智慧化集成技術在公路工程的應用

摘要 為大力推動BIM技術在基礎設施建設設計階段、施工階段中的應用，推動基于智能設計、數字施工、數字交付的公路智能建造，該文借助BIM、GIS、物聯網（IOT）、大數據、云計算實現了高速公路建設過程二維管理向三維數字化管理的蛻變，實現了管理過程三維可視化、流程自動化和標準數字化。

關鍵詞 智慧化集成技術；公路工程；工程應用

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

0 引言

傳統的高速公路基礎設施的運維方式在數字化設施上并不適用，主要面臨著如下問題：高速公路數字化設備類型多，運維人員學習成本高，維護工作易出錯；傳統采用人工巡檢的方式易錯漏，處理問題響應慢，容易引發事故；設備故障類型繁多，傳統依靠經驗處理隱患多；各設備維護相互獨立封閉，且數據不互通，無法有效綜合分析。綜上所述，智慧化集成技術的應用是必要的。

1 智慧化集成技術

智能化集成技術是將不同功能的建筑智能化技術，通過統一的信息平臺實現集成，以形成具體信息匯集、資源共享及優化管理等綜合功能的技術。利用地理信息技術、物聯網接入技術、數據可視化技術、三維建模技術手段，構建起支持多層級管理需求的一體化的綜合管控平臺。平臺對各類監控設備設施的感知、監控、采集能力進行整體構建，對數據接入、數據格式、數據共享的標準化進行統一制定，實現數據信息的集成統一和規范化[1-3]。

2 智慧化集成技術在公路工程設計、施工、運營方面的應用

2.1 智慧化集成技術在公路工程設計方面的應用

該文自主研發全自動選線技術，基于多種約束條件的公路線路縱斷面的自動設計方法、公路線路縱斷面的自動優化方法，實現了新線和既有線的縱斷面自動設計和優化，實現了平、縱設計規范的自動檢查。全自動設計、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、自動進行多方案對比，海量數據全部儲存到云端，實現地理信息數據共享，提高了設計效率，從而全面形成公路工程全壽命周期服務的集成信息技術共享工作平臺。

2.2 智慧化集成技術在公路工程施工方面的應用

2.2.1 BIM+GIS技術助力橋梁隧道工程

利用三維模型進行對隧道洞口布置優化，輔助洞口結構形式選擇，實現洞口“零開挖”進洞。橋隧連接處施工工法可視化交底，利用BIM+GIS技術對施工方案進行推演，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后期的工程施工。

2.2.2 公路BIM數字孿生三維可視化系統

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

2.3 智慧化集成技術在公路工程運營方面的應用

（1）全面及可定制的監控指標

監控全面涵蓋高速公路數字化設施設備及業務運行狀態，極大降低運維人工成本，甚至達到無人值守的目標。通過對設備故障、業務進程故障設定緊急自愈方案，在故障發生時由系統自動分析，自動化操作故障處理及功能恢復，減少了人工投入。

（2）故障分級預警與快速定位

構建故障分級體系，分級通知，通過調用郵件、釘釘、短信和微信等對異常數據進行告警。監控的精細度高，可快速定位問題，縮短故障解決時間。

（3）一體化可擴充設備

通過容器化技術，將各維護組件進行整合，集成包含智慧監控、日志分析、堡壘機、IP資產管理等多個功能模塊的運維一體機，簡易配置即可使用，極大節約運維系統采購及維護成本。

3 智慧化集成技術在公路工程施工方面的具體應用

3.1 技術管理

（1）圖紙復核：在施工圖下發后，項目部組織專業技術人員按照既定表格認真進行圖紙復核，查缺補漏并進行工程數量的計算和統計，在此基礎上完成清單工程量的復核和上報。

（2）施工放樣：根據設計單位提供的導線控制點，由專業測量人員進行導線和高程的復核，滿足要求后根據構造物情況進行控制點加密并對控制點進行保護，避免施工過程中損壞，同時上報總監辦批復。在構造物施工中，采取雙人復核制，避免人為疏忽造成測量放樣出現錯誤。

（3）設計變更：施工過程中認真研究業主的變更管理辦法等相關文件要求，制定設計變更管理指導書，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據要求，結合工程實際情況提請變更建議書。同時須及時統計、上報隱蔽工程存在的樁基地質變化、隧道圍巖變化、防排水順接變化等方面的變更，及時和設計單位溝通，完善變更手續。

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

3.2 材料管理

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

（2）采購材料質量監控：原材料進場嚴格按照“車車檢”制度執行，必須“三證”等資料齊全，進場時必須先行接受檢驗，經檢驗合格后方可進場使用。未經檢驗的不得使用，嚴禁使用檢驗不合格以及不符合合同約定的材料。特種材料應做到按批量進行抽檢，杜絕不合格產品進入場地，減少材料進場成本。

（3）材料結算管控：材料進出場均經過物料系統進行驗收出入庫，采取限額領料。結算日清月結，及時分析材料節超原因，調整施工組織，降低材料損耗，節約材料使用成本，獲取最大化利潤。

（4）小型材料和小型機具由協作隊伍自行解決。

3.3 物料系統的使用

物料系統對工程建設項目中所用的砂、石、水泥、鋼筋、外加劑等各種原材料進行有效的管理。從材料的進場登記（進場日期、批次、廠家、數量、存放位置等），到材料的指標檢測情況，再到材料的使用登記（使用日期、批次、廠家、數量、使用工程部位等）進行有效的管控。實現從材料進場、檢測、使用等各環節進行全過程追蹤溯源。

（1）材料進場

對進場的粗集料、細集料、水泥、鋼筋、粉煤灰、外加劑等原材料進行登記管理，通過軟硬件結合的方式，將視頻監控系統和過磅軟件進行集成；稱重原始數據采集實時上傳、影像視頻及照片與稱重數據一一對應；從材料入場的源頭，進行收料全過程的監控。進場材料信息包括進場日期、批次、廠家、數量、存放位置等。

（2）材料檢測

系統根據預設的檢測頻率對每一批次進場的材料自動計算出檢測次數，檢測狀態分為待檢、已檢，檢測結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、細集料、水泥、鋼筋、粉煤灰、外加劑等各種原材料的消耗進行登記管理，通過物料系統實現物料報料、領料通知、發料確認任務自動流轉，提高工程部、資產材料部、領料單位三方協作效率，領料指定到工程部位，聯動成本管理系統，將材料消耗與進度、成本自動進行關聯，對現場材料實現精細化管理。使用信息包括使用日期、批次、廠家、數量、使用工程部位等。

4 結束語

綜上所述，智慧化集成技術可應用在公路工程設計、施工、運營等方面，智慧化集成技術在公路工程應用時要加強技術人員對施工規范、技術標準的學習，定期組織培訓，通過考試的形式核定學習效果。

參考文獻

[1]余少華，連續玄武巖纖維加固橋梁結構技術研究.江西省，江西省交通設計院，2011-12-24.

[2]吳廷楹.基于注漿加固阻燃的煤矸石路基處治技術研究[J].公路工程，2014（2）：185-189.

[3]王長海，羅海宇，周錚，等.一種面向高速收費圖片集的無損壓縮方法[P].廣西壯族自治區：CN111954000B，2021-04-27.