智慧化集成技術(shù)在公路工程的應(yīng)用

摘要 為大力推動BIM技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)設(shè)計階段、施工階段中的應(yīng)用，推動基于智能設(shè)計、數(shù)字施工、數(shù)字交付的公路智能建造，該文借助BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)（IOT）、大數(shù)據(jù)、云計算實現(xiàn)了高速公路建設(shè)過程二維管理向三維數(shù)字化管理的蛻變，實現(xiàn)了管理過程三維可視化、流程自動化和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化。

關(guān)鍵詞 智慧化集成技術(shù)；公路工程；工程應(yīng)用

中圖分類號 U412 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）21-0124-03

0 引言

傳統(tǒng)的高速公路基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維方式在數(shù)字化設(shè)施上并不適用，主要面臨著如下問題：高速公路數(shù)字化設(shè)備類型多，運(yùn)維人員學(xué)習(xí)成本高，維護(hù)工作易出錯；傳統(tǒng)采用人工巡檢的方式易錯漏，處理問題響應(yīng)慢，容易引發(fā)事故；設(shè)備故障類型繁多，傳統(tǒng)依靠經(jīng)驗處理隱患多；各設(shè)備維護(hù)相互獨(dú)立封閉，且數(shù)據(jù)不互通，無法有效綜合分析。綜上所述，智慧化集成技術(shù)的應(yīng)用是必要的。

1 智慧化集成技術(shù)

智能化集成技術(shù)是將不同功能的建筑智能化技術(shù)，通過統(tǒng)一的信息平臺實現(xiàn)集成，以形成具體信息匯集、資源共享及優(yōu)化管理等綜合功能的技術(shù)。利用地理信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、三維建模技術(shù)手段，構(gòu)建起支持多層級管理需求的一體化的綜合管控平臺。平臺對各類監(jiān)控設(shè)備設(shè)施的感知、監(jiān)控、采集能力進(jìn)行整體構(gòu)建，對數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)共享的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行統(tǒng)一制定，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集成統(tǒng)一和規(guī)范化[1-3]。

2 智慧化集成技術(shù)在公路工程設(shè)計、施工、運(yùn)營方面的應(yīng)用

2.1 智慧化集成技術(shù)在公路工程設(shè)計方面的應(yīng)用

該文自主研發(fā)全自動選線技術(shù)，基于多種約束條件的公路線路縱斷面的自動設(shè)計方法、公路線路縱斷面的自動優(yōu)化方法，實現(xiàn)了新線和既有線的縱斷面自動設(shè)計和優(yōu)化，實現(xiàn)了平、縱設(shè)計規(guī)范的自動檢查。全自動設(shè)計、自動擬合平曲線、自動拉坡、自動建立三維模型、自動算量、自動計算工程造價、自動進(jìn)行多方案對比，海量數(shù)據(jù)全部儲存到云端，實現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)共享，提高了設(shè)計效率，從而全面形成公路工程全壽命周期服務(wù)的集成信息技術(shù)共享工作平臺。

2.2 智慧化集成技術(shù)在公路工程施工方面的應(yīng)用

2.2.1 BIM+GIS技術(shù)助力橋梁隧道工程

利用三維模型進(jìn)行對隧道洞口布置優(yōu)化，輔助洞口結(jié)構(gòu)形式選擇，實現(xiàn)洞口“零開挖”進(jìn)洞。橋隧連接處施工工法可視化交底，利用BIM+GIS技術(shù)對施工方案進(jìn)行推演，利用工序動畫解讀樞紐施工全流程，提早暴露橋隧連接處施工中可能存在的問題并用以指導(dǎo)后期的工程施工。

2.2.2 公路BIM數(shù)字孿生三維可視化系統(tǒng)

對公路完成數(shù)字化模型交付，開發(fā)道路BIM自動建模系統(tǒng)，確保翻模與設(shè)計完全一致，形成各階段對項目有價值的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。全線數(shù)字化模型交付在該項目推廣自主研發(fā)的電子沙盤系統(tǒng)，實景三維真實還原大場景，通過在模型中快速定位，可以實現(xiàn)可控風(fēng)險最小化，利用BIM模型提高運(yùn)維管理，能夠改變傳統(tǒng)粗放型管理模式，實現(xiàn)精細(xì)化管理。

2.3 智慧化集成技術(shù)在公路工程運(yùn)營方面的應(yīng)用

（1）全面及可定制的監(jiān)控指標(biāo)

監(jiān)控全面涵蓋高速公路數(shù)字化設(shè)施設(shè)備及業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)，極大降低運(yùn)維人工成本，甚至達(dá)到無人值守的目標(biāo)。通過對設(shè)備故障、業(yè)務(wù)進(jìn)程故障設(shè)定緊急自愈方案，在故障發(fā)生時由系統(tǒng)自動分析，自動化操作故障處理及功能恢復(fù)，減少了人工投入。

（2）故障分級預(yù)警與快速定位

構(gòu)建故障分級體系，分級通知，通過調(diào)用郵件、釘釘、短信和微信等對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行告警。監(jiān)控的精細(xì)度高，可快速定位問題，縮短故障解決時間。

（3）一體化可擴(kuò)充設(shè)備

通過容器化技術(shù)，將各維護(hù)組件進(jìn)行整合，集成包含智慧監(jiān)控、日志分析、堡壘機(jī)、IP資產(chǎn)管理等多個功能模塊的運(yùn)維一體機(jī)，簡易配置即可使用，極大節(jié)約運(yùn)維系統(tǒng)采購及維護(hù)成本。

3 智慧化集成技術(shù)在公路工程施工方面的具體應(yīng)用

3.1 技術(shù)管理

（1）圖紙復(fù)核：在施工圖下發(fā)后，項目部組織專業(yè)技術(shù)人員按照既定表格認(rèn)真進(jìn)行圖紙復(fù)核，查缺補(bǔ)漏并進(jìn)行工程數(shù)量的計算和統(tǒng)計，在此基礎(chǔ)上完成清單工程量的復(fù)核和上報。

（2）施工放樣：根據(jù)設(shè)計單位提供的導(dǎo)線控制點(diǎn)，由專業(yè)測量人員進(jìn)行導(dǎo)線和高程的復(fù)核，滿足要求后根據(jù)構(gòu)造物情況進(jìn)行控制點(diǎn)加密并對控制點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，避免施工過程中損壞，同時上報總監(jiān)辦批復(fù)。在構(gòu)造物施工中，采取雙人復(fù)核制，避免人為疏忽造成測量放樣出現(xiàn)錯誤。

（3）設(shè)計變更：施工過程中認(rèn)真研究業(yè)主的變更管理辦法等相關(guān)文件要求，制定設(shè)計變更管理指導(dǎo)書，充分理解隧道圍巖變更長度、土石比例變化、樁基長度等方面的數(shù)據(jù)要求，結(jié)合工程實際情況提請變更建議書。同時須及時統(tǒng)計、上報隱蔽工程存在的樁基地質(zhì)變化、隧道圍巖變化、防排水順接變化等方面的變更，及時和設(shè)計單位溝通，完善變更手續(xù)。

（4）資料管理：根據(jù)業(yè)主要求，結(jié)合OA辦公平臺，各職能部室對口管理，從公文收發(fā)、傳閱、落實、反饋，到歸檔管理，基本實現(xiàn)無紙化辦公。對內(nèi)業(yè)資料要及時進(jìn)行分部分項劃分并上報批復(fù)，同時根據(jù)工程進(jìn)度，由施工員、質(zhì)檢員通過手機(jī)App操作，同步完成各工序的上報和檢測驗收以及內(nèi)業(yè)資料的上傳等工作，施工過程中按照業(yè)主安排，充分利用資料管理軟件，全部實現(xiàn)電子化資料管理。

3.2 材料管理

（1）招標(biāo)采購成本控制：對本項目所在地的料源進(jìn)行考察，以最低限價進(jìn)行招標(biāo)，降低材料采購成本。

（2）采購材料質(zhì)量監(jiān)控：原材料進(jìn)場嚴(yán)格按照“車車檢”制度執(zhí)行，必須“三證”等資料齊全，進(jìn)場時必須先行接受檢驗，經(jīng)檢驗合格后方可進(jìn)場使用。未經(jīng)檢驗的不得使用，嚴(yán)禁使用檢驗不合格以及不符合合同約定的材料。特種材料應(yīng)做到按批量進(jìn)行抽檢，杜絕不合格產(chǎn)品進(jìn)入場地，減少材料進(jìn)場成本。

（3）材料結(jié)算管控：材料進(jìn)出場均經(jīng)過物料系統(tǒng)進(jìn)行驗收出入庫，采取限額領(lǐng)料。結(jié)算日清月結(jié)，及時分析材料節(jié)超原因，調(diào)整施工組織，降低材料損耗，節(jié)約材料使用成本，獲取最大化利潤。

（4）小型材料和小型機(jī)具由協(xié)作隊伍自行解決。

3.3 物料系統(tǒng)的使用

物料系統(tǒng)對工程建設(shè)項目中所用的砂、石、水泥、鋼筋、外加劑等各種原材料進(jìn)行有效的管理。從材料的進(jìn)場登記（進(jìn)場日期、批次、廠家、數(shù)量、存放位置等），到材料的指標(biāo)檢測情況，再到材料的使用登記（使用日期、批次、廠家、數(shù)量、使用工程部位等）進(jìn)行有效的管控。實現(xiàn)從材料進(jìn)場、檢測、使用等各環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程追蹤溯源。

（1）材料進(jìn)場

對進(jìn)場的粗集料、細(xì)集料、水泥、鋼筋、粉煤灰、外加劑等原材料進(jìn)行登記管理，通過軟硬件結(jié)合的方式，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)和過磅軟件進(jìn)行集成；稱重原始數(shù)據(jù)采集實時上傳、影像視頻及照片與稱重數(shù)據(jù)一一對應(yīng)；從材料入場的源頭，進(jìn)行收料全過程的監(jiān)控。進(jìn)場材料信息包括進(jìn)場日期、批次、廠家、數(shù)量、存放位置等。

（2）材料檢測

系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的檢測頻率對每一批次進(jìn)場的材料自動計算出檢測次數(shù)，檢測狀態(tài)分為待檢、已檢，檢測結(jié)果分為合格與不合格，支持查看每批次材料檢測的試驗檢測報告。材料檢測項目及要求見表1。

（3）材料使用

對檢測合格的原材料如粗集料、細(xì)集料、水泥、鋼筋、粉煤灰、外加劑等各種原材料的消耗進(jìn)行登記管理，通過物料系統(tǒng)實現(xiàn)物料報料、領(lǐng)料通知、發(fā)料確認(rèn)任務(wù)自動流轉(zhuǎn)，提高工程部、資產(chǎn)材料部、領(lǐng)料單位三方協(xié)作效率，領(lǐng)料指定到工程部位，聯(lián)動成本管理系統(tǒng)，將材料消耗與進(jìn)度、成本自動進(jìn)行關(guān)聯(lián)，對現(xiàn)場材料實現(xiàn)精細(xì)化管理。使用信息包括使用日期、批次、廠家、數(shù)量、使用工程部位等。

4 結(jié)束語

綜上所述，智慧化集成技術(shù)可應(yīng)用在公路工程設(shè)計、施工、運(yùn)營等方面，智慧化集成技術(shù)在公路工程應(yīng)用時要加強(qiáng)技術(shù)人員對施工規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)，定期組織培訓(xùn)，通過考試的形式核定學(xué)習(xí)效果。

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