信息化技術在橋梁預制裝配施工管理中的應用

張阿晉

上海建工集團工程研究總院 上海 201114

1 工程背景

上海市北橫通道新建工程規模宏大，貫穿上海長寧、普陀、靜安、虹口及楊浦等5個行政區，全線工程涉及盾構法隧道、高架道路、立交改造、地下面道路擴容等內容，施工范圍均為上海中心鬧市區域，其中北虹路立交、天目路立交均采用高架橋梁預制裝配施工工藝。由于工程建設須跨越現狀中環線、南北高架及蘇州河的關鍵節點，故施工組織難度非常大，且預制構件數量眾多（以北虹立交區段為例，預制立柱約153根、空心板梁及箱梁163片）、質量大（以北虹立交區段為例，質量最大的預制墩柱為95 t，預制蓋梁最大質量為68.4 t，預制混凝土小箱梁最大質量為140 t），大型吊裝施工安全風險隱患多。同時，由于部分預制墩柱高達30 m，故需創新性采用雙節或多節立柱高空拼裝等新型施工工藝，工程施工管理面臨著很大挑戰。

2 工程管理重點及難點分析

1）項目地處上海城市核心區，具有人口高度密集、建（構）筑物眾多、市政管線縱橫交錯、交通流量巨大等特點，施工組織及協調難度高。

2）項目線路長、工點分散，傳統工程管理手段無法實現全面覆蓋，工程管理盲點多。

3）工程體量大，涉及眾多專業交叉施工，工程信息量巨大，人工手動采集覆蓋面小，后期處理難度大。

4）工程項目以預制構件吊裝為主，現場大型吊裝機械種類較多，如80 t汽車吊、160 t汽車吊、250 t履帶吊、400 t履帶吊等。同時，由于施工現場作業人員較多，存在眾多安全隱患，工程安全管理難度高。

5）相較于預制裝配式建筑，橋梁預制構件質量非常大，對于現場吊裝機械性能、吊裝工藝及操作人員水平要求非常高，尤其是各工種之間的協調配合難度非常大。

6）項目參與方眾多，如業主、監理、總承包及其他項目參與方等，傳統紙質報表或文件溝通效率低，信息管理滯后，協同化管理不足。

7）傳統工程管理理念根深蒂固，較注重于即時工況管理，由于其缺乏系統性、全局性信息，故無法針對實際工況進行前期預測，提前預警，項目智能化管控技術推廣應用勢在必行。

為了進一步推動城市核心區高架橋梁預制裝配施工工藝，在深入分析傳統工程施工管理模式諸多弊端的基礎上，依托信息化技術的發展成果，本工程將大力推廣應用新型信息化管理模式及管理手段，為城市核心區高架橋梁預制裝配施工工藝及產業化迭代升級提供強有力的技術保障。

3 信息化管理技術實施方案要點

在人口密集、建筑物眾多、市政管線星羅棋布的城市核心區進行高架橋梁預制裝配施工，若依舊采用傳統粗放型管理模式和管理手段，必然面臨著諸多管理難題，嚴重影響工程建設的整體質量，直接或間接導致了諸多的工程施工安全風險隱患。考慮到本工程地處上海城市核心區，面臨著諸如周邊環境異常復雜、施工期交通組織難度大、建設參與方多、信息交互量大；新型施工工藝難度大、環境控制要求高；施工環境苛刻、施工場地有限；關鍵工程節點施工籌劃復雜等重大難題。若采用傳統工程管理模式及手段，則必然存在著有效管理覆蓋面小，問題響應及反饋路徑冗長、時間滯后，信息化、可視化、智能化監管手段缺失等瓶頸問題，嚴重影響工程建設的整體質量，甚至決定了工程建設的可行性。

因此，本工程圍繞著國家全面實施信息化技術發展戰略，在數字建造、智能建造、項目管理、技術管理及施工控制等方面進行積極探索研究，擬采用新型信息化手段：工程數據自動化采集、傳輸及處理系統，現場可視化實時管理系統，施工協同化管理平臺及安全風險智能化管控系統等，對既有傳統施工工藝及組織管理模式進行優化，摒棄傳統工程管理的諸多弊端，通過工程管理的全面信息化覆蓋，提升項目的信息化管理水平[1-2]。

4 工程應用探索

4.1 施工數據自動化管理系統應用

由于本工程承臺質量較大，不具備工廠化預制現場吊裝條件，因此仍采用現場基坑開挖、坑內現場澆筑施工工藝。由于承臺混凝土澆筑施工體量大、內外溫差高等原因容易引起混凝土開裂，因此采用大體積混凝土自動測溫系統進行混凝土內外溫度的實時監控。同時為了減少工程施工對周邊環境的擾動影響，在施工過程中，周邊環境及工程結構變形數據監測均采用自動化數據采集、傳輸及處理系統（圖1），以保證數據傳輸的高效性和準確性，為工程施工決策提供依據。

圖1 工程項目綜合管理系統

4.2 施工現場可視化監控系統應用

本工程可視化監控系統采用IPC（網絡攝像機）/手機端＋NVR（網絡硬盤錄像機）式的純數字視頻監控模式。該模式基于發展成熟且無處不在的IP網絡實現系統部署。該系統具有監控點位不受地域限制、施工簡單快速、布線成本低廉、網絡傳輸自由、圖紙質量無損等特點。可視化監控系統主要包括4個組成部分：前臺視頻監控系統、數據傳輸系統、后臺實時監控及顯示系統、后臺存儲系統等。通過可視化動態管理系統具有的視頻實時監控功能，可實現異機同屏顯示、前段監控點遠程控制及分組自動輪巡功能、全局范圍內所有信息的集中檢索、錄像文件點播、暫停、快放、慢放、單幀步進和備份等功能及不同權限的分級管理等。

北橫通道現有可視化管理系統可實現包括指揮部（圖2）、項目工點、現場作業人員手持終端（圖3）在內的多級安全管控，不僅有利于工程各級管理人員對各個項目施工現場的實時安全管控，而且可以配合政府管理部門及項目周邊居民做好安全監管及工程影響的安撫與反饋工作。

圖2 工程指揮部及項目工點實時監控中心

4.3 施工協同化管理平臺應用

傳統項目管理以紙為載體，層次多、效率低、費用高，極易因信息交流溝通失誤而造成重大損失。在信息高速膨脹的今天，大型工程管理必須充分利用信息化技術，建立統一的數據交流平臺，實現項目數據的實時、準確收集，以便管理者根據所采集的信息及時匯總分析，為項目決策提供可靠依據。

通過協同管理平臺的建立，實現各級管理者及現場作業人員信息的有效溝通，保證項目建設過程信息的透明度。北橫通道新建工程在管理過程中率先提出了無紙化管理要求，采用工程項目綜合管理系統（圖4）實現了技術方案從編制到審批的全過程無紙化管理，大大提高了技術方案的分級流轉、審批效率。

圖3 可視化系統手持客戶端

圖4 工程項目綜合管理系統

同時，北橫通道新建工程將采用全生命周期BIM應用，充分發揮BIM技術在輔助設計、數據共享、虛擬施工、安全運維等全過程的信息管理優勢。如在施工管理階段，依據北虹路立交裝配施工特點，將BIM技術與射頻識別（簡稱RFID）相結合，及時將信息傳遞給BIM模型，進行實際與計劃偏差的校準，實現預制構件裝配施工過程中的實時跟蹤；在天目路高架施工過程中，將BIM技術與三維掃描技術相結合，將周圍復雜施工環境掃描成型并轉成精準的三維模型，與BIM模型相結合，規避施工過程中存在的環境因素造成的安全風險，提高工程建設效率。

4.4 施工風險智能化管控系統應用

為了降低施工現場的管理難度，在人員和設備管理方面，通過“人員、設備定位與軌跡跟蹤”智能化管控模塊（圖5），可解決人的行為的不確定性和隨意性，減少大型設備管理隱患；在安全管理方面，通過移動客戶端可實現安全交底、安全巡檢、安全提示、隱患處理等功能，為現場作業人員及時作出安全警示，并指導其進行安全處置，最大限度地降低現場作業人員的施工安全風險。

同時，該智能化風險管控系統（圖6）具有強大的數據整合及分析處理能力，可實現工程參與各方的安全風險信息的實時匯總，供專業分析人員對工程的各個工點進行安全狀態分析，并將評估結果上傳至系統中，形成安全評估報告（包括當天施工概況、監測數據、視頻、照片、專業人員綜合評估及意見回復等）。依據工程實時數據，對安全風險隱患較高的施工區域及作業人員，及時作出風險預測及警示，并通過無線傳輸系統將安全提示信息發送給現場管理人員及作業人員。通過與專家評估系統的協同聯動，充分發揮各領域的專業優勢，為工程施工提供安全可靠的指導意見。對于工程現場的突發狀況，可實現應急系統的即時啟動功能，及時通知現場作業人員及各級管理人員，提高工程搶險效率，最大限度地降低工程事故可能造成的生命及財產損失[3]。

圖5 人員設備智能化管控模塊

圖6 安全風險智能化管控系統及結構示意

5 結語

本文以我國現階段高速發展的高架橋梁預制裝配施工工藝為背景，結合典型工程案例，深入分析了該工藝在大中型城市核心區推廣應用過程中面臨的各類管理難題，如工程管理手段落后、信息化、可視化及智能化水平低等。

在此基礎上，論述了高架橋梁預制裝配施工信息化安全管控技術在工程實踐中的探索應用，實現了安全管理的全過程、全專業覆蓋，提升了工程管理的時效性，大大提高了整個工程項目管理的綜合水平，充分實現各類資源的整合利用與優化配置，降低了傳統工程建設及管理模式對各類資源的大規模消耗，符合國家綠色化、信息化及智能化建設需求，具有一定的工程示范作用。