樁基建筑工程數字化項目管理技術方法探究

摘要：樁基建筑是建筑工程中的重要組成部分，其質量和效率直接影響工程的安全性和經濟性。隨著數字化技術的發展和應用，樁基建筑企業面臨著數字化轉型的機遇和挑戰。以某樁基建筑企業為例，介紹其在數字化管理技術應用方面的探索與實踐，包括BIM技術、物聯網技術、云計算技術、大數據技術等。通過分析數字化管理技術在樁基建筑企業中的應用效果和存在的問題，切實解決工程進度不協調、進度信息不對稱、隱蔽工程難定位等問題。提出進一步推進樁基建筑企業數字化轉型的策略和路徑，為行業內其他企業提供借鑒和參考。

關鍵詞：樁基建筑；質量；數字化技術；工程進度

0引言

樁基建筑是指在土層中打入或灌注樁體，以承受上部結構荷載或改善地基性質的工程活動。樁基建筑在建筑工程中廣泛應用，尤其是在地基承載力不足、地質條件復雜、地下水位高等情形下，樁基建筑可以有效解決此類難題。然而，樁基建筑也存在一些問題，如施工周期長、成本高、質量難以保證、環境污染等，制約了樁基建筑的發展和優化。隨著信息技術的快速發展和廣泛應用，數字化已經成為各行各業轉型升級的重要驅動力[1]，也滲透到建筑行業的各個領域和環節，如設計、施工、運維等，為建筑行業帶來新的機遇和挑戰。作為建筑行業的重要組成部分，樁基建筑企業需要順應時代趨勢，抓住數字化轉型機會，利用數字技術改進管理模式，提高管理水平，實現高質量發展[2]。本文以某樁基建筑企業為例，介紹其在數字化管理技術應用方面的探索與實踐，并分析其應用效果和存在的問題，提出進一步推進樁基建筑企業數字化轉型的策略和路徑。

1數字化概念及其相關應用

1.1數字化概念

從狹義上來講，數字化一般是指通過計算機軟件將0和1數字進行編碼，得到想要的程序代碼，這些代碼在計算機系統內表示各種形式的數據與信息并通過一定技術顯示在屏幕上，然后將這些信息通過計算機系統進行修改、存儲、傳輸處理[3]；從廣義上來講，數字化則是通過物聯網、大數據、局域網、鏈接、應用軟件等信息技術對主體機構產業的各個層面進行革新，以一種新的運維模式替代傳統的運維模式。數字化將主體產業的各個層面重新塑形，不再只單純要求成本降低、質量提升，而是要求提高信息的獲取、共享和利用效率，增強信息的價值和作用，促進創新和協同，提升競爭力和生產力，成為賦能模式創新和業務突破的核心力量。

1.2BIM技術

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術是利用三維模型對建筑物及其各個組成部分進行全生命周期的信息描述、模擬、分析和優化的一種綜合技術方法[4]。BIM技術在樁基企業的應用主要體現以下幾個方面：

（1）樁基設計階段。利用BIM技術進行樁基方案的模擬和優化，根據地質條件、結構荷載、施工條件等因素，選擇合適的樁型、樁徑、樁長、樁間距等參數，生成三維樁基模型，并與上部結構模型進行對接，實現樁基與結構的一體化設計。

（2）樁基施工階段。利用BIM技術進行樁基施工的模擬和控制，根據施工進度、資源配置、環境影響等因素，制訂合理的施工計劃，并通過三維模型進行動態展示和調整，實現樁基施工的可視化管理。同時，將BIM技術與物聯網技術結合，實現對樁基施工過程中關鍵參數的實時監測和反饋，最終實現樁基施工的智能化控制。

（3）樁基驗收階段。根據國家和行業標準，利用BIM技術進行樁基質量的檢測和評價，與設計模型進行對比，實現樁基質量的量化評價。同時，利用BIM技術生成樁基驗收報告，并與其他相關文件一并存儲在云平臺，實現樁基信息的數字化歸檔。

1.3物聯網技術

物聯網（Internet of Things，IOT）技術是將各種物體通過無線通信技術連接到互聯網上并實現信息的感知、傳輸、處理和應用的一種網絡技術。物聯網技術可以實現對物理世界的智能感知和控制，為各行各業提供了新的服務和價值。物聯網技術在樁基企業的應用主要體現在以下幾個方面：

（1）施工現場安全管理。利用物聯網技術部署各種傳感器，實現對施工現場人員、設備、環境等要素的實時監測，并通過云平臺進行數據分析和預警，及時發現并處理安全隱患，提高施工現場的安全管理水平。

（2）施工現場環境管理。利用物聯網技術部署各種傳感器（如噪聲傳感器、粉塵傳感器、水質傳感器等），實現對施工現場環境影響因素的實時監測，并通過云平臺進行數據分析和預警，及時采取相應措施減少環境污染，提高施工現場環境管理水平。

（3）施工資源管理。利用物聯網技術部署各種傳感器（如RFID標簽、GPS定位器等），實現對施工資源的實時追蹤和定位，并通過云平臺進行數據分析和優化，合理配置和調度施工資源，提高施工資源管理水平[5]。

1.4云計算技術

云計算（Cloud Computing）技術是指通過互聯網提供可按需獲取和使用的各種信息資源（如計算、存儲、網絡、軟件等）的一種計算模式。云計算技術可以實現信息資源的彈性擴展、動態調整、高效共享和低成本使用，為各行各業提供新的服務和價值。云計算技術在樁基企業的應用主要體現在以下幾個方面：

（1）樁基信息管理平臺。利用云計算技術構建樁基信息管理平臺，將樁基項目的各種信息上傳到云端并進行統一的存儲、管理和維護，實現樁基信息的數字化歸檔和遠程訪問。

（2）樁基協同管理平臺。利用云計算技術構建樁基協同管理平臺，將樁基項目的各個參與方連接到云端并進行實時的溝通、協作和決策，實現樁基項目的協同效率和質量提升。

（3）樁基智能分析平臺。利用云計算技術構建樁基智能分析平臺，將樁基項目的各種數據上傳到云端并進行深度的挖掘、分析和優化，實現樁基項目的智能預測和決策支持。

2樁基建筑企業質量管理問題分析與評估2.1存在質量問題分析

盡管樁基建筑企業在數字化管理技術應用方面取得了一定的效果，但質量管理仍存在一些問題，主要體現在三個方面：一是缺乏統一的標準和規范。目前，國內外樁基建筑領域數字化管理技術應用還沒有形成統一的標準和規范，各個企業在數據格式、數據交換、數據安全等方面存在不一致和不兼容的問題，影響了數字化管理技術應用的協同性和互操作性。二是缺乏專業的人才和培訓。目前，國內外樁基建筑領域數字化管理技術應用缺乏專業的人才和培訓，各個企業在數字化應用上存在不足和困難。三是缺乏深入的研究和創新。目前，國內外樁基建筑領域數字化管理技術應用還缺乏深入的研究和創新，各個企業在數字化管理技術應用方面存在局限和滯后。

2.2質量影響因素調查

通過文獻調查及與樁基施工人員的交談，總結出12個影響樁基施工質量的因素，即人員操作不規范、管理模式不規范、使用系統落后、原材料控制不嚴格、信息更新不及時、施工設備因素、施工環境因素、隱蔽工程施工困難、工程問題不易定位、數據共享不及時、工序銜接不合理、施工軟件使用落后。為了提高調查因素的準確性，本文走訪了多家樁基施工企業，邀請具有5年以上工作經驗的施工技術人員與任職3年以上的施工經理共計50人對樁基施工質量影響因素進行評分統計，采用李克特量表法對影響因素的重要程度進行評分，1～5分分別表示非常不認同、比較不認同、中立、比較認同、非常認同。

2.3質量問題評估

2.3.1信度分析

通過Jamovi軟件對發放的50份調查問卷結果進行信度分析，總體信度檢驗結果見表1，條目信度檢驗結果見表2。

通過表1結果可以看出，整體的McDonalds ω系數為0.916，其結果大于0.7，說明其總體信度可信，此調查問卷具有一定高度的真實性；通過表2可以看出，刪除后的條目剩余相關性均大于評判標準0.3且去除此項后的McDonalds ω系數均在0.9以上，大于評判標準0.7，說明此項調查具有較高的真實性，所總結問題依據現實可以繼續展開研究。

2.3.2效度分析

效度檢驗結果見表3。

根據表3可以看出，整體的MSA系數為0.638，大于評判標準0.6，說明此調查問卷的效度真實有效，可以繼續展開后續研究。

2.4質量問題原因分析

利用5MIE分析法對樁基施工過程中引起質量問題的原因進行分析[6]，為改善樁基企業質量管理奠定基礎?；?MIE分析法的質量問題原因分析如圖1所示。

3基于數字化技術的樁基建筑企業管理體系設計以數字化技術為基礎，利用BIM、物聯網、云計算等技術，依據國家法律法規安全工作要求，構建樁基建筑企業管理體系。該體系將項目的工期、進度、安全、成本、質量等方面納入管理對象。在管理過程中，利用云計算技術對樁基施工各階段的數據進行整理與測評，及時修訂合理的施工方案并對不規范的操作行為進行安全預警。將整個施工項目的管理與數字化技術高度融合，利用數字化管理技術及時更新工程進度信息，有效避免進度信息滯后、施工重返等問題，大幅度提高施工效率，達到縮短工期、節約成本的目的[7]。

3.1設計原則

根據當前樁基建筑企業管理方面存在的問題，該體系遵循以下幾點原則[8]：

（1）合理性。在樁基施工過程中，人為、環境等因素的影響會導致一系列問題。在處理施工問題時不能教條主義，應結合當時施工環境與信息反饋靈活處理，利用數字化技術尋求最合理的解決方案。

（2）簡潔性。樁基施工是一個大型冗雜的施工過程，各方參與人員基數極大，負責問題各不相同。當各方面信息匯總到一起時，基礎施工人員信息交流極為不便。因此，可結合后臺系統將各方要求總結歸納并在工程施工前反饋給施工人員，提高工作效率。

（3）準確性。樁基工程施工復雜且步驟繁瑣，每一步工作緊密相接，從時間上來看，任何一步工作失誤會延誤整個工期，造成經濟損失；從施工方來看，放線錯誤和樁基制造不達標均會產生嚴重后果，通過RTK定位技術與云計算技術可避免故障發生，提高質量管理，提升施工效率。

（4）及時性。信息反饋在樁基施工過程中十分重要，其每一步施工都需要特定的質檢人員檢查評判，前步工序不達標便無法進行下一步工序，因此各方參與人員可通過BIM云平臺技術及時獲取施工信息，以便進行下一步工作安排，既確保產品質量，又保障施工速度，最終提高施工效率。

（5）規范性。根據國家相關規定，建筑行業技術人員須持有相關資格證書，具有高水平操作技術。在施工過程中，應結合實際情況對樁機、焊機、水泥攪拌機等機器操作人員進行合理規范的管理。

3.2樁基項目數字化技術管理平臺層級劃分

樁基項目數字化技術管理平臺應滿足協同一體、數據共享、靈活配置等特點，因此，將平臺分為4個等級[9]，分別是公司管理層、統籌管理層、項目管理層、施工管理層，樁基項目數字化技術管理平臺層級劃分如圖2所示。

公司管理層包括決策人員與項目經理，負責對整個工程的使用資金與工期進度進行決策；統籌管理層為項目經理，負責合理使用工程資金并監督整體施工進度與工程質量；項目管理層包括項目經理與數據操作人員，負責根據實際情況安排施工工序并做好數據更新；施工管理層為施工技術人員，負責根據以上層級提出的要求進行施工，保障施工質量。

3.3樁基項目數字化技術管理計劃

3.3.1施工管理計劃

通過繪制施工圖樣，利用Revit軟件將施工現場與工程目標繪制出來，根據實際情況與施工要求，數據操作人員規劃出合理的施工方案；根據施工人員水平，計算出最快工期、施工成本；按照各方參與人員要求，合理安排質量檢查日期；通過BIM 5D技術，及時更新施工進度，反饋施工數據，以最大限度地縮短工期、保障施工質量[10]。施工管理計劃流程圖如圖3所示。

3.3.2質量管理計劃

制訂質量管理計劃，加強各層級人員對施工過程的質量管控。將人員、設備、材料、方法、環境、測量6個方面的因素標準化，由項目經理與技術人員共同制定工程。通過云平臺系統將完成的工序質量報告及時傳達給相關管理人員與技術人員，及時對質量不合格的工序進行返工，并調整后續工序。質量管理計劃流程圖如圖4所示。

3.3.3環境管理計劃

從人員安全和環境保護兩個方面制訂環境管理計劃。一是人員安全保障，在施工前由項目經理與風險管控人員編制符合國家規定的安全專項方案措施，在施工過程中利用物聯網技術監控施工人員，根據施工方式與施工變化進行安全預警，確保施工人員安全操作，推進工程項目開展[11]；二是環境保護，在施工前項目管理人員進行場地調查，獲取當地環保法律法規標準，確定管理目標，制訂場地施工環境及周邊環境保護方案，避免環境污染被有關部門勒令整改，導致工期延誤。環境管理計劃流程圖如圖5所示。

4案例應用

4.1項目概況

天津某新能源公司建筑項目位于天津市寧河區經濟開發區五緯路，該項目包括兩個單體工程：生產車間、宿舍及庫房工程。生產車間為地上二層，建筑消防高度為12.90m，建筑面積為20 399.47m2，要求結構形式為鋼框排架結構，地基基礎設計為丙級，建筑物結構安全等級為二級，建筑物抗震設防重要性類別為丙類。宿舍及庫房工程為地下局部一層、地上四層及局部五層，建筑高度為15.15m，建筑面積為4 657.52 m2，要求結構形式為混凝土框架結構，地基基礎形式為樁基礎，建筑工程等級為二級，抗震設防烈度為8級。

4.2樁基施工質量管理流程設計

運用WeChat、BIM云平臺、物聯網設備共同開發構建樁基施工質量管理平臺，主要包括樁基施工過程與追根溯源、場地巡檢、施工環境實時預警等功能。在樁基項目建設過程中，通過分析每步工序的數據與其中的關聯性，合理安排工作計劃，優化整個施工過程，提高樁基施工質量。

4.2.1樁基施工過程與追根溯源

為保障樁基建設項目工程質量，在正式施工前進行預制樁試驗。數據操作人員通過BIM云平臺隨機選取一定數目的樁位并抽取其中地勢較為復雜且地質土層較為堅硬與過分松軟的樁位進行預制樁試驗。試驗結束后，檢查樁機施工質量，預測此工程的施工質量與施工進度。預制樁施工流程為檢查復核樁位、樁機就位、樁機起吊樁、調整垂直度、對位壓樁、壓樁、樁連接、接頭防腐、繼續壓樁、測量送樁深度、移動樁機施壓下一樁[12]，預制樁施工流程圖如圖6所示。

在正式施工前，數據操作人員根據項目計劃書分區明確每臺樁機的工作區域與施工負責人，通過制作鏈碼，體現樁號、樁位、施工人員等內容，并在施工過程中實行一個樁位粘貼一個相應的二維碼，為后期工程調整、質量檢測提供方便，通過數字化技術將樁機質量責任明確到人[13]。

4.2.2場地巡檢

利用Revit軟件構建場地模型，標明樁位與施工通道，并與計算機視覺技術相結合搭建可進行3D漫游的虛擬建筑模型。在施工過程中，由于電纜鋪設、工序調整和原材料進場會打亂預先規劃的樁機移動與材料進場路線，依托三維漫游技術，數據操作人員可在平臺隨時進行場地漫游巡檢并通過Revit重新導入模型，實時更新場地變化，規劃出新的樁機移動與材料進場路線，節省樁機移動人員與材料運輸司機的時間，以達到縮短工期、保障樁基施工質量的目的[14]。

4.2.3施工環境實時預警

為保證施工場地周邊環境始終處于環保要求之內并確保施工人員環境安全，使用一系列物聯網設備實時監測施工環境，包括微型環境空氣質量監測儀、智慧水質環境監測云平臺、位置傳感器等設備等，當環境參數即將到達臨界值時及時停止施工，按照制訂的場地施工環境及周邊環境保護方案進行整改，以避免有關環保部門對項目勒令停工罰款，造成一定的經濟損失。在施工環境安全保護方面，為施工人員發放位置磁卡，當靠近施工危險區域時，磁卡自動閃爍紅光報警提醒。利用其他傳感器與平臺連接，當施工器械與電纜達到閥值時，在平臺面板上進行報警提醒，迅速確定問題發生地點，及時止損，保障施工環境質量[15]。

5結語

本文介紹了樁基建筑企業在數字化管理技術應用方面的探索與實踐。利用WeChat、BIM云平臺、物聯網設備等共同開發構建了樁基施工質量管理平臺，解決了施工過程信息更新不及時、數據庫難共享等問題；利用云計算技術完成了預制樁的選取與設計流程；使用鏈碼技術完善了樁基后期質量檢測與責任明確問題；通過Revit與計算機視覺技術，規劃了場地施工路線；將物聯網設備與BIM技術相結合，進行施工場地環境保護與人員施工環境安全保障，這些新技術共同實現了改善樁基項目施工方法、提高施工質量、縮短建筑項目工期的目的，從理論與實踐兩方面真正達到了降本增效的成果，為建筑項目向數字化管理轉型提供了借鑒與參考。

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收稿日期：2023-02-23

作者簡介：

王居昊（1998—），男，研究方向：質量管理與可靠性工程。