平南三橋智慧工地建設模式研究

楊茗欽 唐雁云

摘要：文章基于平南三橋進行了智慧工地建設模式的研究，通過建立長效機制，利用信息化、智能化搭建互聯協同、安全監控、智能化生產等項目信息化生態圈，加強對質量、安全的監管力度，實現工地智能化、精細化管理，充分利用現代科技提高項目管理人員的管理能力、協同能力以及工作效率，實現對人、機、料、法、環的全面管理，提升橋梁工程項目的信息化水平，保障施工安全、質量、進度，促使工程順利完成。

關鍵詞：智慧工地;BIM技術;纜索起重機控制系統;安全質量管理;場站管理

中圖分類號：U445.1 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wcost.2020.11.020

文章編號：1673—4874（2020）11-0074—03

0引言

隨著社會的發展，傳統的技術手段已經無法對施工現場進行全面管控，而監管力度不足，會導致建筑工地質量安全事故頻發。平南三橋作為世界第一跨徑拱橋，為保證項目高質量、零事故順利完成，實現2020年通車目標，本文基于平南三橋進行了智慧工地建設模式的研究，通過建立長效機制，利用信息化、智能化搭建互聯協同、安全監控、智能化生產等項目信息化生態圈，加強對工程質量、安全的監管力度，實現工地智能化、精細化管理。

1工程概況

平南三橋為荔浦至玉林高速公路平南北互通連接線上跨潯江的一座特大型橋梁，位于平南縣西江大橋上游6km處。平南北互通連接線起點接平南北互通立交收費站，經沙坪頂、遙望、牛角塘、獨田、上平田、新屋后，在潭垌處跨越潯江，終點位于九座屋，與平南縣規劃西外環相銜接，地理位置圖如圖1所示。

平南三橋主橋采用跨徑575m（凈跨徑548m）中承式鋼管混凝土拱橋，北岸引橋上部采用（40+60+2×35）m現澆預應力混凝土連續梁橋，南岸引橋采用（50+60+50）m+（3×40）m澆預應力混凝土連續梁橋，橋梁全長1035m。其中南岸拱座設計為擴大基礎，北岸拱座為地下連續墻基礎。項目建成后將成為當今世界最大跨徑拱橋（見圖2）。

2智慧工地建設

針對大型橋梁工程中經常出現的一些質量、安全事故進行研究發現，施工現場主要問題集中在以下幾個方面：（1）非專業施工人員進入施工現場，缺乏相應施工知識以及安全意識，導致發生質量安全事故;（2）材料管理混亂，大多數項目進場材料驗收采用手工完成，勞務隊伍為獲取非法利益而造成的質量安全事故;（3）施工現場危險區域繁多，無法進行全過程、全方位的監督管理而造成質量安全事故。本文基于以上問題及本項目特點進行智慧工地建設模式研究，深入解決質量安全隱患，實現現場的全方位監管。

2.1安全監管模式研究

2.1.1 勞務實名制及施工封閉式管理

針對進入施工現場的非專業人員或新入場人員，為提高該類人員的安全意識和隱患排查能力，在入場時對其進行入場安全教育，通過文字、視頻以及考試等信息化手段提高安全認識。同時在施工現場采用人臉識別系統、車牌識別系統等現代化的先進管理手段（如圖3所示），以封閉式管理的模式對施工現場進行管理。對于考試合格的作業人員，必須將其信息錄入電腦后臺，才能“刷臉”進入施工現場，從根源上杜絕了以往部分作業人員未經教育就進入施工現場作業的現象。對于要進入現場的施工的車輛、設備，必須向項目物資設備部進行報備，物資設備部聯合安全管理部對進場車輛、設備進行驗收，對操作人員證件進行查驗，驗收合格后發放準入牌，只有持有準入牌的車輛、設備才能進入施工現場，以此避免因人員、機械管理不善發生質量安全事故。

2.1.2VR安全教育

為了讓工人提前了解本工程各個施工部位的危險性，項目通過打造VR安全體驗館，根據大橋特點制定重物砸擊、基坑坍塌、高處墜落等10余項不同場景的安全體驗項目，一改傳統安全課堂的模式，利用現代VR技術，將聽課改為親身體驗的方式來進行安全教育（見圖4）。工人通過VR第一人稱“親身”體驗各種“施工安全事故+第三人稱回顧事故發生的情景+科學學習施工安全規范和操作規程”，快速、低成本地感受安全教育的內容和安全警示作用，對安全施工產生敬畏，從而達到增強安全意識，掌握相應的防范知識以及應急措施，預防安全事故發生的目的。

2.1.3施工現場全方位監管

平南三橋同時具有多個作業面，如地面的引橋施工，高空的塔架安裝、拱肋安裝等作業。由于項目安全員人數有限，使用傳統安全檢查的模式，無法同時對各個工點進行安全檢查，排除安全隱患。因此為保障現場施工安全，結合現場特點，搭建視頻監控系統，輔助安全管理部進行工地巡查。即使用“日常巡檢+視頻監控”的模式實現對大橋施工現場的全方位安全監管，監管范圍覆蓋班前教育、地面作業、高空作業以及廣東江門的鋼結構加工作業，并在監控系統配備lP對講廣播，實時對現場進行喊話（如圖5所示）。在日常工作中，安全管理人員不定時通過監控對現場各個施工部位進行安全檢查，當發現安全隱患時，通過lP廣播系統及時喊話制止，并配備“智慧工地APP”進行隱患整改，防止事故發生。項目自使用此模式以來，至今未發生過安全事故，與以往相比，現場安全檢查更全面，減少了安全人員高空檢查的次數，提高了檢查效率，更及時防止了安全事故的發生，確保項目安全生產，順利完工。

2.1.4纜索吊裝系統安全管理研究

為滿足現場拱肋以及格子梁的吊裝，基于平南三橋設計了一套220t級的纜索吊裝斜拉扣掛系統，面對200m的塔架以及工作范圍達到2km的纜索系統，除日常巡檢及監控系統輔助以外，如何利用信息化手段對其進行安全監管，解決以往監管力度、手段不夠而引起的安全質量事故，保證塔架安全和纜索系統安全，是項目研究的重點。項目基于以往檢查模式，利用現代信息化手段研發了一套塔架智能調節控制系統和一套纜索起重機電氣控制系統（如圖6、圖7所示），有效解決傳統模式檢查不到位的情況，成功將200m高的塔架從300mm的偏移縮小到20mm，解決了塔架偏位不可控、安全風險高等難題，減少了塔架偏移對安裝線型的影響，實現了一天吊裝一個拱肋節段的路橋速度。纜索起重機電氣控制系統采用了大型可編程控制器作為控制核心進行系統集成，實現了對纜索起重機的集中控制，將傳統一人控制一臺卷揚機的模式改為兩人集中管理。且原來需要32人完成的工作，現在只需2人即可完成，并可通過系統直接查找故障部位及原因，大大提高了工作效率，達到了減員增效的目的。

2.2質量監管模式研究

2.2.1大體積混凝土質量管理

經過大體積混凝土澆筑專家評審會以后，設計取消了兩岸拱座基礎中的冷卻管。為提高混凝土的質量，防止因水化熱內外溫差過大，造成混凝土開裂，項目對大體積混凝土中的溫度變化進行研究，通過混凝土溫測結合廣西路橋云平臺的模式對拱座混凝土澆筑溫度進行管理。面對龐大的溫度監測數據，通過在監測點埋設監測元件，將監測系統數據庫接入云平臺，設定自動讀取周期，提高項目對大體積混凝土溫度的管理能力（如圖8所示）。在日常管理中，通過云平臺查看各個部位的動態監測曲線，指導現場進行保暖工作，保障大體積混凝土的澆筑質量，防止發生混凝土開裂事故。

2.2.2物料管理

對于傳統模式物料管理混亂，進出料人工手動登記等問題。項目利用信息化手段打造了混凝土集控中心，從材料上狠抓質量問題。項目一改傳統生產模式，由分散辦公轉為集中辦公，將混凝土生產過程中相關人員集中在一起辦公，使管理人員的溝通更順暢，信息傳達更及時，辦公生產更高效。同時將集控中心與拌和站生產區之間通過光纖連接，實現了對拌和站的遠程操作和監控。基于路橋物料系統，進料、出料完成后，所有材料的庫存都會按照實際數量相應地增加或減少，減少了漏抓或上傳丟包的現象，對材料管控提供了良好的基礎。同時，改變傳統混凝土澆筑申請模式，直接使用手機APP，實現混凝土從申請、審批到澆筑的全過程無紙化辦公，提高了工作效率。

2.2.3技術交底

平南三橋開工建設以來，為提高項目施工效率以及工程的施工質量，主動將建設行業的新興技術融合項目特色，將“BIM+”概念融入施工管理的各個細節，針對以往技術交底基本采用講述的模式，工人無法及時理解透徹，導致經常發生一些質量事故。因此項目改變傳統模式，借助模型的三維仿真動態演示功能助力設計優化和專項施工方案模擬，提前掌握工程建設重點難點，增強施工風險管控的針對性。利用BIM技術進行進度、質量、安全管理，施工圖紙深化、720、AR、VR三維虛擬交底以及3D打印實體交底，提高工人對工作的理解，從而保證工程的施工質量（見圖9）。

3結語

項目通過對傳統模式進行研究，發現存在的問題，再利用信息化手段打造平南三橋智慧工地，解決傳統模式缺點的方式，成功地提高了項目信息化水平，并把信息化工作落到了實處。項目利用信息化技術手段從根源上解決可能發生的質量安全問題，保障工程質量，實現了對施工現場“人、機、料、法、環”各關鍵要素實時、全面、智能的監控和管理，有效提高了項目的施工質量以及對安全、成本和進度的控制水平，提高了作業人員的工作效率，減少了浪費，從而確保工程項目順利完成。