信息化技术在桥梁预制装配施工管理中的应用

张阿晋

上海建工集团工程研究总院 上海 201114

1 工程背景

上海市北横通道新建工程规模宏大，贯穿上海长宁、普陀、静安、虹口及杨浦等5个行政区，全线工程涉及盾构法隧道、高架道路、立交改造、地下面道路扩容等内容，施工范围均为上海中心闹市区域，其中北虹路立交、天目路立交均采用高架桥梁预制装配施工工艺。由于工程建设须跨越现状中环线、南北高架及苏州河的关键节点，故施工组织难度非常大，且预制构件数量众多（以北虹立交区段为例，预制立柱约153根、空心板梁及箱梁163片）、质量大（以北虹立交区段为例，质量最大的预制墩柱为95 t，预制盖梁最大质量为68.4 t，预制混凝土小箱梁最大质量为140 t），大型吊装施工安全风险隐患多。同时，由于部分预制墩柱高达30 m，故需创新性采用双节或多节立柱高空拼装等新型施工工艺，工程施工管理面临着很大挑战。

2 工程管理重点及难点分析

1）项目地处上海城市核心区，具有人口高度密集、建（构）筑物众多、市政管线纵横交错、交通流量巨大等特点，施工组织及协调难度高。

2）项目线路长、工点分散，传统工程管理手段无法实现全面覆盖，工程管理盲点多。

3）工程体量大，涉及众多专业交叉施工，工程信息量巨大，人工手动采集覆盖面小，后期处理难度大。

4）工程项目以预制构件吊装为主，现场大型吊装机械种类较多，如80 t汽车吊、160 t汽车吊、250 t履带吊、400 t履带吊等。同时，由于施工现场作业人员较多，存在众多安全隐患，工程安全管理难度高。

5）相较于预制装配式建筑，桥梁预制构件质量非常大，对于现场吊装机械性能、吊装工艺及操作人员水平要求非常高，尤其是各工种之间的协调配合难度非常大。

6）项目参与方众多，如业主、监理、总承包及其他项目参与方等，传统纸质报表或文件沟通效率低，信息管理滞后，协同化管理不足。

7）传统工程管理理念根深蒂固，较注重于即时工况管理，由于其缺乏系统性、全局性信息，故无法针对实际工况进行前期预测，提前预警，项目智能化管控技术推广应用势在必行。

为了进一步推动城市核心区高架桥梁预制装配施工工艺，在深入分析传统工程施工管理模式诸多弊端的基础上，依托信息化技术的发展成果，本工程将大力推广应用新型信息化管理模式及管理手段，为城市核心区高架桥梁预制装配施工工艺及产业化迭代升级提供强有力的技术保障。

3 信息化管理技术实施方案要点

在人口密集、建筑物众多、市政管线星罗棋布的城市核心区进行高架桥梁预制装配施工，若依旧采用传统粗放型管理模式和管理手段，必然面临着诸多管理难题，严重影响工程建设的整体质量，直接或间接导致了诸多的工程施工安全风险隐患。考虑到本工程地处上海城市核心区，面临着诸如周边环境异常复杂、施工期交通组织难度大、建设参与方多、信息交互量大；新型施工工艺难度大、环境控制要求高；施工环境苛刻、施工场地有限；关键工程节点施工筹划复杂等重大难题。若采用传统工程管理模式及手段，则必然存在着有效管理覆盖面小，问题响应及反馈路径冗长、时间滞后，信息化、可视化、智能化监管手段缺失等瓶颈问题，严重影响工程建设的整体质量，甚至决定了工程建设的可行性。

因此，本工程围绕着国家全面实施信息化技术发展战略，在数字建造、智能建造、项目管理、技术管理及施工控制等方面进行积极探索研究，拟采用新型信息化手段：工程数据自动化采集、传输及处理系统，现场可视化实时管理系统，施工协同化管理平台及安全风险智能化管控系统等，对既有传统施工工艺及组织管理模式进行优化，摒弃传统工程管理的诸多弊端，通过工程管理的全面信息化覆盖，提升项目的信息化管理水平[1-2]。

4 工程应用探索

4.1 施工数据自动化管理系统应用

由于本工程承台质量较大，不具备工厂化预制现场吊装条件，因此仍采用现场基坑开挖、坑内现场浇筑施工工艺。由于承台混凝土浇筑施工体量大、内外温差高等原因容易引起混凝土开裂，因此采用大体积混凝土自动测温系统进行混凝土内外温度的实时监控。同时为了减少工程施工对周边环境的扰动影响，在施工过程中，周边环境及工程结构变形数据监测均采用自动化数据采集、传输及处理系统（图1），以保证数据传输的高效性和准确性，为工程施工决策提供依据。

图1 工程项目综合管理系统

4.2 施工现场可视化监控系统应用

本工程可视化监控系统采用IPC（网络摄像机）/手机端＋NVR（网络硬盘录像机）式的纯数字视频监控模式。该模式基于发展成熟且无处不在的IP网络实现系统部署。该系统具有监控点位不受地域限制、施工简单快速、布线成本低廉、网络传输自由、图纸质量无损等特点。可视化监控系统主要包括4个组成部分：前台视频监控系统、数据传输系统、后台实时监控及显示系统、后台存储系统等。通过可视化动态管理系统具有的视频实时监控功能，可实现异机同屏显示、前段监控点远程控制及分组自动轮巡功能、全局范围内所有信息的集中检索、录像文件点播、暂停、快放、慢放、单帧步进和备份等功能及不同权限的分级管理等。

北横通道现有可视化管理系统可实现包括指挥部（图2）、项目工点、现场作业人员手持终端（图3）在内的多级安全管控，不仅有利于工程各级管理人员对各个项目施工现场的实时安全管控，而且可以配合政府管理部门及项目周边居民做好安全监管及工程影响的安抚与反馈工作。

图2 工程指挥部及项目工点实时监控中心

4.3 施工协同化管理平台应用

传统项目管理以纸为载体，层次多、效率低、费用高，极易因信息交流沟通失误而造成重大损失。在信息高速膨胀的今天，大型工程管理必须充分利用信息化技术，建立统一的数据交流平台，实现项目数据的实时、准确收集，以便管理者根据所采集的信息及时汇总分析，为项目决策提供可靠依据。

通过协同管理平台的建立，实现各级管理者及现场作业人员信息的有效沟通，保证项目建设过程信息的透明度。北横通道新建工程在管理过程中率先提出了无纸化管理要求，采用工程项目综合管理系统（图4）实现了技术方案从编制到审批的全过程无纸化管理，大大提高了技术方案的分级流转、审批效率。

图3 可视化系统手持客户端

图4 工程项目综合管理系统

同时，北横通道新建工程将采用全生命周期BIM应用，充分发挥BIM技术在辅助设计、数据共享、虚拟施工、安全运维等全过程的信息管理优势。如在施工管理阶段，依据北虹路立交装配施工特点，将BIM技术与射频识别（简称RFID）相结合，及时将信息传递给BIM模型，进行实际与计划偏差的校准，实现预制构件装配施工过程中的实时跟踪；在天目路高架施工过程中，将BIM技术与三维扫描技术相结合，将周围复杂施工环境扫描成型并转成精准的三维模型，与BIM模型相结合，规避施工过程中存在的环境因素造成的安全风险，提高工程建设效率。

4.4 施工风险智能化管控系统应用

为了降低施工现场的管理难度，在人员和设备管理方面，通过“人员、设备定位与轨迹跟踪”智能化管控模块（图5），可解决人的行为的不确定性和随意性，减少大型设备管理隐患；在安全管理方面，通过移动客户端可实现安全交底、安全巡检、安全提示、隐患处理等功能，为现场作业人员及时作出安全警示，并指导其进行安全处置，最大限度地降低现场作业人员的施工安全风险。

同时，该智能化风险管控系统（图6）具有强大的数据整合及分析处理能力，可实现工程参与各方的安全风险信息的实时汇总，供专业分析人员对工程的各个工点进行安全状态分析，并将评估结果上传至系统中，形成安全评估报告（包括当天施工概况、监测数据、视频、照片、专业人员综合评估及意见回复等）。依据工程实时数据，对安全风险隐患较高的施工区域及作业人员，及时作出风险预测及警示，并通过无线传输系统将安全提示信息发送给现场管理人员及作业人员。通过与专家评估系统的协同联动，充分发挥各领域的专业优势，为工程施工提供安全可靠的指导意见。对于工程现场的突发状况，可实现应急系统的即时启动功能，及时通知现场作业人员及各级管理人员，提高工程抢险效率，最大限度地降低工程事故可能造成的生命及财产损失[3]。

图5 人员设备智能化管控模块

图6 安全风险智能化管控系统及结构示意

5 结语

本文以我国现阶段高速发展的高架桥梁预制装配施工工艺为背景，结合典型工程案例，深入分析了该工艺在大中型城市核心区推广应用过程中面临的各类管理难题，如工程管理手段落后、信息化、可视化及智能化水平低等。

在此基础上，论述了高架桥梁预制装配施工信息化安全管控技术在工程实践中的探索应用，实现了安全管理的全过程、全专业覆盖，提升了工程管理的时效性，大大提高了整个工程项目管理的综合水平，充分实现各类资源的整合利用与优化配置，降低了传统工程建设及管理模式对各类资源的大规模消耗，符合国家绿色化、信息化及智能化建设需求，具有一定的工程示范作用。