，梁場混凝土澆筑現(xiàn)場安裝掃碼槍。通過采用梁場混凝土澆筑現(xiàn)場實時對混凝土罐車進行掃碼的方式，力圖實現(xiàn)混凝土與梁段編號的一一對應(yīng)功能。但此種方案的弊端是：選用有線連接掃碼槍的方式，掃碼距離有限，信號質(zhì)量不佳；若選用無線連接掃碼槍的方式，雖可有效提升掃碼距離，但信號質(zhì)量更得不到保證，難于確保實效。此方案具有成本低、易操作的優(yōu)點，其缺點主要體現(xiàn)在需人工進行操作。應(yīng)用此技術(shù)方案時，可使用手機的NFC功能，利用RFID電子芯片掃描的形式實現(xiàn)混凝土與梁段編號的一一對應(yīng)。

(2)通過對混凝土罐車GPS的定位，結(jié)合事先對各高速公路梁場位置和預(yù)制臺座的坐標(biāo)采集，實現(xiàn)混凝土與梁段編號的一一對應(yīng)。此技術(shù)方案的優(yōu)點在于可通過混凝土罐車與梁段澆筑位置的對應(yīng)實現(xiàn)混凝土與梁段編號的一一對應(yīng)，全過程無需人工操作；缺點在于方案實施前期需進行環(huán)境勘測，結(jié)合基本環(huán)境地形圖，構(gòu)建建設(shè)規(guī)劃圖，以便實現(xiàn)后期GPS定位。

(3)通過在梁場澆筑現(xiàn)場安裝運輸車輛視頻識別裝置的方式實現(xiàn)混凝土與梁場的一一對應(yīng)。此種方案中的視頻識別裝置僅能對進入梁段澆筑現(xiàn)場的運輸車輛進行識別，無需人工操作，但難以實現(xiàn)混凝土與梁段編號的一一對應(yīng)。

以上3種技術(shù)方案技術(shù)特點各不相同，研究在綜合考慮各實施方案的技術(shù)可行性(即所制定的實施方案應(yīng)技術(shù)可行、可靠，可有效規(guī)避上述3種方案中談到的技術(shù)弊端)、經(jīng)濟合理性(即所制定的實施方案成本不宜過高，避免施工單位主觀上產(chǎn)生抵觸情緒，影響方案的實施效用)和業(yè)務(wù)流程匹配性(即所制定的實施方案應(yīng)與當(dāng)前的相關(guān)業(yè)務(wù)流程相匹配)的基礎(chǔ)上，選定技術(shù)方案1作為主要實施方案。

3 以預(yù)應(yīng)力T梁預(yù)制施工為例梳理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

考慮到預(yù)應(yīng)力T梁預(yù)制施工的復(fù)雜性和全面性，該文以其為例梳理高速公路橋梁主體工程質(zhì)量管理智能化平臺數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。從原材料進廠至預(yù)應(yīng)力T梁預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量形成，主要可分為混凝土的生產(chǎn)、運輸、現(xiàn)場澆筑與養(yǎng)護共4個階段。通過分別對混凝土的生產(chǎn)過程(圖2)和現(xiàn)場澆筑過程進行分析，梳理得出對高速公路橋梁主體工程質(zhì)量影響較大的關(guān)鍵數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場澆筑過程施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→制作、安裝鋼筋和橡膠管→安裝模板→澆灌混凝土、養(yǎng)護→拆模板并繼續(xù)養(yǎng)護→初張→終張→孔道壓漿→梁體封端→梁體檢驗合格→吊裝使用。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)當(dāng)前開發(fā)應(yīng)用較為成熟的各橋梁主體工程施工智能化監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合上述數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定的目的、技術(shù)目標(biāo)和制定原則，選定從拌和站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，拌和站生產(chǎn)數(shù)據(jù)，試驗機混凝土數(shù)據(jù)，預(yù)應(yīng)力張拉數(shù)據(jù)，孔道壓漿數(shù)據(jù)等5個方面制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，具體如下：① 拌和站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如表2所示；② 拌和站生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如表3所示；③ 試驗機混凝土數(shù)據(jù)，如表4所示；④ 預(yù)應(yīng)力張拉數(shù)據(jù)，如表5所示；⑤ 孔道壓漿數(shù)據(jù)，如表6所示。

圖2 混凝土生產(chǎn)工藝流程圖

表2 拌和站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表3 拌和站生產(chǎn)數(shù)據(jù)

表4 試驗機混凝土數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

橋梁工程作為極為重要的構(gòu)造物，其質(zhì)量好壞事關(guān)公眾的健康、安全。隨著工程監(jiān)理和政府監(jiān)管的不斷升級，橋梁工程施工質(zhì)量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)幾何級數(shù)增長，業(yè)主和政府工程質(zhì)量監(jiān)督部門的需求也在不斷多樣化，借助于橋梁工程施工質(zhì)量數(shù)據(jù)建立質(zhì)量智能化管理平臺的需求也愈來愈強。國外的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)已取得長足發(fā)展與廣泛運用，相比之下，中國橋梁工程施工質(zhì)量智能化管理的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)才剛剛起步，如果不能“大力促進業(yè)務(wù)協(xié)同和資源共享，實現(xiàn)從效率到效能、從分散到集約、從封閉到開放的三個轉(zhuǎn)變”，將會嚴(yán)重阻礙推行“智能質(zhì)監(jiān)”、推廣“智慧工地”的改革步伐。只有事先確立良好的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，才能保障橋梁施工質(zhì)量數(shù)據(jù)共享的更新頻率和準(zhǔn)確性，推動共享朝標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的方向發(fā)展。

表5 預(yù)應(yīng)力張拉數(shù)據(jù)

表6 孔道壓漿數(shù)據(jù)