【摘要】基于當(dāng)前智能化施工技術(shù)水平的提高及應(yīng)用場(chǎng)景的拓展，文章對(duì)智能化施工技術(shù)在城市快速路中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)智能化施工技術(shù)概念的闡述及其重要性的分析，結(jié)合華東某市城市快速路工程的建設(shè)，對(duì)智能化施工技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了詳細(xì)介紹。研究結(jié)果表明，采用智能化施工技術(shù)在施工周期、施工效率、成本控制、質(zhì)量控制及環(huán)境效益等方面均取得了顯著的效果。

【關(guān)鍵詞】智能化；施工技術(shù)；城市快速路

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU17 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）01-0031-03

0 引言

城市快速路作為緩解城市交通擁堵、提高城市交通效率的重要基礎(chǔ)設(shè)施，完善的城市快速路系統(tǒng)對(duì)于緩解交通擁堵、提升交通效率具有至關(guān)重要的作用[1-2]。然而，城市快速路的建設(shè)往往面臨著施工環(huán)境復(fù)雜、施工周期長(zhǎng)、施工質(zhì)量要求高等挑戰(zhàn)，為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，智能化施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。智能化施工技術(shù)通過(guò)集成先進(jìn)的信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的智能化管理和自動(dòng)化操作，極大地提高了施工效率和質(zhì)量，降低了施工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)[3]。本文闡述了智能化施工技術(shù)的概念，分析了智能化施工技術(shù)在現(xiàn)代城市快速路建設(shè)中的重要性。以某城市快速路的建設(shè)為例，在實(shí)踐中運(yùn)用智能化施工技術(shù)，驗(yàn)證其有效性。

1 智能化施工技術(shù)

1.1 智能化施工技術(shù)概念

智能化施工技術(shù)是指在建筑施工過(guò)程中，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)手段，以提高施工效率、降低成本、保障施工安全、提升工程質(zhì)量為目的的一系列技術(shù)和方法[4]。狹義上，智能化施工技術(shù)是指施工階段的智能化技術(shù)。廣義上，智能化施工技術(shù)包括了施工階段全過(guò)程，還包括了施工圖設(shè)計(jì)、施工管理等各環(huán)節(jié)。通過(guò)采用智能化施工技術(shù)，可以顯著提高建筑施工的自動(dòng)化、信息化和智能化水平，還可以降低施工成本、縮短施工周期、提高工程質(zhì)量及保障施工安全，智能化的施工技術(shù)是建筑工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

1.2 智能化施工技術(shù)重要性

隨著信息化技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能化施工技術(shù)在建筑工程及市政工程中的應(yīng)用逐步增加，智能化施工技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越受到建設(shè)單位及施工企業(yè)的重視[5-6]。與此同時(shí)，在技術(shù)開(kāi)發(fā)方面，智能化施工技術(shù)的應(yīng)用面也逐步拓展，從傳統(tǒng)基于BIM技術(shù)的施工圖設(shè)計(jì)，到當(dāng)前施工階段的應(yīng)用，智能化施工技術(shù)正滲透至施工及管理領(lǐng)域的方方面面，在提高施工效率、提升工程質(zhì)量及降低安全風(fēng)險(xiǎn)等方面發(fā)揮著重要作用。首先，智能化的施工管理可以實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的自動(dòng)化控制，減少人力投入，節(jié)省人力成本，同時(shí)提高施工的準(zhǔn)確性和速度，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工問(wèn)題，提出解決措施，提高施工效率。其次，智能化施工技術(shù)可以監(jiān)測(cè)施工過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，確保施工質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，提高工程質(zhì)量。最后，智能化施工技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患和不規(guī)范行為，有效降低安全事故的發(fā)生概率[7]。

2 項(xiàng)目分析

2.1 城市快速路項(xiàng)目概況

某城市快速路工程總長(zhǎng)度8.123 km，設(shè)計(jì)時(shí)速80～100 km。采用城市高架與地面道路相結(jié)合的方式，其中市區(qū)范圍內(nèi)采用城市高架。在現(xiàn)有城市主干路上新建3.870 km高架橋以及部分跨線橋，高架橋梁寬度26 m，雙向四車(chē)道，地面道路總長(zhǎng)度4.253 km，路基寬度34.3 m，兩側(cè)分布有5 m寬非機(jī)動(dòng)車(chē)道及5～8 m寬綠化帶。

工程共分為4個(gè)施工標(biāo)段、2個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)段。采用EPC發(fā)包模式，合同總價(jià)7.331億元?？偨ㄔO(shè)工期761 d，工期較短，且項(xiàng)目的復(fù)雜程度、施工工期及建筑規(guī)模在區(qū)域內(nèi)為首次。因此在立項(xiàng)初期，建設(shè)單位及當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)主管部門(mén)要求施工單位在施工過(guò)程中，采用傳統(tǒng)施工方法與智能化施工技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行施工，并對(duì)施工過(guò)程中的信息采集資料采取全程電子化的方式，以便后期的質(zhì)量檢查。

2.2 智能化施工技術(shù)的應(yīng)用

2.2.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）和三維建模技術(shù)

工程部分路段分布在市中心地段，且位于現(xiàn)狀城市主干路中及城市建筑物周邊。原城市主干路已運(yùn)行約15年，有較多管線且分布極為雜亂，建設(shè)場(chǎng)地的建筑物、交通流對(duì)新建高架快速路影響較大。地理信息系統(tǒng)（GIS）與三維建模技術(shù)是城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、環(huán)境管理等領(lǐng)域的重要工具，GIS技術(shù)能夠捕獲、存儲(chǔ)、分析、管理和呈現(xiàn)地理數(shù)據(jù)。三維建模技術(shù)能夠創(chuàng)建精確的三維模型，將兩者結(jié)合可以提供更加直觀和詳細(xì)的空間信息。在項(xiàng)目規(guī)模設(shè)計(jì)及施工場(chǎng)地布置初期，施工單位及設(shè)計(jì)單位通過(guò)三維建模技術(shù)可以創(chuàng)建精確的街道及市政道路模型，指導(dǎo)城市高架道路、線路的選型及施工場(chǎng)地的布置。GIS技術(shù)可以提供城市快速路周邊的地理信息，如地形、地貌、周邊建筑物等，指導(dǎo)施工圖設(shè)計(jì)，在施工階段結(jié)合BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市快速路建設(shè)過(guò)程的精細(xì)化、智能化的管理，避免對(duì)周?chē)h(huán)境造成破壞。

項(xiàng)目中Ⅲ標(biāo)及Ⅳ標(biāo)位于市中心，采用地理信息系統(tǒng)（GIS）和三維建模技術(shù)后，能夠克服城市快速路周邊環(huán)境復(fù)雜、地下管線雜亂的問(wèn)題。雖然前期費(fèi)用較高，但從整體上來(lái)講，采用地理信息系統(tǒng)（GIS）和三維建模技術(shù)為施工及設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)分析及可視化工具，提高了施工效率、縮短施工工期及優(yōu)化工程造價(jià)。

2.2.2 基于BIM技術(shù)的模塊化施工方法

城市快速路工程分為4個(gè)主要標(biāo)段進(jìn)行規(guī)?；┕?。其中2個(gè)標(biāo)段工程量主要為地面道路及地面橋梁，其余2個(gè)標(biāo)段工程量以高架橋梁為主。由于城市快速路的建設(shè)規(guī)模較大，傳統(tǒng)的施工方法需要時(shí)間較長(zhǎng)，特別是對(duì)于高架橋梁標(biāo)段。傳統(tǒng)的高架橋梁施工方法首先需要施工樁基礎(chǔ)，其次安裝橋墩、橋臺(tái)、支座系統(tǒng)等構(gòu)件，然后再進(jìn)行橋面結(jié)構(gòu)施工，施工步驟較多且技術(shù)難度較大。因此，工程建設(shè)采用BIM技術(shù)將橋梁工程分為若干模塊，通過(guò)對(duì)模塊預(yù)制化可行性分析，將橋面結(jié)構(gòu)采用預(yù)制構(gòu)件的形式，提前預(yù)制后運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)合自動(dòng)化吊裝設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，顯著縮短施工工期。同時(shí)，通過(guò)BIM技術(shù)模塊化的施工方法，將高架橋梁的施工步驟分解為若干細(xì)化步驟，并通過(guò)模擬施工優(yōu)化高架橋梁的施工流程，從而減少了不必要的等待及工期延誤的情況?；贐IM技術(shù)的構(gòu)件模塊化分解，如圖1所示。

2.2.3 智能化監(jiān)控系統(tǒng)

近些年，智能化監(jiān)控系統(tǒng)在建筑工程及市政工程領(lǐng)域獲得了較為廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的智能化監(jiān)控方式以視頻監(jiān)控為主。隨著智能傳感器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化的智能監(jiān)控方式發(fā)生了巨大的改變，溫度監(jiān)控、噪聲監(jiān)控、應(yīng)力及應(yīng)變監(jiān)控等現(xiàn)代化的監(jiān)控方式使得工程建設(shè)的過(guò)程更為透明化。智能化監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用在土方工程智能化施工、工程進(jìn)度管理與資源調(diào)度、揚(yáng)塵污染管控等方面。

道路工程的施工涉及大量的土方工程，通過(guò)空天地一體化監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)、指揮邊、機(jī)械端一體化的智能施工服務(wù)平臺(tái)。在智能化平臺(tái)上，可以進(jìn)行工程基礎(chǔ)信息管理、無(wú)人機(jī)三維實(shí)景建模及土方量的自動(dòng)化測(cè)量與計(jì)算，使得土方量的計(jì)算更加快速、準(zhǔn)確，同時(shí)也提高了施工管理的效率和質(zhì)量。

城市快速路工程施工涉及的專(zhuān)業(yè)內(nèi)容、施工原材料等較為復(fù)雜，智能施工平臺(tái)可以對(duì)工程進(jìn)度進(jìn)行智能預(yù)測(cè)和資源的優(yōu)化調(diào)度。在工程中，將施工各階段的人力資源、施工機(jī)械及施工材料指標(biāo)錄入智能化平臺(tái)內(nèi)，通過(guò)人工智能工程管理進(jìn)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)全周期的動(dòng)態(tài)調(diào)整與優(yōu)化。智能化平臺(tái)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，智能分配施工資源及人力資源，顯著提高了施工效率及資源利用率。

項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，在智能化平臺(tái)集成了噪聲及揚(yáng)塵傳感器，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建“物聯(lián)網(wǎng)+智慧工地”，實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)塵檢測(cè)、車(chē)輛沖洗抓拍、噪聲檢測(cè)、裸土覆蓋監(jiān)控、視頻監(jiān)控等功能，強(qiáng)化了揚(yáng)塵環(huán)保等方面的監(jiān)管。由于施工場(chǎng)地位于城區(qū)范圍內(nèi)，通過(guò)空氣傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工區(qū)域內(nèi)PM2.5、PM10指數(shù)，并與當(dāng)?shù)乜諝庵笜?biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，一旦超出預(yù)設(shè)閾值，自動(dòng)化噴淋系統(tǒng)將進(jìn)行降塵處理，提高揚(yáng)塵控制效率。揚(yáng)塵及噪聲傳感器如圖2所示。

2.3 智能化施工技術(shù)應(yīng)用效果分析

通過(guò)智能化施工技術(shù)的推廣與應(yīng)用，項(xiàng)目的整體施工周期、施工質(zhì)量及安全管理質(zhì)量得到了明顯提升，取得了較好的應(yīng)用效果。項(xiàng)目結(jié)束后，通過(guò)對(duì)各標(biāo)段的總結(jié)與概況，從施工周期、施工效率、成本控制、質(zhì)量控制、環(huán)境效益等方面對(duì)智能化施工技術(shù)的綜合效益進(jìn)行分析，如表1所示。

由表1可知，城市快速路工程施工過(guò)程中采用智能化施工技術(shù)，在施工周期、施工效率、成本控制、質(zhì)量控制及環(huán)境效益等方面均取得了較好的效果。通過(guò)與傳統(tǒng)的施工技術(shù)相比，智能化施工技術(shù)在前期的投入較大，需要購(gòu)置智能化施工技術(shù)所需要的設(shè)備，引進(jìn)智能化施工技術(shù)管理人才。從長(zhǎng)期效益看：①智能化施工技術(shù)在施工過(guò)程中通過(guò)建筑材料控制、施工周期優(yōu)化等措施，節(jié)省了工程施工成本，可以收回前期投資成本；②通過(guò)智能化施工技術(shù)的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用，逐步提升企業(yè)智能化施工水平，不僅有助于施工企業(yè)提升施工質(zhì)量、降低施工成本，提高企業(yè)的利潤(rùn)率，還有助于施工企業(yè)提升品牌形象及影響力。

3 結(jié)語(yǔ)

智能化施工技術(shù)在城市快速路建設(shè)中的應(yīng)用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是推動(dòng)建筑行業(yè)向智能化、自動(dòng)化發(fā)展的重要力量。智能化施工技術(shù)通過(guò)集成現(xiàn)代信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，有效提高了施工效率、降低了成本、保障了施工安全，并提升了工程質(zhì)量。盡管智能化施工技術(shù)的初期投入較大，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，通過(guò)優(yōu)化施工周期、提高材料利用率和機(jī)械利用率等措施，能夠有效節(jié)省工程施工成本，回收前期投資，并提升企業(yè)的利潤(rùn)率和品牌形象。

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[作者簡(jiǎn)介]張智蔚（1969—），男，南京人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：交通運(yùn)輸工程道路與橋梁。