史 陽 吳超洋 徐爭光

中建三局第三建設工程有限責任公司 上海 200331

1 應用背景

在經濟下行的大環(huán)境下，建筑產業(yè)鏈上的企業(yè)面臨競爭加劇、成本提高的困境，且當前工地人員、設備、物料、環(huán)境的協調管理更加繁復，安全、質量、進度等的管控也存在諸多問題。

建筑企業(yè)亟需改變傳統(tǒng)的施工管理方式，立足于“互聯網＋建筑大數據”，利用云計算、大數據、移動互聯網和物聯網技術等手段，針對當前建筑行業(yè)的特點，以“人員、設備、物料、安全、質量、進度、環(huán)境”七大要素為核心，實現信息有效觸達、問題及時跟進、工地有序管理，打造安全可靠、綠色環(huán)保的施工工地[1-7]。

2 工程概況

杭州智慧之門項目（圖1）位于杭州市濱江新區(qū)，總建筑面積37.2萬 m2，由A、B、C、D、E這5個單體建筑及地下汽車庫組成。其中A、B塔樓為超高層商務辦公用房，建筑高度達280 m，地上63層，單層建筑面積超2 000 m2。

圖1 杭州智慧之門項目效果圖

3 施工特點及難點分析

3.1 總承包管理及服務

本工程體量大，包含3層地下室、3棟塔樓和2棟商業(yè)配套用房，既屬于超高層建筑又具備群體性工程特點，專業(yè)分包多，總承包管理協調難度大。

本工程鋼結構施工最大高度達280 m，塔樓鋼結構數量多，構件重，核心筒、外框鋼結構與外框水平結構作業(yè)高度不一，交叉作業(yè)繁多，高空墜落、物體打擊、高空焊接等均為本工程重大危險點。

現場的安全文明施工、后勤保衛(wèi)、揚塵噪聲控制、建筑垃圾清理、施工廢水處理等工作繁雜。場內各專業(yè)文明施工管理面廣、事務雜、任務重。

本工程工期達1 740 d，各專業(yè)之間的協調和溝通量大，需保證信息的高效傳遞；場地高峰期有近千人同時作業(yè)，需做好人員管理。

3.2 總體施工部署

項目基坑占地面積大，地下室3層，A、B塔樓63層，高約280 m，包含專業(yè)多，地下、地上施工階段工期控制難度大。

場地施工范圍雖大，但材料堆場、加工場、交通通道面積狹小，專業(yè)工程多，堆場要求多，交通管理難度大。

塔樓施工過程中鋼結構與土建對塔吊的使用協調難度大；專業(yè)工程眾多，施工電梯管理難度大。

3.3 技術方案

基坑總面積達3.1萬 m2，裙房區(qū)域開挖深度達14.7 m，塔樓區(qū)域開挖深度最深處達21.95 m，基坑交叉施工變形控制難度大；開挖深度范圍內土質主要為砂質粉土和淤泥質黏土，土方開挖難度大，降水要求高。

混凝土泵送最高高度為278 m，高強度混凝土的強度等級為C35～C60。

核心筒與外框柱的沉降壓縮“位移差”；隨塔樓增高，軸線控制網的垂直引測精度難以保證。

本工程總用鋼量約2萬 t，A、B塔樓同步施工，存在諸多復雜節(jié)點，深化工作量難度大；與多個專業(yè)均有聯系，深化設計涉及范圍廣；塔樓4個外立面分別設置4道斜撐，將外框巨柱、桁架及樓層水平結構連接為整體。斜撐截面尺寸較大，分段吊裝為施工的一大難點。

4 信息化智慧平臺助力項目管理水平提升

4.1 智慧管理信息化平臺創(chuàng)建

針對工程的特點及難點，項目引進“集成云平臺”，最大程度收集施工現場人員、機械、材料等關鍵數據信息，利用物聯網、云計算、大數據等技術，形成“施工現場—數據采集—數據分析”的業(yè)務體系和全新的管理模式，實現前線操作與遠程監(jiān)控的數據鏈條，從而提高建筑施工現場的精細化生產管理水平。

項目集成云平臺（圖2）開放接口，集成各應用系統(tǒng)，以平面圖、全景圖、BIM模型等為載體，可視化地構建數字工地。

圖2 智慧大腦項目集成云平臺

4.2 作業(yè)人員實名制管理

項目高峰期施工人員近1 000人，管理人員逾100人，且人員流動頻繁。項目通過實名制管理體系，全面采集人員信息，避免“黑名單”人員進入工地現場。同時在工地和生活區(qū)的出入口設置全高閘機，具有人臉＋IC識別模塊，系統(tǒng)自動統(tǒng)計在場工友人數、工種、班組等信息，通過分析工效，為項目的勞動力調配提供依據，從而提高施工效率。

4.3 VR安全質量教育培訓

項目設置VR體驗館，通過虛擬現實技術模擬現場施工中可能發(fā)生的各種危險場景（如高空墜落、物體打擊、操作架倒塌、塔吊傾覆等），并能實現工程質量樣板直觀展示，讓工友在沉浸式體驗的同時，提高安全隱患防范意識和工程質量標準意識。VR教育解決了傳統(tǒng)教育的枯燥和被動式教育的低效問題，使實實在在的切身體驗入腦入心。

4.4 智能化監(jiān)控

智能化監(jiān)控主要由安防監(jiān)控、臨設消防監(jiān)控、智能用電監(jiān)控3個模塊組成。

1）安防監(jiān)控能夠遠程查看工地施工進度和措施落實情況，遠程巡視工地安防狀態(tài)。通過錄像回放，對產生問題的原因進行溯源。

2）臨設消防監(jiān)控系統(tǒng)，即在辦公區(qū)、生活區(qū)、庫房內設置煙霧感應器，當煙霧濃度超標時觸發(fā)報警，管理人員通過手機可立刻查看報警臨設房間號，由專人前往處理，同時也可通過監(jiān)控視頻確認煙霧范圍是否進一步擴大，實現快速反應部署，防止火災發(fā)生。

3）智能用電監(jiān)控系統(tǒng)通過對配電柜、二級箱柜等各關鍵節(jié)點的剩余電流、電流和溫度的監(jiān)測，能夠及時掌握線路動態(tài)運行存在的電氣火災隱患。

4.5 設備一體化

根據施工部署，項目需投入5臺塔吊（4臺大型動臂塔吊）、8臺施工升降機，設備多且集中。全過程共涉及50余次塔吊爬升，穿插116次爬模爬架提升，如何確保設備的安全、高效運轉，是項目現場管理的重難點。

施工現場塔機布置密集，為防止群塔在交叉作業(yè)時發(fā)生碰撞事故以及吊鉤進入公共場地造成安全事故，通過信息化手段對塔機運行（幅度、起重量、起重力矩、起升高度、工作速度）進行全過程監(jiān)控記錄及碰撞預警。同時基于塔吊每日運行情況和吊次分析垂直運輸需求，合理調整塔吊作業(yè)時間和順序，使管理更節(jié)能、高效。

施工電梯智能監(jiān)測系統(tǒng)增加防墜、防超載、防沖頂、上下限位內外門監(jiān)測、樓層分區(qū)?？肯到y(tǒng)，進一步提升施工電梯安全管理水平。若有異常，系統(tǒng)會實時向手機推送消息，一旦電梯出現失控，系統(tǒng)會自動啟動緊急制動，保障人員安全。

4.6 自動計量地磅系統(tǒng)

在建筑工程中，材料一般占工程造價的60%。本工程混凝土方量約20萬 m3，鋼筋約3.5萬 t，鋼結構構件約2.5萬 t。智能地磅可實現數據自動可靠采集、自動判別、自動指揮、自動處理、自動控制，最大限度地降低人工操作所帶來的弊端和工作強度。

4.7 APP巡檢系統(tǒng)

通過APP巡檢系統(tǒng)，管理人員在現場巡查時發(fā)現質量或安全問題，拍照記錄檢查情況后實時上傳至系統(tǒng)，并推送給指定整改人，完成相應整改后進行平臺數據閉合，檢查整改形成閉環(huán)。系統(tǒng)將自動生成資料，可以直接對其進行打印。

該系統(tǒng)大大縮短了現場質量安全問題整改閉合的周期，原有的整改閉合資料歸檔往往需要一周或更長時間，現僅需2～3 d。

5 綠色施工技術助力企業(yè)降本增效

5.1 預制裝配式道路

項目臨時道路大量采用裝配式道路，使用面積540 m2，占臨時道路面積的60%，使用期間在場地內已實現3次周轉，節(jié)約臨建成本約80萬元。

5.2 自帶CI裝配式圍擋

項目圍擋全部采用大片單元式巖棉彩鋼板裝配式圍墻，面積達1 200 m2，圍墻自重輕，安拆簡單，運輸方便，同時可直接利用涂料進行CI布設，后期根據原順序安裝即可實現CI的重復利用。目前項目部分圍墻已實現2次周轉，節(jié)約成本24萬元。

5.3 空氣能熱水器使用

項目生活區(qū)采用空氣能熱水器進行供暖供冷?？諝饽軣崴骶哂泄?jié)能、便捷、安全、環(huán)保四大優(yōu)點，每月可節(jié)約用電12 000 kW·h。

5.4 揚塵噪聲監(jiān)控系統(tǒng)

揚塵噪聲監(jiān)測點位于施工現場主道和工地大門，可對工地現場的溫度、濕度、PM2.5、PM10、風力、噪聲等環(huán)境項目進行實時監(jiān)測并傳輸數據至云平臺存儲分析，現場設置LED屏進行數據顯示，也可通過電腦、移動設備進行實時查看；該系統(tǒng)還可與霧炮、噴淋等設備控制聯動，當PM2.5超過設定的預警值時，自動啟動噴淋降塵系統(tǒng)，降低粉塵濃度，改善施工現場環(huán)境。

5.5 廢舊鋼筋二次利用

鋼筋為9 m和12 m定尺，在鋼筋下料時往往多出短鋼筋頭無法利用，項目將多余的廢鋼筋頭收集起來用于制作集水井、排水溝蓋板和鋼筋馬凳等，實現廢舊鋼筋的二次利用，直接節(jié)約成本16萬元。

5.6 太陽能路燈

通往施工現場的主干道照明采用太陽能路燈，現場及生活區(qū)照明均使用LED燈帶。每月節(jié)約用電成本1.2萬元。

5.7 箱式功能房使用

施工現場內功能房均采用可周轉集裝箱，如門衛(wèi)室、茶水亭、工具庫房、養(yǎng)護室等，集裝箱房整體吊裝，運輸方便，可多次周轉，滿足綠色施工要求。

6 新技術應用貫穿始終

6.1 BIM技術

本工程鋼結構體量大，構件截面、材質種類眾多，節(jié)點形式復雜多樣，尤其是巨柱內復雜K形鋼柱節(jié)點與密集鋼筋的碰撞是本工程的重難點。采用BIM進行深化設計，利用其所見即所得的三維建模及碰撞校核優(yōu)勢提高效率，能夠解決鋼結構與土建、安裝、機電、幕墻等專業(yè)的碰撞問題。

此外通過對屋面、幕墻、綜合管線、砌體、裝飾等的BIM深化，在施工之前按照“設計—檢查協調—修改再設計”的循環(huán)過程，可消除設計錯誤和疏漏，減少施工中的返工成本。項目還基于BIM的虛擬建造技術，對大型施工機械、場區(qū)道路、現場人流等進行規(guī)劃，并協同三維可視化功能再加上時間維度，對施工進度進行模擬。通過BIM模型，對施工中的進度問題、部署偏差、資源是否充裕做到一目了然。該技術創(chuàng)造經濟效益約300萬元。

6.2 鋁模與爬模結合應用技術

智慧之門項目A、B塔樓建筑高度達280 m，建筑層數63層，若采用傳統(tǒng)爬模技術進行豎向結構施工，由于爬模本身限制，需采用水平結構與豎向結構分開施工的方式，該方式在施工中將增加額外投入及安全風險。因此本工程核心筒外側采用爬模，內側采用鋁模施工，實現水平結構與豎向結構同步施工，降低額外投入、爬模成本及施工風險。該技術創(chuàng)造經濟效益約200萬元。

6.3 GMT模板體系應用

本工程地下室結構全部采用GMT模板。GMT材料具有強度高、質量輕、能重復加工和可回收利用的特點，大大節(jié)約了工期，降低了施工成本，提高了施工效率，保障了工程質量，并增加了施工的安全性，解決了傳統(tǒng)施工過程中的諸多難題，實現了降本增效及綠色施工的目標。該技術創(chuàng)造經濟效益約200萬元。

6.4 坑中坑式基坑支護加固技術應用

傳統(tǒng)地下工程開挖的坑中坑是電梯井、設備基礎、集水井等局部開挖部位，往往這些部位的標高在地下室或者承臺以下，高差2～3 m，因而形成了大坑套小坑式的基坑。近幾年坑中坑出現在我國很多地標性建筑中，由于內坑位置往往處于工程性能較差的土層中，設計及施工不當往往會造成嚴重的經濟損失，甚至危及人身安全，造成巨大的社會負面影響，因而坑中坑支護技術的研究分析顯得尤為重要。

本工程坑中坑施工中，綜合考慮并深入分析承壓水、土壓力、工程樁、基坑周邊圍護體和施工超載等因素，采用在加深坑區(qū)域增設鋼筋混凝土支撐，且支撐澆筑在基礎底板內，減少支撐拆除時間，也省去了因拆撐需要而設置的換撐工況，實現深坑的整體澆筑，確?；影踩?。在技術層面上，力爭做到優(yōu)化，保證施工質量、安全、經濟、環(huán)保。該技術創(chuàng)造經濟效益約200萬元。

6.5 基坑封閉降水及地下水循環(huán)利用技術

基坑封閉降水技術通過利用鉆孔灌注樁＋旋噴止水帷幕的圍護結構，插入基坑下臥不透水層一定深度，阻截基坑側壁及基坑底面的地下水，避免其向基坑內部滲流，同時采用降水措施抽取或引滲基坑開挖范圍內的少量現存地下水。該項技術的運用可以有效減少地下水的消耗，節(jié)約了地下水資源，同時解決了基坑施工中的問題，且大大縮短了施工周期。該技術創(chuàng)造經濟效益約300萬元。

6.6 噴淋系統(tǒng)

利用圍墻噴淋、外架噴淋、塔吊噴淋系統(tǒng)，三位一體、全方位覆蓋施工場地，有效控制揚塵；同時利用降水井抽取的地下水作為供水源，實現了水資源的循環(huán)利用，充分體現了綠色施工和環(huán)境保護理念，達到了降本增效的目標。該技術創(chuàng)造經濟效益約120萬元。

6.7 施工過程中水綜合回收循環(huán)利用技術

將基坑降水所抽水體集中存放，用于沖刷廁所、現場撒水控制揚塵等；經過處理或水質達到要求的水體用于結構養(yǎng)護用水、基坑支護用水、混凝土試塊養(yǎng)護用水以及砌筑抹灰施工用水等的回收利用技術。

同時，施工過程中將降雨收集后，經過雨水滲蓄、沉淀等處理，用于施工現場降塵、綠化和洗車；或在此基礎上，將施工、生活廢水經過過濾、沉淀等處理后再循環(huán)利用。該技術創(chuàng)造經濟效益約220萬元。

6.8 可周轉外架連墻件的應用

本工程地下室施工使用大量止水螺桿，止水螺桿露出墻體多余部分在割除后多按廢材處理。項目利用割除的止水螺桿替代鋼管作為預埋件，同時使用廢鋼管與鋼板焊接成連接件，利用螺栓與制作成品構件連接，形成可周轉外架連墻件。通過各項目周轉使用，實現了廢料再利用。

6.9 焊接機器人使用

本項目鋼構件超厚板多，板厚大于70 mm的構件達30%，最大板厚達110 mm，焊接量大，焊接質量較難控制。板厚大于70 mm的構件焊接必須采用電加熱進行預熱，預熱溫度為120～180 ℃，加熱寬度為1.5倍的板厚。在焊接過程中，層間溫度控制在預熱溫度到250 ℃之間，焊后保溫1.5 h以上。項目使用MINI型焊接機器人進行焊接，可提高現場焊接效率2～3倍，同時實現一次焊縫檢測合格率99.9%。該技術創(chuàng)造經濟效益70萬元。

7 結語

杭州智慧之門項目智慧建造及綠色施工技術的應用，有效提升了項目綜合管理水平，在構建高效節(jié)能、綠色環(huán)保新型建筑工地方面具有廣闊的應用前景，保障了工期節(jié)點，為企業(yè)及項目創(chuàng)造了巨大的利益，為社會的可持續(xù)發(fā)展提供了嶄新的思路，可供同類型項目參考。