公路施工智能化管理應用探討

周建長

（莆田市交通投資集團有限公司， 莆田 351100）

0 引言

隨著交通基礎設施建設的不斷發展，公路施工標準化水平不斷提升，對現場質量管理的要求不斷提高，但是在施工過程中存在的現場信息收集滯后、管理手段過于陳舊、管理效率過于低下的問題依舊存在，舊有的管理模式已經越來越不能適應現階段管理的要求。如何從施工現場管理的角度出發，利用社會上不斷涌現的智能化的新技術，應用于施工現場管理，提高現場施工管理水平，提升管理效率，是現階段施工企業迫切需要解決的問題。

1 智能化施工管理的內容

構建智能化施工管理平臺，可以及時掌握準確質量信息，使公路建設的實施過程更加透明和公正，保證了整個監督管理過程的規范化和程序化，也有助于管理目標的評估工作、預測工作以及控制工作，以下圍繞七個方面對其進行敘述：

1.1 混凝土質量集中管控

福建省普通國省干線公路聯十一線（莆田境）涵江江口至仙游楓亭段工程(以下簡稱“聯十一線項目”)管理過程中為了對混凝土質量進行智能管控，編寫了混凝土拌合站數據管理系統方案書，并且設計了將整個施工過程的關鍵數據和重要工點都包括在內的監控系統，混凝土質量監管系統，它具有對混凝土的整個生產過程的監管功能，并且平臺還能對監管系統的數據進行匯總、整理，以便技術人員進行管理調整。混凝土的質量動態信息主要有原材料檢測、生產過程管理和混凝土試塊檢測三部分組成。每日的任務單記錄都必須錄入系統內，并且對生產材料、配合比信息等進行分類登記，最后進行排序匯總管理以便查詢。關于生產報警的數據也會進行整理，并且錄入詳細的報警情況，以便查詢，還會對各類報警類型進行統計，以便追溯源頭，解決問題。混凝土土質量信息也會錄入手機APP客戶端中，并且對報警信息及時推送，方便管理人員迅速掌握質量信息。

1.2 試驗室的數據集中管控

1.2.1 材料試驗機改造

為了提高材料試驗數據的準確性和可靠性，試驗室針對市面上的手動加壓及泄壓試驗存在的不足之處（主要以人工因素干擾為主）進行了改進，通過添加恒加載自動控制裝置，達到試驗在滿足規范要求的情況下自動控制，提高了試驗的客觀性，利于試驗的準確性。

1.2.2 壓力機系統改造

通過利用高精度伺服閥，壓力機系統的改造使其具有力閉環管控功能，同時可以滿足等載荷速率加載或等應力速度加載，提高了控制精度，符合GB、TSO、ASTM 等標準。改造后的壓力機系統如下圖所示：

壓力機系統性能特點如下；

（一）精度放大器及A/D 轉換器，有效內碼±60000，全過程不分檔，一級精度，測量范圍4%-100%FS，數字實時顯示載荷、載荷峰值、加載速度及抗壓強度；

（二）采用PID 閉環控制策略實現恒速加載；

（三）實時顯示加載曲線；

（四）自動間隔計時和連續試驗；

（五）適合Windows72000XP 操作系統；

（六）采用標準數據庫管理試驗數據；

（七）試驗力過載保護；

（八）抗壓試驗程序符合相關國家標準。

1.2.3 萬能機系統改造

萬能機系統能對整個試驗過程進行全自動控制，并且能對多種試驗結果進行自動計算，測量與計算同步進行，并對試驗數據進行處理和保存。

萬能機系統以多通道的自適應PID 閉環控制算法為基準，通過對整個過程的全自動把控，自動計算和保存了測量過程數據及試驗結果。測量主要包含力、位移及變形，試驗參數主要以最大力、抗拉強度、屈服強度、非比例延伸強度、彈性模量、斷后延伸率等。主要性能特點如下：

（1）增配電液伺服測控系統，主要包括伺服控制器、高精度控制閥、引伸計、壓力傳感器、位移傳感器；

（2）全自動控制整個過程，并自動計算與保存試驗測量過程數據及試驗結果。

（3）設備能按照國家標準對試驗自動選擇規范的試驗方法，包括試驗過程、試驗速度，且軟件自帶的數據處理功能能按規范要求對試驗結果進行有針對性的處理。

經過改造后的材料試驗機，需要重新計量檢定，合格后方能投入使用。以下是試驗室聯網改造網絡圖：

試驗室聯網改造圖1

試驗室聯網改造圖2

經過改造后的試驗室，它能將所有的試驗結果都實時上傳給試驗工作人員，做到及時分析，同時它也能夠將試驗結果傳送給多方工作人員，以便多方進行管理協調，大大提升了管理的工作效率。

1.3 智能張拉壓漿工藝

為確保工程質量，聯十一線項目建設過程中采用了智能張拉系統，智能張拉系統由數控液壓主泵、數控液壓副泵、智能千斤頂以及監管系統組成，以下是智能張拉系統構成示意圖：

智能張拉系統構成示意圖

與傳統張拉相比，智能張拉在過程中的精度控制、校核、數據監測、記錄等方面具有顯著優勢，同時安全保障與經濟效益也有所提高，具體優點如下：

①控制預應力智能張拉精度在±1%。

②自動測量，同步控制，數據準確，及時校核，實現張拉力與伸長量同步控制，多頂同步張拉。

③可根據實際情況自動補張到規定值。

④按規范要求設置持荷時間，排除人為干擾。

⑤可反復倒頂，自動找回張拉力和伸長量。

⑥自動精確測量回縮量，準確判斷夾片滑絲情況。

⑦張拉過程自動化，只需2 人同時作業，電腦自動檢測記錄所有數據，效率高，讀數準。

⑧張拉過程數據實現信息化，自動采集所有數據并傳送到計算機，并智能分析處理數據，異常時自動停機并報警。

⑨操作人員遠離張拉區域，人身安全有保障。

⑩張拉報表自動生成，數據真實、準確，并能進行質量追溯。

智能張拉的工藝流程如下：在檢查梁體構件以及進行足夠養護之后，穿束鋼絞線線，安裝錨具與設備，按設計順序進行張拉后持荷、回油，最后退出千斤頂。在進行張拉作業時，現場設立了安全擋牌，杜絕安全事故的發生。同時張拉的數據也及時的推送至手機APP 客戶端，既保證了數據的真實、準確，也便于工作人員及時查看，張拉后所有的張拉數據都會進行匯總，形成張拉歷史記錄進行保存。

壓漿工藝也采用智能壓漿技術，使用了能精度控制與調節的壓漿機，保證了壓漿的飽滿、密實。智能壓漿機通過采集進漿、返漿測控的數據來對壓漿進度進行調節，并同步檢測水膠比，將其與數據系統相結構，壓漿的數據記錄也會保存在手機當中進行推送。

1.4 云建造系統

聯十一線項目應用“云建造”監管系統，對項目施工現場進行高效管理。云建造app 是一款項目管理軟件，屬于集成類平臺產品，其中集成了“施工質量管理系統”、“施工安全管理系統”、“現場勞務管理系統”、“現場物資管理系統”等多個業務系統，方便快速操作、離線亦可使用、自動傳輸數據、自動提醒工作、可與其他產品組合使用等特點。讓管理人員在手機端處理各自崗位的工作。通過云建造管理系統，它能簡潔有效的傳遞施工信息，便于工作人員第一時間了解工程管理概況。

1.5 無人機的應用

為了加強對項目施工全過程的控制把關，聯十一線項目使用了無人機航拍這一新技術。項目部充分應用“無人機航拍”這一信息技術，多功能管控施工現場，避免了工程點多面廣給各個工序的施工進度、質量、安全管控帶來的諸多不便。首先，在項目初期，無人機就成了征遷工作的一大助手。莆田聯十一線項目位于莆田興化灣海域灘涂地帶，如果直接進入現場進行征遷工作，存在極大的安全隱患。為了減少人員的安全風險，項目部首先啟用無人機航拍。利用無人機能快速提供真彩色、大比例尺、高分辯率基礎數據影像的功能，對現場養殖魚塘、墳墓數量采集統計，大大提升了征地拆遷的工作效率，成為提升征遷工作效能的“好幫手”。其次，通過無人機的應用，提升項目安全管理及現場安全文明施工。在施工現場，采用無人機對深基坑開挖、高空作業、鰲山互通主線橋和后敦高架橋的T梁架設以及A4 合同段的現澆箱梁高模板、支架安裝質量及澆筑質量進行拍攝檢查，有效識別評估其穩定性，及時發現現場存在的安全隱患，并第一時間消除。通過無人機的應用，省去了大量的人力物力財力，達到了降本增效的目的。另外，通過無人機的應用，也可以助力項目施工過程管控。由于施工工作面交替需施工便道布置靈活，施工便道的改變是經常的事，使用無人機航拍對現場施工便道的選擇及布置起到了非常關鍵的作用，很大程度解決了以前由人工現場勘察視野不足的局限性。通過無人機航拍，也可以及時了解現場實際資源布置情況和現場施工人員、機械進行合理調配，最大程度地緩解窩工、工作面交叉等影響，可以直觀地了解現場施工機具的工作效率，如運渣車的裝載和運輸情況等，避免半車運輸情況的出現。通過無人機航拍影像資料的演示，在每周的生產例會上，對各部位的施工進展、施工進度進行對照，直觀地反映出項目施工當前面臨的各類問題、難點及亮點，制定出的管控措施也更加有針對性。最后，通過無人機影像基本信息的采集和保存，也可以為聯十一線項目各個時期的形象保存珍貴的影像紀錄，而且對工程的技術成果總結也將提供有力的支撐。

1.6 二維碼技術的應用

針對公路工程路線長、無法封閉進行傳統門禁管理的特點，聯十一線項目通過利用二維碼進行信息管理，設立工人二維碼信息身份牌，通過掃描工人身上的身份牌二維碼能準確地對工作信息進行檢查，并通過后臺進行實時更新與管理，能確認工人的持證、安全教育以及施工交底情況。在機械設備張貼的二維碼能介紹設備概況，并能實時輸入巡檢、保養記錄，還可添加機械安全操作使用指導書等。在結構物上使用的二維碼名片包含了結構物的施工日期、砼標號以及強度等檢測記錄，能快速掌握結構物信息。

1.7 視頻監控管理

對于長期施工現場，設置視頻監控系統，監控施工現場重點環節及關鍵部位，對項目施工現場質量、安全與文明施工和環境衛生進行管理，特別是對施工現場操作狀況與施工操作過程中的施工質量、安全與現場文明施工和環境衛生等方面的不規范行為起到了應有的督促及整頓作用。提高了公司相關領導和各有關部門對施工現場工程質量、安全方面的監管力度，減少、防止和杜絕質量、安全事故的發生。

2 結語

在信息化社會不斷發展的社會背景下，管理的信息化要求也在不斷提升，在公路工程項目管理中，要積極引進社會上先進的信息化管理方法和手段，將信息管理技術與工程項目管理技術進行深度融合，促進項目管理水平的提升，以此來提高項目管理的及時性和有效性。對于項目信息化管理，我們還要進行深入研究，豐富項目信息化管理的內容，改進信息化管理過程中遇到的問題，從而使其更好的發揮作用，為公路工程項目建設起到更大的促進作用。