智能化施工技術在城市快速路建設中的應用探析

【摘要】基于當前智能化施工技術水平的提高及應用場景的拓展，文章對智能化施工技術在城市快速路中的應用進行了研究。通過對智能化施工技術概念的闡述及其重要性的分析，結合華東某市城市快速路工程的建設，對智能化施工技術應用場景進行了詳細介紹。研究結果表明，采用智能化施工技術在施工周期、施工效率、成本控制、質量控制及環(huán)境效益等方面均取得了顯著的效果。

【關鍵詞】智能化；施工技術；城市快速路

【中圖分類號】TU17 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2025）01-0031-03

0 引言

城市快速路作為緩解城市交通擁堵、提高城市交通效率的重要基礎設施，完善的城市快速路系統(tǒng)對于緩解交通擁堵、提升交通效率具有至關重要的作用[1-2]。然而，城市快速路的建設往往面臨著施工環(huán)境復雜、施工周期長、施工質量要求高等挑戰(zhàn)，為了應對這些挑戰(zhàn)，智能化施工技術應運而生。智能化施工技術通過集成先進的信息技術、自動化技術和人工智能技術，實現(xiàn)施工過程的智能化管理和自動化操作，極大地提高了施工效率和質量，降低了施工成本和安全風險[3]。本文闡述了智能化施工技術的概念，分析了智能化施工技術在現(xiàn)代城市快速路建設中的重要性。以某城市快速路的建設為例，在實踐中運用智能化施工技術，驗證其有效性。

1 智能化施工技術

1.1 智能化施工技術概念

智能化施工技術是指在建筑施工過程中，應用現(xiàn)代信息技術、自動化技術、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進技術手段，以提高施工效率、降低成本、保障施工安全、提升工程質量為目的的一系列技術和方法[4]。狹義上，智能化施工技術是指施工階段的智能化技術。廣義上，智能化施工技術包括了施工階段全過程，還包括了施工圖設計、施工管理等各環(huán)節(jié)。通過采用智能化施工技術，可以顯著提高建筑施工的自動化、信息化和智能化水平，還可以降低施工成本、縮短施工周期、提高工程質量及保障施工安全，智能化的施工技術是建筑工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

1.2 智能化施工技術重要性

隨著信息化技術的不斷進步，智能化施工技術在建筑工程及市政工程中的應用逐步增加，智能化施工技術的應用也越來越受到建設單位及施工企業(yè)的重視[5-6]。與此同時，在技術開發(fā)方面，智能化施工技術的應用面也逐步拓展，從傳統(tǒng)基于BIM技術的施工圖設計，到當前施工階段的應用，智能化施工技術正滲透至施工及管理領域的方方面面，在提高施工效率、提升工程質量及降低安全風險等方面發(fā)揮著重要作用。首先，智能化的施工管理可以實現(xiàn)施工過程的自動化控制，減少人力投入，節(jié)省人力成本，同時提高施工的準確性和速度，并及時發(fā)現(xiàn)施工問題，提出解決措施，提高施工效率。其次，智能化施工技術可以監(jiān)測施工過程中的各項數(shù)據(jù)，確保施工質量符合標準要求，提高工程質量。最后，智能化施工技術能夠實時監(jiān)測施工現(xiàn)場的安全狀況，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患和不規(guī)范行為，有效降低安全事故的發(fā)生概率[7]。

2 項目分析

2.1 城市快速路項目概況

某城市快速路工程總長度8.123 km，設計時速80～100 km。采用城市高架與地面道路相結合的方式，其中市區(qū)范圍內(nèi)采用城市高架。在現(xiàn)有城市主干路上新建3.870 km高架橋以及部分跨線橋，高架橋梁寬度26 m，雙向四車道，地面道路總長度4.253 km，路基寬度34.3 m，兩側分布有5 m寬非機動車道及5～8 m寬綠化帶。

工程共分為4個施工標段、2個設計標段。采用EPC發(fā)包模式，合同總價7.331億元?？偨ㄔO工期761 d，工期較短，且項目的復雜程度、施工工期及建筑規(guī)模在區(qū)域內(nèi)為首次。因此在立項初期，建設單位及當?shù)亟ㄔO主管部門要求施工單位在施工過程中，采用傳統(tǒng)施工方法與智能化施工技術相結合的方式進行施工，并對施工過程中的信息采集資料采取全程電子化的方式，以便后期的質量檢查。

2.2 智能化施工技術的應用

2.2.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）和三維建模技術

工程部分路段分布在市中心地段，且位于現(xiàn)狀城市主干路中及城市建筑物周邊。原城市主干路已運行約15年，有較多管線且分布極為雜亂，建設場地的建筑物、交通流對新建高架快速路影響較大。地理信息系統(tǒng)（GIS）與三維建模技術是城市規(guī)劃、建筑設計、環(huán)境管理等領域的重要工具，GIS技術能夠捕獲、存儲、分析、管理和呈現(xiàn)地理數(shù)據(jù)。三維建模技術能夠創(chuàng)建精確的三維模型，將兩者結合可以提供更加直觀和詳細的空間信息。在項目規(guī)模設計及施工場地布置初期，施工單位及設計單位通過三維建模技術可以創(chuàng)建精確的街道及市政道路模型，指導城市高架道路、線路的選型及施工場地的布置。GIS技術可以提供城市快速路周邊的地理信息，如地形、地貌、周邊建筑物等，指導施工圖設計，在施工階段結合BIM技術實現(xiàn)城市快速路建設過程的精細化、智能化的管理，避免對周圍環(huán)境造成破壞。

項目中Ⅲ標及Ⅳ標位于市中心，采用地理信息系統(tǒng)（GIS）和三維建模技術后，能夠克服城市快速路周邊環(huán)境復雜、地下管線雜亂的問題。雖然前期費用較高，但從整體上來講，采用地理信息系統(tǒng)（GIS）和三維建模技術為施工及設計提供了強大的空間數(shù)據(jù)分析及可視化工具，提高了施工效率、縮短施工工期及優(yōu)化工程造價。

2.2.2 基于BIM技術的模塊化施工方法

城市快速路工程分為4個主要標段進行規(guī)?；┕?。其中2個標段工程量主要為地面道路及地面橋梁，其余2個標段工程量以高架橋梁為主。由于城市快速路的建設規(guī)模較大，傳統(tǒng)的施工方法需要時間較長，特別是對于高架橋梁標段。傳統(tǒng)的高架橋梁施工方法首先需要施工樁基礎，其次安裝橋墩、橋臺、支座系統(tǒng)等構件，然后再進行橋面結構施工，施工步驟較多且技術難度較大。因此，工程建設采用BIM技術將橋梁工程分為若干模塊，通過對模塊預制化可行性分析，將橋面結構采用預制構件的形式，提前預制后運送至施工現(xiàn)場，結合自動化吊裝設備進行現(xiàn)場安裝，顯著縮短施工工期。同時，通過BIM技術模塊化的施工方法，將高架橋梁的施工步驟分解為若干細化步驟，并通過模擬施工優(yōu)化高架橋梁的施工流程，從而減少了不必要的等待及工期延誤的情況。基于BIM技術的構件模塊化分解，如圖1所示。

2.2.3 智能化監(jiān)控系統(tǒng)

近些年，智能化監(jiān)控系統(tǒng)在建筑工程及市政工程領域獲得了較為廣泛的應用。傳統(tǒng)的智能化監(jiān)控方式以視頻監(jiān)控為主。隨著智能傳感器技術的發(fā)展，現(xiàn)代化的智能監(jiān)控方式發(fā)生了巨大的改變，溫度監(jiān)控、噪聲監(jiān)控、應力及應變監(jiān)控等現(xiàn)代化的監(jiān)控方式使得工程建設的過程更為透明化。智能化監(jiān)控系統(tǒng)主要應用在土方工程智能化施工、工程進度管理與資源調(diào)度、揚塵污染管控等方面。

道路工程的施工涉及大量的土方工程，通過空天地一體化監(jiān)測技術，實現(xiàn)云平臺、指揮邊、機械端一體化的智能施工服務平臺。在智能化平臺上，可以進行工程基礎信息管理、無人機三維實景建模及土方量的自動化測量與計算，使得土方量的計算更加快速、準確，同時也提高了施工管理的效率和質量。

城市快速路工程施工涉及的專業(yè)內(nèi)容、施工原材料等較為復雜，智能施工平臺可以對工程進度進行智能預測和資源的優(yōu)化調(diào)度。在工程中，將施工各階段的人力資源、施工機械及施工材料指標錄入智能化平臺內(nèi)，通過人工智能工程管理進度系統(tǒng)，實現(xiàn)了工程建設全周期的動態(tài)調(diào)整與優(yōu)化。智能化平臺可以根據(jù)現(xiàn)場施工進度，智能分配施工資源及人力資源，顯著提高了施工效率及資源利用率。

項目建設過程中，在智能化平臺集成了噪聲及揚塵傳感器，利用物聯(lián)網(wǎng)技術，構建“物聯(lián)網(wǎng)+智慧工地”，實現(xiàn)了揚塵檢測、車輛沖洗抓拍、噪聲檢測、裸土覆蓋監(jiān)控、視頻監(jiān)控等功能，強化了揚塵環(huán)保等方面的監(jiān)管。由于施工場地位于城區(qū)范圍內(nèi)，通過空氣傳感器實時監(jiān)測施工區(qū)域內(nèi)PM2.5、PM10指數(shù)，并與當?shù)乜諝庵笜诉M行對比分析，一旦超出預設閾值，自動化噴淋系統(tǒng)將進行降塵處理，提高揚塵控制效率。揚塵及噪聲傳感器如圖2所示。

2.3 智能化施工技術應用效果分析

通過智能化施工技術的推廣與應用，項目的整體施工周期、施工質量及安全管理質量得到了明顯提升，取得了較好的應用效果。項目結束后，通過對各標段的總結與概況，從施工周期、施工效率、成本控制、質量控制、環(huán)境效益等方面對智能化施工技術的綜合效益進行分析，如表1所示。

由表1可知，城市快速路工程施工過程中采用智能化施工技術，在施工周期、施工效率、成本控制、質量控制及環(huán)境效益等方面均取得了較好的效果。通過與傳統(tǒng)的施工技術相比，智能化施工技術在前期的投入較大，需要購置智能化施工技術所需要的設備，引進智能化施工技術管理人才。從長期效益看：①智能化施工技術在施工過程中通過建筑材料控制、施工周期優(yōu)化等措施，節(jié)省了工程施工成本，可以收回前期投資成本；②通過智能化施工技術的進一步推廣與應用，逐步提升企業(yè)智能化施工水平，不僅有助于施工企業(yè)提升施工質量、降低施工成本，提高企業(yè)的利潤率，還有助于施工企業(yè)提升品牌形象及影響力。

3 結語

智能化施工技術在城市快速路建設中的應用具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，是推動建筑行業(yè)向智能化、自動化發(fā)展的重要力量。智能化施工技術通過集成現(xiàn)代信息技術、自動化技術和人工智能等先進技術，有效提高了施工效率、降低了成本、保障了施工安全，并提升了工程質量。盡管智能化施工技術的初期投入較大，但從長遠來看，通過優(yōu)化施工周期、提高材料利用率和機械利用率等措施，能夠有效節(jié)省工程施工成本，回收前期投資，并提升企業(yè)的利潤率和品牌形象。

參考文獻

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[作者簡介]張智蔚（1969—），男，南京人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：交通運輸工程道路與橋梁。