基于綠色智能施工理念的施工管理研究

周 軍（濰坊市工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，山東 濰坊 261000）

近年來，隨著地方住建部門對(duì)各類建筑工程項(xiàng)目綠色施工管理要求的提高，各地施工單位和監(jiān)理單位都在積極探索有效的綠色施工管理方式。此外，由于各類智能化設(shè)備和智能化技術(shù)的提檔升級(jí)，也為建筑項(xiàng)目的綠色施工管理提供了更為廣泛的實(shí)踐支撐。

1 基于綠色智能施工理念的施工管理特點(diǎn)

1.1 人工調(diào)度層面的部署管理

在各類建筑項(xiàng)目施工期間，都涉及存在多種分部分項(xiàng)工程的作業(yè)（如基坑土石方工程、地基基礎(chǔ)工程、鋼筋混凝土工程、砌筑工程等），每一類分部分項(xiàng)工程又涉及對(duì)專業(yè)工種人員和勞務(wù)工種人員的部署配置。目前大多數(shù)建筑工程項(xiàng)目都是依據(jù)計(jì)算各類分部分項(xiàng)工程擁有多少工程量、對(duì)應(yīng)需要多少專業(yè)工種人員和勞務(wù)工種人員，繼而借助現(xiàn)場施工員的指揮和駐場監(jiān)理的監(jiān)督開展施工作業(yè)，其管理方式較為粗放，受人為因素影響較大，容易導(dǎo)致發(fā)生各類班組銜接順序不合理、交叉作業(yè)“窩工”等現(xiàn)象。因此基于綠色智能施工理念的施工管理，就是要通過科學(xué)的理論，借助智能化的計(jì)算設(shè)備，模擬項(xiàng)目各類分部分項(xiàng)工程實(shí)施期間的人員部署需求情況，盡可能使各類工序銜接順暢，避免發(fā)生“窩工”現(xiàn)象。

1.2 材料調(diào)度層面的部署管理

建筑工程項(xiàng)目需要使用多種建筑材料，有些建筑材料的用量還特別大（比如鋼筋、混凝土、鋼管腳手架、模板等）。對(duì)于鋼筋、混凝土這類直接用于形成建筑構(gòu)件的材料而言，此類材料的安排部署需要充分考慮使用損耗，避免出現(xiàn)因損耗考慮不足而導(dǎo)致材料不夠、延誤工期的現(xiàn)象；對(duì)于腳手架、模板這類不直接用于形成建筑構(gòu)件并且需要進(jìn)行適當(dāng)周轉(zhuǎn)運(yùn)輸和多次重復(fù)使用的材料，其安排部署既需要考慮直接采購量（如鋼管腳手架租賃量、模板購入量等），也需要考慮材料的周轉(zhuǎn)次數(shù)和周轉(zhuǎn)損耗，這樣才能通過對(duì)周轉(zhuǎn)材料的控制節(jié)約投資成本。目前國內(nèi)大多數(shù)建筑項(xiàng)目的材料調(diào)度和周轉(zhuǎn)利用受管理者、監(jiān)督者管理能力的影響較大。因此，基于綠色智能施工理念的施工管理，在建筑材料的部署安排層面，要規(guī)避人為限制因素的干擾，開展基于科學(xué)理論、科學(xué)模型的材料部署安排。

1.3 機(jī)械調(diào)度層面的部署管理

建筑工程項(xiàng)目塔吊、龍門吊、挖掘機(jī)、裝載機(jī)、大中小型運(yùn)輸車輛等的安排部署，也是根據(jù)分部分項(xiàng)工程的工程量和工期需求進(jìn)行設(shè)置的。以基坑土石方工程為例，施工單位和監(jiān)理單位一般是依照土石方挖掘、轉(zhuǎn)運(yùn)、回填的工程量，結(jié)合工期需求，編制機(jī)械設(shè)備的作業(yè)運(yùn)輸方案。但是這種對(duì)于機(jī)械的安排部署，依舊逃脫不了人為限制因素的影響，而且各種機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行期間，其運(yùn)行效率受操作人員的操作能力和操作水平的影響，導(dǎo)致操作效率參差不齊。基于綠色智能施工理念的施工管理，可以對(duì)項(xiàng)目各類機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行方案進(jìn)行修訂和完善，從而提升項(xiàng)目機(jī)械設(shè)備的管理效率。

2 基于綠色智能施工理念的施工管理模型

要借助綠色智能施工理念建立有效的施工管理模型，首先需要掌握綠色智能施工理念的學(xué)理依據(jù)。

2.1 綠色智能施工理念的學(xué)理依據(jù)

當(dāng)前，綠色智能施工理念的學(xué)理依據(jù)主要是多目標(biāo)智能配置優(yōu)選函數(shù)模型。以建筑項(xiàng)目土石方工程為例，在土石方工程施工和監(jiān)理期間，存在對(duì)土石方挖掘、轉(zhuǎn)運(yùn)、回填等作業(yè)任務(wù)的人工安排部署目標(biāo)管理、材料安排部署管理、機(jī)械設(shè)備運(yùn)行部署管理、安全風(fēng)險(xiǎn)控制管理等多目標(biāo)控制管理。基于綠色智能施工理念的施工管理多目標(biāo)優(yōu)選函數(shù)模型見式（1）。

式中X-針對(duì)建筑項(xiàng)目某分部分項(xiàng)工程的施工管理方案多目標(biāo)管控綜合成果值；

X1-針對(duì)某分部分項(xiàng)工程施工管理控制目標(biāo)1的管控成果值；

X2-針對(duì)某分部分項(xiàng)工程施工管理控制目標(biāo)2的管控成果值；

Xm-針對(duì)某分部分項(xiàng)工程施工管理控制目標(biāo)m 的管控成果值。

針對(duì)某分部分項(xiàng)工程施工管理控制目標(biāo)m的管控成果值Xm，其計(jì)算公式見式（2）。

式中Xm-基于綠色智能理念針對(duì)某分部分項(xiàng)工程施工管理控制目標(biāo)m的管控成果值；

Ri-基于綠色智能理念針對(duì)某分部分項(xiàng)工程施工管理人員安排部署方案的成效評(píng)估值；

Ci-基于綠色智能理念針對(duì)某分部分項(xiàng)工程施工管理材料安排部署方案的成效評(píng)估值；

Ji-基于綠色智能理念針對(duì)某分部分項(xiàng)工程施工管理機(jī)械設(shè)備安排部署方案的成效評(píng)估值；

Qi-基于綠色智能理念針對(duì)某分部分項(xiàng)工程的施工管理人為限制因素值；

Fi-基于綠色智能理念針對(duì)某分部分項(xiàng)工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素值。

目前，人為限制因素值和安全風(fēng)險(xiǎn)因素值一般由專家咨詢獲得，人員安排部署方案的成效評(píng)估值、材料安排部署方案的成效評(píng)估值、機(jī)械安排部署方案的成效評(píng)估值一般是將施工方案信息錄入智能化信息處理設(shè)備，由智能化信息處理設(shè)備根據(jù)搜集儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)模塊計(jì)算生成，而后依據(jù)式（1）和式（2）計(jì)算出不同施工管理方案對(duì)應(yīng)的多目標(biāo)管控綜合成果值。

2.2 綠色智能施工理念的施工管理方案優(yōu)選

使用綠色智能設(shè)備，對(duì)施工管理方案開展模擬并計(jì)算其多目標(biāo)管控綜合成果值。當(dāng)多個(gè)施工管理方案的多目標(biāo)管控綜合成果值一致時(shí)，選擇任意一種施工管理方案即可；當(dāng)多個(gè)施工管理方案的多目標(biāo)管控綜合成果值只存在一個(gè)最大值時(shí)，選擇多目標(biāo)控制值為最大值的施工管理方案；當(dāng)多個(gè)施工管理方案中存在不止一個(gè)多目標(biāo)管控綜合成果最大值時(shí)，施工單位和監(jiān)理單位可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，綜合選擇確認(rèn)用于施工實(shí)踐的管理方案。

3 基于綠色智能施工理念的施工管理案例

以山東地區(qū)某建筑工程深基坑土石方施工的施工管理方案為例，使用基于綠色智能施工理念的學(xué)理基礎(chǔ)開展施工管理方案優(yōu)選，并確認(rèn)最佳施工管理方案，從而為基于綠色智能施工理念的施工管理提供一些實(shí)踐應(yīng)用參考。

3.1 案例項(xiàng)目深基坑土石方施工條件

位于山東地區(qū)的某建筑工程項(xiàng)目，其基坑土石方工程的開挖范圍是一個(gè)矩形，長58m，寬27m，平均開挖深度10.6m，屬于典型的深基坑大開挖作業(yè)。根據(jù)對(duì)深基坑施工作業(yè)區(qū)域范圍的地勘鉆心取樣和實(shí)驗(yàn)室檢測，得出該項(xiàng)目深基坑土石方施工區(qū)域范圍內(nèi)的土體及其地質(zhì)構(gòu)造、力學(xué)參數(shù)，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 案例項(xiàng)目的地質(zhì)構(gòu)造情況表

由表1可知，在該項(xiàng)目深基坑土石方施工作業(yè)區(qū)域范圍內(nèi)，雖然土體構(gòu)造種類較多，但是各類土體的物理力學(xué)參數(shù)相對(duì)而言比較理想，若要保障深基坑土石方施工期間的施工質(zhì)量和施工安全，必須根據(jù)有關(guān)土體的物理力學(xué)參數(shù)，以及案例項(xiàng)目施工單位的人工、材料、機(jī)械設(shè)備現(xiàn)狀，編制合理的技術(shù)管理方案。

3.2 案例項(xiàng)目深基坑施工作業(yè)技術(shù)管理方案

施工單位的技術(shù)人員根據(jù)自身積累的施工經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)過充分的技術(shù)討論，確定了三個(gè)施工技術(shù)管理方案，分別編號(hào)為：施工技術(shù)管理方案1、施工技術(shù)管理方案2、施工技術(shù)管理方案3，各方案具體內(nèi)容如下。

（1）施工技術(shù)管理方案1：采用機(jī)械大開挖的方法，首先使用10 輛山推S150-9 挖掘機(jī)挖掘雜填土層和粉質(zhì)黏土層，而后使用25 輛山推SE245LC-9 挖掘機(jī)挖掘石灰?guī)r層和頁巖層；每當(dāng)機(jī)械挖掘完成面達(dá)到1m深度時(shí)，便沿著基坑施工作業(yè)區(qū)域范圍線，安排25個(gè)專業(yè)工人進(jìn)行基坑四周土體的支護(hù)錨索鉆孔作業(yè)，鉆孔長度統(tǒng)一為15m，鉆孔傾斜角統(tǒng)一為12°，鉆孔的橫向和縱向間距統(tǒng)一為2m，鉆孔直徑統(tǒng)一為20cm；安排25個(gè)專業(yè)工人進(jìn)行支護(hù)錨索的安裝，支護(hù)錨索統(tǒng)一采用強(qiáng)度為1470MPa，單芯直徑為3mm 的四芯鋼繩；安排6 人進(jìn)行支護(hù)鉆孔和支護(hù)壁的混凝土噴錨作業(yè)，噴錨混凝土統(tǒng)一采用C25 商品混凝土，基坑護(hù)壁噴錨混凝土厚度為13.5cm。

（2）施工技術(shù)管理方案2：采用分層開挖方法，以1.5m 為一開挖層，進(jìn)行開挖、支護(hù)、噴錨作業(yè)。施工期間一直保持使用15 輛山推S150-9 挖掘機(jī)進(jìn)行土石方挖掘作業(yè)；每當(dāng)機(jī)械挖掘完成面達(dá)到1.5m深度時(shí)，便沿著基坑施工作業(yè)區(qū)域范圍線，安排30 個(gè)專業(yè)工人進(jìn)行基坑四周土體的支護(hù)錨索鉆孔作業(yè)，鉆孔長度統(tǒng)一為12m，鉆孔傾斜角統(tǒng)一為10°，鉆孔的橫向和縱向間距統(tǒng)一為2m，鉆孔直徑統(tǒng)一為15cm；安排20個(gè)專業(yè)工人進(jìn)行支護(hù)錨索的安裝，支護(hù)錨索統(tǒng)一采用強(qiáng)度為1470MPa，單芯直徑為3mm 的三芯鋼繩；安排8 人進(jìn)行支護(hù)鉆孔和支護(hù)壁的混凝土噴錨作業(yè)，噴錨混凝土統(tǒng)一采用C25 商品混凝土，基坑護(hù)壁噴錨混凝土厚度為12.5cm。

（3）施工技術(shù)管理方案3：采用分層開挖方法，以2.5m 為一開挖層，進(jìn)行開挖、支護(hù)、噴錨作業(yè)。施工期間一直保持使用12輛山推SE245LC-9挖掘機(jī)進(jìn)行土石方挖掘作業(yè)；每當(dāng)機(jī)械挖掘完成面達(dá)到2.5m深度時(shí)，便沿著基坑施工作業(yè)區(qū)域范圍線，安排50 個(gè)專業(yè)工人進(jìn)行基坑四周土體的支護(hù)錨索鉆孔作業(yè)，鉆孔長度統(tǒng)一為18m，鉆孔傾斜角統(tǒng)一為12.5°，鉆孔的橫向和縱向間距統(tǒng)一為1.5m，鉆孔直徑統(tǒng)一為20cm；安排30 個(gè)專業(yè)工人進(jìn)行支護(hù)錨索的安裝，支護(hù)錨索統(tǒng)一采用強(qiáng)度為1470MPa，單芯直徑為3mm的四芯鋼繩；安排12人進(jìn)行支護(hù)鉆孔和支護(hù)壁的混凝土噴錨作業(yè)，噴錨混凝土統(tǒng)一采用C25 商品混凝土，基坑護(hù)壁噴錨混凝土厚度為15cm。

3.3 案例項(xiàng)目深基坑施工作業(yè)技術(shù)管理優(yōu)選

Mathematica軟件是目前國內(nèi)外開發(fā)應(yīng)用較為成熟的且基于綠色智能施工學(xué)理的數(shù)學(xué)建模軟件，國內(nèi)外不少工程領(lǐng)域的科研者、管理者以及技術(shù)人員都在積極嘗試運(yùn)用該軟件開展基于綠色智能施工理念的施工管理方案優(yōu)選。根據(jù)案例項(xiàng)目的實(shí)際情況，以及表1和施工技術(shù)管理方案1、施工技術(shù)管理方案2、施工技術(shù)管理方案3，分別在Mathematica 軟件中建立對(duì)應(yīng)的施工管理模型，并在對(duì)應(yīng)模型的數(shù)學(xué)模型中錄入式（1）和式（2）所示的函數(shù)式，此外，根據(jù)專家咨詢得出施工技術(shù)管理方案1的人為限制因素值Qi為2.78，安全風(fēng)險(xiǎn)因素值Fi為3.26；施工技術(shù)管理方案2的人為限制因素值Qi為2.58，安全風(fēng)險(xiǎn)因素值Fi為3.37；施工技術(shù)管理方案3的人為限制因素值Qi為2.91，安全風(fēng)險(xiǎn)因素值Fi為3.31。

使用Mathematica軟件開展基于綠色智能施工理念的案例項(xiàng)目深基坑施工管理方案模擬，最終得出施工技術(shù)管理方案1的多目標(biāo)管控綜合成果值為5.21，施工技術(shù)管理方案2的多目標(biāo)管控綜合成果值為5.53，施工技術(shù)管理方案3 的多目標(biāo)管控綜合成果值為4.98。由此確定施工技術(shù)管理方案2 為最佳技術(shù)方案。在具體的施工管理實(shí)踐中，施工單位采用施工技術(shù)管理方案2，也確實(shí)取得了不錯(cuò)的效果，圓滿完成了深基坑施工作業(yè)任務(wù)，并保障了施工期間的質(zhì)量與安全。

4 結(jié)語

基于綠色智能施工理念的施工管理，其實(shí)踐應(yīng)用主要聚焦針對(duì)建筑項(xiàng)目分部分項(xiàng)工程施工技術(shù)管理方案的優(yōu)選。其雖然依托于綠色智能施工理念的學(xué)理基礎(chǔ)，使用數(shù)學(xué)函數(shù)模型，能夠排除一些人為限制因素的管理干擾，但是其中關(guān)于人為限制因素風(fēng)險(xiǎn)值、安全風(fēng)險(xiǎn)因素值的判定評(píng)估，依舊需要經(jīng)過專家咨詢獲得。在通過專家咨詢獲取數(shù)據(jù)的過程中，也難免會(huì)受到專家水平能力限制因素的影響。這既是現(xiàn)階段基于綠色智能施工理念開展施工管理存在的不足之處，也是今后深度開展基于綠色智能施工理念，尋找施工管理突破創(chuàng)新的關(guān)鍵之處。