道路橋梁施工材料的信息化管理與應(yīng)用

摘要：隨著大橋、特大橋數(shù)量爆發(fā)式增長(zhǎng)，材料浪費(fèi)及工期問(wèn)題頻發(fā)。信息化技術(shù)的應(yīng)用可以有效改善此類問(wèn)題。文章采用案例研究法，基于信息化技術(shù)在具體項(xiàng)目的融合路徑，對(duì)二維碼、BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹，研究發(fā)現(xiàn)信息化技術(shù)在施工各個(gè)環(huán)節(jié)都可以有效提升施工質(zhì)量和效率。文章旨在為后續(xù)道路橋梁施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：BIM；道路橋梁施工；信息化；工程管理；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：U415.1；U445.1" " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " "文章編號(hào)：1674-0688（2024）12-0069-04

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，道路橋梁等基建也迎來(lái)爆發(fā)式發(fā)展，特大橋、大橋數(shù)量迅速增加，信息化技術(shù)逐漸融入道路橋梁工程管理中［1］。相關(guān)課題一直是學(xué)者們的研究熱點(diǎn)，例如：朱詳炬等［2］指出，BIM（建筑信息模型）與GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)的結(jié)合在道路橋梁施工材料管理方面提供了全新的數(shù)據(jù)支持，驗(yàn)證了數(shù)字化平臺(tái)在優(yōu)化施工方案和降低材料浪費(fèi)等方面的顯著成效；黃建云［3］的研究表明，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)記錄材料的使用情況有效提升了橋梁材料的有效追溯能力；邵雪軍等［4］以南通市橋梁群運(yùn)維平臺(tái)為例，展示了信息化管理在橋梁材料維護(hù)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，指出該平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析功能有效減少了對(duì)人工管理的依賴；陸維［5］基于“數(shù)字化+物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)開發(fā)了橋梁施工管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了材料管理和質(zhì)量監(jiān)控等環(huán)節(jié)的智能化優(yōu)化。我國(guó)在橋梁施工材料信息化管理方面已經(jīng)取得了一定的成果，在前人研究的基礎(chǔ)上，本文通過(guò)分析二維碼、BIM、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在某道路橋梁施工項(xiàng)目中的具體融合路徑，旨在豐富各種技術(shù)融合落地路徑的研究，為我國(guó)道路橋梁施工信息化發(fā)展提供參考。

1 項(xiàng)目概況與施工材料信息化管理技術(shù)的應(yīng)用

1.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于某高速公路段，共分為3個(gè)標(biāo)段。其中Ⅰ標(biāo)段全長(zhǎng)20.2 km，標(biāo)段包括大橋1座、中橋3座、小橋5座。主橋跨徑231.3 m，為預(yù)應(yīng)力混凝土塔梁墩固結(jié)體系多索面斜拉橋。主梁多采用連續(xù)箱梁形式，以提高整體剛度和承載能力。斜拉橋結(jié)構(gòu)剛度大，經(jīng)濟(jì)性好。橋面以上塔高47.1 m，塔柱采用矩形截面，橫橋向?qū)挾葹?.6 m，順橋向塔身寬度為5～9 m。 斜拉索采用環(huán)氧涂層高強(qiáng)度鋼絞線。

1.2 施工材料的信息化管理應(yīng)用

本項(xiàng)目涉及多類建筑材料的管理與使用。材料進(jìn)場(chǎng)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸及使用的全流程管理至關(guān)重要。項(xiàng)目規(guī)模較大且材料種類繁多，傳統(tǒng)的管理方式難以確保數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)和透明。因此，引入多項(xiàng)信息化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)材料管理的精細(xì)化和高效化。

信息化技術(shù)可以在各個(gè)階段妥善做好物料儲(chǔ)備，既避免物料不足，也防止過(guò)多剩余。本項(xiàng)目主橋施工采用預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)吊裝安裝方式。在主橋的物料管理中引入二維碼、BIM、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)。前期通過(guò)二維碼技術(shù)對(duì)各個(gè)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行編碼［6］，保證原材料的制作過(guò)程透明及現(xiàn)場(chǎng)物料管理信息化系統(tǒng)末端搭建。同時(shí)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合做好信息化集成與控制，通過(guò)BIM技術(shù)加強(qiáng)材料的采購(gòu)、出入庫(kù)和現(xiàn)場(chǎng)耗用等工作環(huán)節(jié)的管理［7］，為項(xiàng)目決策提供依據(jù)。

1.3 項(xiàng)目前期準(zhǔn)備

1.3.1 二維碼數(shù)據(jù)庫(kù)搭建

二維碼技術(shù)主要用于材料的入庫(kù)、出庫(kù)和追蹤管理。需要對(duì)預(yù)制構(gòu)件廠家進(jìn)行交底及要求，出廠前將預(yù)制構(gòu)件的產(chǎn)品信息、加工信息、質(zhì)檢信息等錄入二維碼管理平臺(tái)，生成并打印出二維信息追溯碼，貼在相應(yīng)的材料上，形成材料其本身特殊的身份證明。

每批次材料進(jìn)場(chǎng)后均生成唯一對(duì)應(yīng)的二維碼標(biāo)簽，包含材料名稱、數(shù)量、規(guī)格、進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、存儲(chǔ)位置等關(guān)鍵信息。在施工過(guò)程中，工作人員通過(guò)掃描二維碼即可獲取材料的實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)了材料狀態(tài)的快速查驗(yàn)和追蹤，避免了傳統(tǒng)管理中手動(dòng)記錄的煩瑣與易錯(cuò)，提高了材料管理的精準(zhǔn)度和效率。

1.3.2 BIM技術(shù)模型搭建

BIM模型在前期階段介入內(nèi)容主要包括模型建立及維護(hù)、材料策劃和方案論證方面。傳統(tǒng)管理模式下項(xiàng)目在施工材料質(zhì)量管理和進(jìn)度管理方面重視程度不夠，并且無(wú)法全面把控。BIM技術(shù)可以將建筑構(gòu)件和項(xiàng)目進(jìn)度、成本等數(shù)據(jù)集成展示。

預(yù)制構(gòu)件廠要登錄Web端創(chuàng)建新項(xiàng)目，并添加賬號(hào)進(jìn)入項(xiàng)目列表共享項(xiàng)目。同時(shí)，通過(guò)BIM技術(shù)同步分樓層、分專業(yè)上傳模型，并設(shè)置二維碼物料跟蹤模板，進(jìn)行賬號(hào)權(quán)限設(shè)置，由管理員統(tǒng)一管理。使用插件端將BIM模型輕量化處理、整合上傳。通過(guò)PC端選擇單構(gòu)件或組構(gòu)件，根據(jù)構(gòu)件類型及分類編碼生成二維碼，添加所需信息，打印成貼紙形式。制定施工計(jì)劃并存儲(chǔ)在監(jiān)控平臺(tái)上，監(jiān)控平臺(tái)生成派工單，打印操作證，并分派給相關(guān)的施工人員。

BIM模型搭建如圖1所示，通過(guò)將材料信息集成到BIM模型中，管理人員能夠在三維模型中實(shí)時(shí)查看材料的存儲(chǔ)位置和使用情況。

本項(xiàng)目中的每種材料在BIM模型中都有對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)信息，結(jié)合二維碼項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了材料的可視化展示和狀態(tài)實(shí)時(shí)更新。這種集成應(yīng)用極大地提升了材料管理的透明度。

1.3.3 物聯(lián)網(wǎng)末端傳感器搭建

為了確保材料在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程中的安全和質(zhì)量，本項(xiàng)目引入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)控。在前期準(zhǔn)備階段，要在材料倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域和運(yùn)輸設(shè)備上安裝溫濕度傳感器和振動(dòng)監(jiān)測(cè)器。

2 信息化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程與實(shí)施成效

2.1 二維碼技術(shù)的應(yīng)用

二維碼技術(shù)顯著提升了材料信息的追蹤與管理效率［6］。通過(guò)為每一批次材料生成唯一的二維碼，項(xiàng)目管理人員能夠在材料入庫(kù)、出庫(kù)及使用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的信息記錄和狀態(tài)監(jiān)控。實(shí)施過(guò)程中，要先進(jìn)行二維碼讀取及檢查并進(jìn)行施工準(zhǔn)備，然后在出廠、運(yùn)輸和到貨后進(jìn)行跟蹤，項(xiàng)目要同步進(jìn)行資料管理二維碼。

在施工過(guò)程中，任何批次材料的使用情況都可以通過(guò)掃描二維碼輕松追溯。這對(duì)于加強(qiáng)材料質(zhì)量控制和項(xiàng)目的整體透明度具有重要意義。在施工過(guò)程中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)材料質(zhì)量問(wèn)題，項(xiàng)目管理人員都可以迅速找到有質(zhì)量問(wèn)題的材料并追蹤相關(guān)信息。

2.1.1 二維碼讀取

施工人員通過(guò)二維碼掃描裝置掃描包含施工人員信息和施工計(jì)劃信息的二維碼，從二維碼中讀取對(duì)應(yīng)的施工人員信息和施工計(jì)劃信息，施工人員按照施工計(jì)劃中的信息領(lǐng)取材料和施工設(shè)備，進(jìn)行施工準(zhǔn)備。

2.1.2 物料全過(guò)程追蹤

在物料上粘貼對(duì)應(yīng)的二維碼標(biāo)識(shí)，并通過(guò)系統(tǒng)移動(dòng)端App掃描后才出廠。項(xiàng)目物資設(shè)備部門接收物料時(shí)利用二維碼掃描入庫(kù)，系統(tǒng)信息實(shí)時(shí)反饋給工程部、構(gòu)件廠等用戶，工程部監(jiān)控物料使用狀態(tài)并合理組織施工。

2.1.3 資料管理二維碼

在構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)或施工流程中，先確定構(gòu)件在模型中的精確位置，然后將與此工程相關(guān)的各類附件（包括圖片、表單、視頻等）與二維碼進(jìn)行綁定。這樣便可以通過(guò)掃描二維碼，便捷地獲取相關(guān)信息，以輔助技術(shù)管理、質(zhì)量監(jiān)控及安全管理等多方面工作。

2.1.4 智能化施工管理

結(jié)合BIM技術(shù)與二維碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)異形構(gòu)件物料跟蹤及施工安裝，提高施工效率［7］，將建筑構(gòu)件信息二維碼化，使建筑中的所有構(gòu)件具有唯一身份，通過(guò)質(zhì)量安全App管理平臺(tái)在手機(jī)端即可獲悉該構(gòu)件的材質(zhì)、位置、檢查、驗(yàn)收等關(guān)鍵信息。

2.2 BIM技術(shù)對(duì)施工材料管理的優(yōu)化作用

利用BIM技術(shù)可以建立材料倉(cāng)庫(kù)，從傳統(tǒng)的Excel文檔和簽字接收方式向智能化轉(zhuǎn)型。數(shù)字化管理方式對(duì)材料的加工運(yùn)輸采購(gòu)過(guò)程進(jìn)行把控，對(duì)材料進(jìn)行編碼，通過(guò)掃描領(lǐng)用，材料領(lǐng)取時(shí)間、用量實(shí)時(shí)自動(dòng)更新，大大強(qiáng)化了建筑材料在采購(gòu)、運(yùn)輸和加工過(guò)程中的監(jiān)控管理。

BIM技術(shù)在道路橋梁施工材料管理中的應(yīng)用，為項(xiàng)目帶來(lái)了顯著的優(yōu)化效果。通過(guò)建立三維模型，BIM將材料信息與施工流程緊密結(jié)合，使得材料的使用和管理更加直觀和高效。每種材料的屬性、數(shù)量和位置都可以在模型中清晰顯示，項(xiàng)目管理人員能夠一目了然地掌握整個(gè)施工過(guò)程中的材料狀況。

在本項(xiàng)目中，BIM技術(shù)為管理人員提供了實(shí)時(shí)更新的材料信息。當(dāng)材料入庫(kù)、使用或出庫(kù)時(shí)，相關(guān)信息會(huì)立即反映在BIM模型中。這種實(shí)時(shí)性確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，避免了因信息滯后導(dǎo)致的施工問(wèn)題。管理人員不再需要依賴紙質(zhì)記錄或分散的數(shù)據(jù)而是可以直接通過(guò)BIM模型獲取最新的材料信息。

材料的可視化管理也是BIM技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)。通過(guò)三維模型，項(xiàng)目管理人員能夠在施工前清晰了解材料的空間分布和使用方式。這種可視化效果幫助施工人員更好地理解施工方案。模型中預(yù)設(shè)的材料清單與實(shí)際使用情況的對(duì)比能夠?qū)崟r(shí)反映材料的庫(kù)存狀態(tài)，從而為后續(xù)的材料采購(gòu)和管理提供依據(jù)。

BIM技術(shù)還促進(jìn)了各專業(yè)間的協(xié)同工作。在一個(gè)綜合的BIM環(huán)境中，設(shè)計(jì)、施工等各專業(yè)的管理人員能夠在同一平臺(tái)上共享信息，實(shí)時(shí)交流，及時(shí)調(diào)整方案。不同專業(yè)的人員可以在模型中共同查看材料使用情況并提前發(fā)現(xiàn)潛在的沖突和問(wèn)題。

項(xiàng)目實(shí)施的反饋顯示，BIM技術(shù)的應(yīng)用使得材料管理的效率提升了40%。在減少材料浪費(fèi)的同時(shí)確保了施工質(zhì)量。通過(guò)精準(zhǔn)的材料管理，項(xiàng)目管理人員在成本控制上取得了良好的效果。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)在材料存儲(chǔ)運(yùn)輸中的安全保障

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)采集數(shù)據(jù)接入示意圖如圖2所示，將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至信息化管理系統(tǒng)。當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常情況時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，從而有效保障了材料質(zhì)量。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在道路橋梁施工材料的存儲(chǔ)與運(yùn)輸中發(fā)揮了重要的安全保障作用。通過(guò)在材料存儲(chǔ)區(qū)和運(yùn)輸設(shè)備上安裝傳感器，項(xiàng)目能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控環(huán)境條件，如溫度、濕度和震動(dòng)等。這樣的監(jiān)測(cè)手段確保了材料在整個(gè)存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程中的安全性。

在材料存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)傳感器持續(xù)監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的溫濕度以確保材料存儲(chǔ)環(huán)境符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于一些對(duì)環(huán)境敏感的材料，環(huán)境條件的微小變化都可能影響其性能和安全。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能夠在發(fā)生異常時(shí)立即發(fā)出警報(bào)，管理人員可迅速采取措施。

運(yùn)輸過(guò)程中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用。車輛上安裝的GPS和傳感器能夠?qū)崟r(shí)追蹤材料的位置和運(yùn)輸狀態(tài)。如果在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)現(xiàn)溫度或濕度超出安全范圍，系統(tǒng)會(huì)立即通知相關(guān)人員進(jìn)行處理。這種動(dòng)態(tài)監(jiān)控大大降低了材料在運(yùn)輸過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)。

在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，項(xiàng)目管理人員對(duì)材料安全的管理能力得到了顯著提升。數(shù)據(jù)分析顯示運(yùn)輸過(guò)程中材料損壞的概率降低了50%，有效減少了因材料問(wèn)題導(dǎo)致的施工延誤。這種安全保障不僅確保了材料的完整性，也提升了項(xiàng)目整體的執(zhí)行效率。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使得材料管理從被動(dòng)響應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)監(jiān)控。通過(guò)數(shù)字化手段，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)娜姹O(jiān)控，確保了在整個(gè)施工過(guò)程中材料的安全與合規(guī)。這樣的技術(shù)保障為道路橋梁施工的順利推進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文分析了二維碼技術(shù)、BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及信息化管理系統(tǒng)在具體項(xiàng)目中的融合路徑。研究發(fā)現(xiàn)，這些技術(shù)的融合顯著提升了材料管理效率并增強(qiáng)了施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性和透明度。二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)了便捷的材料追溯；BIM技術(shù)通過(guò)可視化模型促進(jìn)了高效協(xié)作；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)確保了材料存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)陌踩?。本文主要?cè)重于材料信息化管理的集成落地應(yīng)用，未深入探討材料使用情況的實(shí)時(shí)反饋和動(dòng)態(tài)更新機(jī)制。下一步研究可以重點(diǎn)關(guān)注反饋機(jī)制的構(gòu)建，以便從多方面保障信息化管理效率。

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【作者簡(jiǎn)介】朱思明，女，廣西博白人，本科，工程師，研究方向：道路橋梁施工材料的信息化管理與應(yīng)用。

【引用本文】朱思明.道路橋梁施工材料的信息化管理與應(yīng)用［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2024（12）：69-72.