施工信息化在工程建设中的应用

张春瑜、王守清，施工信息化在工程建设中的应用，《施工企业管理》信息化建设增刊，第44-47页，04年9月 1施工信息化在工程建设中的应用

清华大学建设管理系 张春瑜 王守清 【摘要】本文介绍信息化施工的基本概念、优点和发展，并结合工程实例，综述信息化施工在各种工程建设中的应用。 【关键词】信息技术 施工 工程建设

引言 目前，建筑业已经成为我国的一个重要的支柱产业。自改革开放以来，随着我国经济的不断发展，经济实力和科学技术的提高，尤其是房地产业兴起和基础设施建设规模增大等诸方面因素的影响，各种超大规模(如三峡水坝)、超高层(如经贸大楼)、高难度(如奥运主体育馆)建设项目不断出现，项目有关各方对工程质量和安全的要求也日益提高，对工程设计和施工提出了越来越高的要求：项目的完成必须建立在高质量和安全可靠的基础上，必须严格控制工程进度和成本。 在工程建设中，工程施工比工程设计更为复杂。工程施工的复杂性和不确定性直接影响着工程项目的完成，而且在设计过程中，由于受各种因素影响，如设计方法不完善、设计参数不符合实际情况等，造成设计的可施工性往往不那么好，因此要实现设计的可施工性和在施工中完全实现设计意图，就必须根据施工现场情况，收集现场施工信息，动态调整设计，解决设计与施工之间的矛盾，使工程项目在保证质量和安全的前提下在预算内如期完成。要做到这一点，施工信息化非常重要。实际上，信息化施工由于其优点，在建筑业中得到了越来越多的应用。这与我国国民经济和社会发展第十个五年计划纲要中特别强调发展高新技术产业、各部门各行业要以信息化改造传统产业的要求是一致的。

施工信息化的概念和优点 施工信息化(或信息化施工)就是以建筑业信息化为总体目标，在施工过程涉及的各部门、各阶段中广泛地应用信息技术，开发信息资源，促进施工技术和管理水平不断提高、施工生产效益显著增加的过程，涉及建筑业管理、建筑设计和工程施工等一系列活动。施工信息化技术是利用信息系统的处理功能，以工程项目为中心，将政府行政管理、工程设计、工程施工过程(经营管理和技术管理)所发生的主要信息有序、及时、成批的存储；以部门间信息交流为中心，以业务工作标准为切入点，采用工作流程和数据后处理技术，解决工程项目从数据采集、信息处理与共享到决策目标生成等环节的信息化，及时准确地以量化指标，为政府主管行政部门、业主、设计单位、承包商、材料设备供应商等单位的决策管理提供依据。由于信息技术渗透性强、发展快以及施工生产自身的复杂性，施工信息化概念的内涵极为丰富，并处于不断的发展变化之中。 建筑施工企业除了要解决各种施工技术问题，还必须关注施工进度、质量、安全、资金应用、环保、财务及成本等状况，中央和地方政府的各种法律和规章制度，材料设备供应情况和设计变更等。以上问题远不是单项软件所能解决的，这就必须采用系统的信息技术，通过应用现代信息技术把上述内容有机地联系起来，供企业的决策管理层利用。只有这样才能使企业的领导及时准确地掌握各类资源信息，进行快速正确的决策，使施工项目有计划、协调均衡地进行，实现人力、物力和资金等各方面的最优组合，保证工程质量、施工速度、经济和社会效益。 张春瑜、王守清，施工信息化在工程建设中的应用，《施工企业管理》信息化建设增刊，第44-47页，04年9月 2施工信息化的发展 观测施工 信息化施工出现以前，对工程的监测、管理可称为观测施工。观测施工是在施工过程中凭借工程技术人员的经验判断施工过程的安全性，或安放测试元件进行测试，根据施工过程中的测试结果进行分析。对施工过程中可能出现的重大质量、安全问题主要靠工程技术人员的经验判断，必要时采取应急措施。观测的主要目的是验证原有设计，为今后的工程设计积累经验和资料。 靠事后分析的观测施工不能直接指导当前工程项目的施工，其原因主要是由于过去测量、分析手段落后，如土中的应力和位移难以测量，现场数据不能实时获得，以及靠人工计算分析花费时间较长等。 信息化施工 信息化施工就是在施工过程中，通过设置各种测量元件和仪器，实时收集现场实际数据并加以分析，根据分析结果对原设计和施工方案进行必要的调整，并反馈到下一施工过程，对下一阶段的施工过程进行分析和预测，从而保证工程施工安全、经济地进行，其过程参见图1。

施工信息化技术是在现场测量技术、计算机技术和管理技术上发展起来的，要进行信息化施工，应当具备一些条件：○1有满足检测需要的测量元件及仪器；○2可实时检测；○3有相应的分析

预测模型和方法；○4应用计算机。

及时掌握可靠的信息是信息化施工中分析和预测的基础，科学技术的提高和计算机的广泛应用可以对工程施工过程进行实时监测，并能够迅速处理有关数据，及时指导正在施工工程的监测管理。

施工信息化的应用

地下工程 由于地下工程的受力特点及复杂性，其测试与监测技术一直受到工程界的高度重视。从场地水文地质和工程物理力学特性试验，到开挖与支护过程中的同步监测，以及地下构筑物建成投入使用，测试和监测技术不仅对计算理论，而且对整个工程施工技术水平的提高将产生深刻的影响。50年代国际上就开始通过对地下工程的量测来监视围岩和支护的稳定性，并应用现场监测结果来修正设计和指导施工。近年来，现场量测又与工程地质、力学分析紧密结合，正在逐渐形成一整套监控设计(或称信息设计)的原理与方法，较好地反映与适应地下工程的规律和特点。 城市地下隧道工程信息化施工 城市地下隧道工程开挖引起的上覆岩(土)层的变形有可能直接影响沿线地表设施和邻近建(构)筑物的安全正常使用，因此信息化施工显得更为重要。在隧道施工过程中，信息化施工监测技术能有效控制地表及建筑物的下沉、倾斜或开裂，确保隧道施工安全顺利进行，为地下工程开挖提供实测参考资料，特别是为埋深较浅的小断面地下工程支护参数的选择提供依据。 山岭隧道工程信息化施工 我国现阶段山岭隧道主要采用的是重视现场量测技术的“新奥法”施工，将计算机技术和施工方法结合起来的信息化设计与施工方法最近也应运而生。山岭隧道信息化设计和施工，即在隧张春瑜、王守清，施工信息化在工程建设中的应用，《施工企业管理》信息化建设增刊，第44-47页，04年9月 3道施工中通过工程地质勘察、监测与评价不断取得的工程地质与水文地质以及围岩受力、变形等测试资料的各类信息，将其反馈于设计之中，修改原设计参数，改进施工，并持续不断地进行反馈和改进。实质上这是通过利用施工前和施工过程中的大量信息来指导设计和施工，以期获得最优地下结构的一种方法。 基础工程 基础工程施工中会常遇到一些工程勘察中未发现的地质问题，但却是设计所需要的重要信息。及时分析研究这些信息，采取针对性措施，就可完善和修改设计，减少构筑物的不均匀沉降，消除工程隐患。预制桩沉桩过程中不同速度和声响或突然走歪；灌注桩冲击成孔时的速度，钻出或反循环抽出的岩屑；振动沉桩时桩管的入土速度和声响；以及重夯、强夯施工时的声响和夯沉量等等，都是施工机具作用下地质性状的反映。抓住这些信息进行研究往往可以找到保证施工质量的有力措施，如在柴油桩锤打预制桩施工中不但应达到设计沉桩深度，更应控制其最后十击贯入度，这是保证预制桩单桩承载力的重要数据。 强夯法信息化施工 由于强夯法的设计理论尚不成熟，夯击时地基土的动力性质又不十分明确，以及地基性状变化多端等原因，在采用强夯法时必须进行现场试夯，并进行科学的施工管理；另外，由于按照目前勘察布孔要求对建筑场地进行勘察时，只能大致了解场地的不均匀程度，整个场地的最弱部位不一定能查明，而设计人员在进行强夯设计时往往根据勘察资料提供的参数进行设计，这样虽经强夯处理，有时仍不能满足设计要求，有时又因施加过多的夯击而造成浪费。为了克服上述缺点，日本在80年代推出了信息化强夯施工方法。这种方法的具体做法是：当按相同夯击数夯完第一遍全部夯点后，对整个场地进行标贯等一系列测试，将实测结果利用电子计算机进行信息处理，对地基处理效果做出定量评价，然后反馈回来修改原设计，提出第二遍夯击时各部位的夯击次数，并按此设计进行第二遍的强夯施工。如此循环进行，直至达到预定目标。 钻孔灌注桩工程信息化施工 与一般的天然地基岩土工程勘察不同，钻孔灌注桩岩土工程勘察一般是在设计选定该种桩基方案后进行的，属于与施工图设计阶段相适应的详细勘察阶段。勘探点的布置应控制持力层层面坡度、厚度及岩土性状，其间距宜为10～30m，相邻勘探点的持力层层面高差不应超过1～2m。当层面高差或岩土性质变化较大时，应适当加密；当岩土条件复杂时，每个大口径的桩宜布置1个勘探点。 但是，在目前的市场经济条件下，除极少数大型工程外，对一些单体建筑，建设单位大多要求只作一次性岩土工程勘察，并没有进行专门的桩基岩土工程勘察。在一些基岩顶面埋深度比较大的场地，基岩顶面埋深竟在10～40m之间，在桩距极小的情况下，相邻两桩的嵌岩深度也不处于相同的标高，在确定桩的持力层深度时造成很大的盲目性。另外，由于工程地质钻探口径的限制，仅凭岩芯描述的岩性有时与实际会有很大的出入，如在挖孔桩中证实，将大块石(漂石)误判为基岩的情况是经常发生的，岩土工程勘察资料真实性差，不能完全可靠地指导施工，造成单桩承载力达不到设计要求。 钻孔灌注桩成孔钻进的信息化施工框图见图2。钻进至快进入持力层时，采集与持力层性状有关的所有信息，预测持力层顶面埋深，并与设计值进行比较，达到持力层深度即可停钻。否则，需重新预测、比较。初始的设计值仅作为停钻的参考依据，并不能作为停钻的标准。