城市地下综合管廊智慧化施工管理研究

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1引言

城市地下综合管廊又称市政综合沟，是指将城市电力、通讯、燃气、供冷供热、给排水等相关市政管线有机收纳于地下的隧道内。21世纪，综合管廊的建设已经同城市轨道交通的发展一样，对城市的发展水平具有一定的代表性，同时也是智慧城市发展进程中不可或缺的一部分。近几年来，我国提出一系列的政策来鼓励与支持城市地下综合管廊的建设,2015年8月,国务院出台《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》，工作目标是到2020年，建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊并投入运营。随着建设的推进，在取得一定的成就的同时也暴露出一些在施工管理方面的问题。传统模式的下的施工管理过于粗放，造成城市地下综合管廊施工过程中存在进度缓慢、质量低下、成本过高等问题，不能满足现代化建设项目的需求。随着信息技术的发展，智慧化施工管理在工程项目建设方面已经占据了一席地位，并逐渐取代传统管理模式，将智慧化施工管理手段应用在城市地下综合管廊的建设中，必将会提高综合管廊的综合效益同时加速推进其进一步发展。

2城市地下综合管廊施工管理研究现状

近几年来，国内外对综合管廊的研究逐渐增多，但大多集中在综合管廊的前期可研、设计、以及后期的运维管理。针对施工管理，范海林等提出以GIS为基础建立融合新型基础测绘、施工可视化管理、管道运维、安全应急决策等方面的管理平台，实现综合管廊的全生命周期管理；段中兴等提出建立基于STM32嵌入式处理器的城市地下综合管廊的安全预警系统，实现综合管廊施工以及运维阶段的安全管理；KangJinA等提出通过对综合管廊进行监控设备的安装，实现对综合管廊内部环境的实时把控，更好的应对解决综合管廊中的突发状况。相对而言，城市地下综合管廊施工管理相关研究较少，而且只是针对某一技术在施工管理中的应用，并没有对综合管廊智慧化施工管理涉及到的相关技术进行整体研究。因此，亟需形成一套高效、智能的综合管廊施工管理体系，为综合管廊的施工管理提供相应的技术支持。

3城市地下综合管廊智慧化施工管理平台的总体设计

随着信息技术与创新2.0的交互演进发展，将IOT（物联网）、GIS（地理信息系统）、BIM（建筑信息模型）、RFID（无线射频识别）等相关技术进行有机结合，通过构建智慧化施工管理平台，将其应用到城市地下综合管廊的施工管理中，在极大提高施工管理的效益的同时加快综合管廊的实施进程。以数字化信息模型为基础，结合物联网技术，搭建一座连接各信息孤岛的桥梁，进而打破传统模式下建筑业存在的“信息孤岛”的状况，为业主、设计、施工三方提供一个数字化、智能化、集成化的施工管理平台。集成的施工管理平台主要由三个部分构成，一是由设计方提供的结构和非结构信息以及通过IOT技术与RFID技术反馈收集的实时信息组成的数据层；二是由通过GIS技术和BIM技术构建的进度控制、质量控制、成本管理模型的模型层；三是由施工方将模型应用到实际工程中，实现施工进度的模拟与优化、施工质量的跟踪与监控、施工成本的精细化管理的应用层。通过建立上述智慧化施工管理平台，将地下综合管廊建设中原本分裂的三方有机的结合成一个整体，使各方在项目推进过程中，责任更加清晰明确，信息沟通交流更加准确及时，大大减少了各方推诿扯皮的发生。

4城市地下综合管廊智慧化施工管理平台的应用

当前在实际建设的城市地下综合管廊项目中，有以下四种常见的施工方法：明挖现浇混凝土法、明挖预制拼装法、盾构施工法、顶管施工法。本文主要以具有质量高、工期短、成本低、节能环保等特点的明挖预制拼装法为基础，针对其施工过程中易出现的问题进行智慧化施工管理平台的应用研究论述。以期到达对综合管廊施工过程中进度、质量、成本的高效管理，将明挖预制拼装的施工方法的优势发挥到极致。

4.1进度控制

在综合管廊实际施工过程中，明挖预制拼装法不同于现浇混凝土法，会出现由于预制构件生产效率未能达到要求或运输方式选择不当导致构件不能及时运输到施工现场的情况以及由于生产构件厂商与施工单位沟通不及时，导致现场积存过量的构件的情况，给施工带来不便的同时，也使施工现场存在一定的安全隐患；还会存在预制构件现场吊装过程中，由于施工人员水平参差不齐，避免不了出现错装、漏装等情况，进而影响施工进度。通过建立GIS数字信息模型以及基于IFC标准下的BIM施工进度控制模型，同时搭配RFID技术，实现预制构件生产、运输、进场、存储、吊装过程的虚拟仿真、实时跟踪的交互处理模式下的进度控制。在预制构件生产过程中，植入RFID芯片卡，对构件信息的实时追踪并上传到BIM模型中，通过基于BIM技术的4D虚拟施工过程的进度控制模型，将施工过程中每一个环节的工作虚拟化的构建出来，不断的在虚拟的环境下进行工序的演示并发现其中可能出现的问题及风险，并将这些优化过的方案应用在实际施工中，使构件从生产到运输再到现场的吊装环节更加精确通畅，优化施工进度。现场施工过程中每一个时间节点的计划完成工作与现实完成工作，利用IOT技术实时上传信息，参与施工各方可以随时了解当前项目的进展，以此来对下一步工作的部署做进一步更加深入、详细的安排，及时对项目进度进行调整，可大大减小因一项工序未能按计划进行进而导致后续大量工作被耽误搁置的影响。这样，即使施工过程中出现进度失控的情况，由于信息的迅速流通，各方可立即做出相应调整。这样从整个工程项目的角度来看，对整体进度的影响将被大大的降低甚至可以忽略。

4.2质量控制

由于综合管廊明挖预制拼接施工法的大部分构件都是预先在工厂统一预制完成的，完全实现工业化生产，从很大程度上来说，要比施工现场现浇构件的施工工艺质量更有保证，但是也不排除会有个别构件生产过程中质量出现瑕疵以及运输、存储、施工现场二次搬运对构件造成破坏的情况。同时由于施工人员的技术水平参差不齐，一些技术工作，会因为操作不规范等原因，造成实际工程达不到设计要求，从而影响综合管廊的质量。通过建立基于IFC标准下的BIM施工质量控制模型，同时搭配RFID技术，实现预制构件生产、运输、进场、存储、吊装过程的信息化、可视化模式下的质量控制。在构件生产运输过程中，当预制构件生产完成后，在每一个构件上贴上根据对应的BIM模型生成打印的二维码，此二维码中包含该构件的所有相关信息，包括尺寸、结构、安装部位、连接点、生成厂家等一系列内容。当构件运输到施工现场后，施工人员使用二维码扫描器对二维码信息进行读取，直接可以把构件运输到施工现场指定位置进行存储，降低了运输过程及场内的二次搬运对构件可能产生破坏的概率，避免不必要的质量问题。如若发生不可逆的质量损害问题，生产厂商可根据二维码相关信息重新生产构件，将构件产生质量的问题对整体工程的影响降到最小。在现场吊装过程中通过运用可视化对施工过程进行模拟，施工人员只需将自己的实际经验和规范的操作有机结合进行施工，这样也可大大避免由于施工人员的技术水平不一致而可能造成的施工质量的问题，使得安装效率和质量大大提升。在施工过程中，通过RFID技术，对建筑物各个结点进行全天候360°的监控，搭建互联平台，通过BIM参数化平台，建立与IOT相关联的质量信息控制模型，对实际工程项目的质量进行实时监控，通过与可视化模型的对比，及时发现质量问题，在大量省去工程监理的工作量的同时也有助于综合管廊质量的提升。如若出现质量问题，通过前期构件出厂时的追踪信息，可以快速找出问题所在原因以及责任人，以便可以迅速做出反应，对问题点及时进行补救，将质量问题对工程项目所带来的影响降到最低。

4.3成本管理

在综合管廊施工过程中一旦产生设计变更，已经预制完成的构件将成为建筑垃圾同时需要生产新的构件，这样便会造成项目的成本上升；由于明挖预制拼接施工过程分为构件生产、运输、进场、存储、吊装五个阶段，每个阶段的实施者均为不同的主体，因此成本管理需要比传统模式更加精细化。通过建立基于IFC标准下的BIM施工成本控制模型，实现预制构件生产、运输、进场、存储、吊装过程的智慧建造模式下的成本控制。通过将BIM与VR等技术的结合应用，可以使项目中遇到的设计变更大大减少，在不消耗材料与能源的前提下，业主、设计、施工方可以看到并了解施工的详细过程和细节，包括基本BIM的虚拟构件安装和施工方案模拟技术，有效避免返工和设计变更带来的不必要的经济损失。一旦施工过程中的设计变更发生时，利用BIM将变更关联到模型中，同时反映出工程量以及造价的变更，使业主方更直观的掌握设计变更对工程造价的影响，及时调整资本筹集和投入使用计划。通过BIM模型解决传统模式施工下的信息沟通不顺畅的问题，在装配式建筑施工过程中，生产预制构件的厂商与构件吊装的施工现场之间的信息沟通十分重要，通过搭建BIM信息平台，施工方可以实时掌握施工进度、构件生产进度以及各种动态资源的数量，以此来实现人、材、机的高效运转以及精细化管理，这样会大大减少由于材料机械供应不及时或者窝工而造成的成本浪费。

5结语

将地下综合管廊引入城市基础设施领域可以有效解决城市“马路拉链”问题，同时对盘踞在空中的管线“蜘蛛网”进行合理的安置，创造美观的城市环境的同时对城市的安全也有很大帮助。通过GIS、BIM、IOT、RFID等技术的有机结合，搭建智慧化施工管理平台，并将其应用到城市地下综合管廊的建设中去，可以实现综合管廊施工过程中进度、质量、成本的高效控制与精细化管理，进而提升我国智慧城市的推广速度以及建设质量。