城市桥梁智能施工与施工过程监控的创新技术探索

白毅飞

（中铁建设集团有限公司）

1 引言

受制于传统技术设备的限制，城市桥梁工程施工存在一定的不确定性，受人为因素的影响较大，在数字化、集成化、自动化技术的支持下，桥梁工程施工也正朝着智能化的方向发展，必须加强智能施工技术的创新应用探索，加快施工技术更新换代速度，同时注重施工过程的智能监控，提高精细化管理水平，维护各项施工目标的顺利实现。

2 城市桥梁智能施工创新技术探索

2.1 智能张拉技术

预应力智能张拉系统主要由千斤顶、高精度位移传感器、高精度压力传感器、电动液压站、控制器、变频器等部分组成，通过遥控器发出指令，操作两台控制主机同步开展张拉作业，控制主机根据预设程序控制每个设备的张拉动作，当达到控制张拉力时自动停止，并对伸长量是否满足规范要求进行判断，通过张拉力和伸长量的双控精准作业，实现智能化张拉施工效果。遥控器控制箱能够与控制主机智能通讯，实现人机交互，与电脑连接后可自由调取、打印张拉数据，传感器可以采集到设备工作压力、钢绞线伸长量等相关数据，实时传输到系统主机，经过数据分析后调整变频电机工作参数，从而实现张拉施工实时精准控制的目的。在智能张拉施工过程中，如果出现异常情况，必须立即停止张拉工作，查找问题产生的原因，采取相应处理措施。

2.2 智能压浆技术

城市桥梁工程预应力施工完成后需要进行压浆作业，提升锚固的可靠性，保证桥梁结构的承载能力和抗裂能力，如果出现内部孔隙过大、压浆密实度不够等问题，会对桥梁耐久性和使用寿命产生较大影响，常规的判断检测方法存在较大误差，不能全面反映管道压浆情况。智能压浆系统主要包括主控机、出浆口测控箱、进浆口测控箱等，能够实时监测压浆密度、压力、流量等参数，通过控制模型计算分析，可以精确控制阀门关闭时间，实现智能化的保压、压浆工作。在预应力管道的出浆口和进浆口安装传感器，实时采集压浆流量、管道压力、水胶比等数据，并将数据发送到主机中，通过判断分析控制相关设备和参数，及时补充管道压力损失，满足规范要求的最低压力值，在稳压期间持续补充浆液，等到压力差稳定后判断管道充盈情况，完成智能压浆过程。在施工过程中，首先要计算出压浆料和水的需求量，采用二次加水拌制的方式充分搅拌，能够具备较好的流动性，然后启动智能压浆系统，保证施工过程的顺畅性和连续性，采用智能压浆技术能够实现远程监测管理的效果，有效降低人为控制误差，保证施工质量[1]。

2.3 智能养护技术

采用智能养护技术能够实现一键全周期自动养护，系统主要包括智能养护仪主机、养护终端、无线测温测湿终端以及相关配件，集成了变频控制技术、无线传感技术等先进信息技术，通过温度传感器、湿度传感器采集数据，传输到控制中心，分析养护环境，自动判断是否需要开启恒压喷淋控制、喷淋持续时间，实现智能养护施工的效果。不同配合比混凝土的水化过程不同，采用智能养护技术能够根据养护周期内不同时间节点需求采取针对性养护措施，保证水化热的平稳释放，有利于规范养护过程，降低人为因素产生的干扰，便于开展质量追溯管理。

2.4 智能检测技术

质量检测是城市桥梁工程施工的重要环节，无损检测、智能检测是主要的发展方向，能够在不产生破坏的情况下掌握施工质量情况。钢筋保护层测定仪主要由测定仪主机、测定探头、信号电缆等部分组成，可以对钢筋保护层厚度、钢筋位置、布筋情况等方面进行检测，减少施工质量隐患。手持激光红外线测距仪的测量精度能够达到两毫米左右，不但能够测量距离，而且可以计算体积，利用该设备进行结构物尺寸、跨径、柱间距等方面测量，具有效率高、精度好的优势。智能反拉法预应力检测仪采用了弹模效应与最小应力跟踪原理，将压力传感器和位移传感器采集到的数据进行分析，在预应力张拉施工完成未压浆的情况下，能够精确测出有效预应力值，判断施工偏差是否满足规范标准。

2.5 智能定位技术

装配式桥梁施工对定位精度要求非常高，基于靶向的三维激光精确水平定位系统主要由自动云台、采集数据装置、信息传输装置、数据解算装置、固定三维激光测距装置等部分组成，能够用于快速精准地定位墩柱安装位置，减少定位误差，结合GPS卫星定位技术，为野外作业提供了便利，能够解决网络通讯不畅的问题，但是，GPS定位系统会随着定位次数累计系统误差，所以不适合长距离、长时间的定位施工。除了智能化水平定位技术的应用，垂直定位技术的研究也十分关键，可伸缩垂直定位导向系统适用于所有结构形式的预制墩柱，主要由激光调垂传感器、自动控制装置、光靶等部分组成，具有实时监测、自动化调垂的作用，根据倾斜度、偏移比值等相关数据，快速调整预制墩柱垂直度，发挥垂直精准定位导向功能[2]。

3 城市桥梁智能施工过程监控技术探索

3.1 质量智能监控

传统的施工质量管理过于注重结果检测，对施工过程监控缺乏有效手段，结合质量管理系统、智能巡查系统、无人机巡检系统、可视化技术交底，能够加强施工过程的质量实时监测管控。引入施工质量管理系统，落实相关责任人，明确质量监测流程，根据相关规范标准开展具体工作，利用自动测温系统，智能化监控混凝土温度，利用智能巡检及协同处理系统，能够将施工过程中的质量问题拍摄上传，第一时间反馈处理，相关人员可以通过质量管理APP 查看问题、接收指令。智能巡查眼镜可以实现可视通话和远程直播，以第一视角展示现场情况，拍摄违规作业证据，无人机巡检系统能够实现拍摄巡检和远距离巡检，在5 公里范围内都可以拍摄到施工质量缺陷。利用BIM 技术进行三维可视化技术交底，能够直观查看施工方案，在施工动画模拟的辅助下，可以更加高效生动地表达施工过程，理解设计意图，结合二维码技术的应用，可以实时查看、共享相关施工方案，为施工过程开展提供指导。

3.2 进度智能监控

基于BIM技术结合Navisworks的运用，在3D模型的基础上添加施工进度信息，能够实现基于4D BIM 模型的施工进度智能监控，在数据集成平台可以显示施工进度与施工时间的关系，管理人员以此为依据把控施工进度，调整施工时间。在城市桥梁工程施工中，由于现场条件的限制，预制梁结构的应用比较多，利用BIM 技术、物联网技术，构建智慧梁场，开展智能化进度管理，能够精准控制从钢筋绑扎到混凝土浇筑以及养护、存储、搭设等所有施工过程，有效消除了信息孤岛、沟通不畅等问题，提高生产与施工衔接效率，一旦出现问题能够提前预警，采取合适的处理措施。施工过程进度监控的影响因素较多，为了保证智能监控效果，必须科学制定施工方案，合理编制施工进度计划，优化调整施工组织架构，积极调配施工资源[3]。

3.3 安全智能监控

利用智能巡检系统可以识别人员身份，通过与鹰眼监控的有效联动，能够及时发现施工现场的违规操作行为，按相关标准进行人员管理，减少施工安全隐患。数字平台结合定位芯片能够实时显示人员轨迹，如果在某个施工区域长时间处于静止状态，就会触发报警功能。桥梁工程施工现场危险控制点比较多，通过安全眼、智能语音提醒、声光报警系统等技术应用，能够实现事前安全控制的效果，给予现场作业人员足够的提醒。施工机械设备的安全管理也十分重要，城市桥梁工程的起重吊装作业工程量较大，施工现场的塔吊、龙门架等吊装设备都应该安装智能监测系统，实施可视化管理，实时监测运行状态数据以及周边环境数据，并将采集到的信息录入到集成平台中，一旦出现异常及时预警，限制起吊作业，减少因超载、碰撞、监测盲区等因素产生的安全事故，实现施工安全智能识别和动态监控。

3.4 成本智能监控

资源管理是施工成本监控的重要组成部分，在城市桥梁工程中，钢筋工程施工对于成本影响较大，传统的施工图纸在复杂节点的表达上存在缺陷，利用BIM 技术搭建三维配筋模型，能够以可视化的方式对复杂结构施工、重难点进行直观表达，及时发现施工图纸中存在的错漏问题，保证钢筋消耗量计算的准确性，结合钢筋明细表，详细说明异形多角度钢筋的具体参数，指导钢筋加工作业，减少钢筋损耗，实现精准备料、下料。同时，利用BIM技术进行钢筋碰撞检测，能够全面反映钢筋与钢筋之间、钢筋与其他构件之间的碰撞情况，根据碰撞检测报告调整碰撞位置，减少返工、误工。土方工程量计算存在一定难度，容易产生经济纠纷，结合BIM技术和倾斜摄影技术，能够更加精确地测算土方量，减少不必要的成本支出。建立基于BIM5D 模型的施工成本监控管理系统，能够根据目标成本层层约束各种施工活动，保证合同签订的合理性，随着施工作业的开展，将动态成本信息采集录入到系统中，能够自动计算对应计量周期内的所有成本费用，并将实际成本与合同金额对比分析，形成施工动态成本管理台账，有利于全过程整体把控施工成本，针对超支结余情况查找原因、追究责任、采取措施，实现施工成本智能监控的效果[4]。

4 结语

综上所述，桥梁工程施工必须满足交通通行需求，达到强度、刚度、稳定性规范标准，随着桥梁结构形式和功能的不断丰富，对施工技术的要求也越来越高，根据工程特点推动施工技术和管理创新，充分利用现代信息技术，对施工过程进行自动化、数字化监控，实现精细化、智能化管理效果。