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  • 数字化施工时代,路在何方?

    陈凤晨 编 辑:陈虹莹 2021-11-02 14:16:00

      近年来,随着习近平总书记“数字中国”国家战略的推进实施以及民航局冯正霖局长“四型机场”建设要求的贯彻落实,数字化施工技术在机场建设领域快速发展。北京大兴国际机场、成都天府国际机场、昆明长水国际机场、鄂州顺丰机场机场等在工程建设过程中选取了一些数字化施工技术开展了应用研究工作,有效的提升了施工质量和管理水平,受到了行业内外的广泛关注和认可。作为该技术在民航的主要推广者,将自己在项目实施过程中的一些经验和感想进行梳理,与大家分享。

      一、 数字化施工的概念和组成

      顾名思义,数字化施工即是综合利用北斗定位、地理信息、物联网、智能传感、自动控制等数字化技术来升级和更新传统工程中的施工机械和质量管理方式的成套技术。

      数字化施工可分为数字化施工机械控制子系统和数字化施工信息分析管理子系统两大部分。其中数字化施工机械控制子系统是利用激光、惯导、陀螺仪、北斗GPS等实现对于施工机械的实时监测、自动引导和精准控制,包含“监”和“控”两个层级的含义;数字化施工信息分析管理子系统即是将以上机械控制系统中获取到的施工过程数据进行自动的传输、分析、储存和共享。

      而现今,限于施工机械自动控制技术的发展局限和设备成本的高昂,数字化施工机械控制子系统还未达到实际应用的能力,仅仅在自动化水平较高的一些机械上实现了一定范围的应用。例如挖掘机配备了该系统后,具备了“监”与“控”的能力,不但可以自动实时获取施工过程中的详细的工法数据,更可以通过电子图纸的引导精准控制施工,实现高精度要求的挖掘和放坡作业,降低施工操作难度,避免二次修坡等辅助作业,减少超挖和欠挖的风险,同时全过程可以不需要测量放线等其它附代工作,减少了施工人员,提高了施工效率,降低了机械燃油损耗,可以说,具备了很强大且很“高大上”的优点。但由于现有工程要求和施工模式等问题以及该系统本身的高昂价格,导致了“接地气”不足,施工单位没有充足的动力进行设备升级,该系统的应用十分局限,这个问题需要通过整体施工技术水平的稳步升级和数字化技术的持续发展来解决。为此,现阶段技术的发展决定了数字化施工机械控制子系统的功能主要体现在“监”的层面上,“控”需要通过人工管理的方式来实现。

      二、 数字化施工技术的发展情况和民航数字化施工的主要内容

      数字化施工起源于数字化压实填筑技术,经过数十年的发展,现今国际上较多的研究和应用热点也在此方向,主要集中于连续压实技术(CCC)和智能压实技术(IC)。

      国内的相关研究也紧跟此方向,在不同的行业进行了各自的应用研究。2011年水电建设领域提出了“数字大坝”的概念,利用智能压实技术监控水坝填筑质量;公路建设行业颁布了《公路路基填筑工程连续压实控制系统技术条件》(JT/T 1127-2017)并在全行业推广应用;铁路建设行业也颁布《铁路路基填筑工程连续压实控制技术和验收标准研究》(TB 10108-2011),现中国铁道科学研究院已建立统一监管平台代表行业开始进行质量监管。可以说,各建设行业正在对标数字化技术进行快速发展。

      民航业内最早进行数字化施工尝试应该始于昆明长水国际机场,2011年在进行水稳层和沥青层的摊铺作业时局部采用了数字化施工技术,取得了一定的效果;随后,2014年郑州新郑国际机场在二期扩建工程中使用了数字化振动碾压技术进行土方压实;2015年,北京大兴国际机场在建设过程中开展了振动碾压、冲击碾压和强夯的数字化应用,为我国民航首个采用综合数字化施工技术的机场;2016年,海口美兰国际机场在二期扩建工程也使用了数字化振动碾压和冲击碾压;直至2017年,成都天府国际机场在振动碾压、冲击碾压、强夯、碎石桩和CFG桩等全场所有进场的施工机械上进行了数字化施工技术的应用,安装台套达到540余台,成为我国迄今为止最大规模也是最全功能的数字化施工工地。其后,在鄂州机场、揭阳机场、湛江机场等一大批项目如火如荼的开展应用。

      对于民航数字化施工技术的发展,在接受《中国民航报》记者现场采访时曾经用过“弯道超车”这个词。诚然,民航的数字化施工技术上起步较晚,在其它行业都在快速发展期才懵懂起步。但民航业内聚焦于行业自身特点,打通技术壁垒,形成具有自主知识产权的技术成果转化,民航机场数字化施工质量监控系统无论是在应用规模还是使用模式上已经超越了其它行业。更为重要的是,我们并没有束缚于国内外数字化施工领域所聚焦的研究范围,根据我国机场建设“上山下海”所面对的质量管理难题,在压实填筑之外首次系统地提出了地基处理的数字化施工技术,同时完成了产品开发和应用示范,丰富并完善了数字化施工技术体系。地基处理数字化技术在成都天府国际机场建设中成功应用后,该理念已被其它建设行业所接受和认可,现今铁路和公路行业也逐渐开展地基处理方向的数字化施工监控工作,一些国外的设备厂商也在跟踪进行产品研发。

      三、 数字化施工的作用和意义

      介绍了这么多的内容,对于数字化施工到底具有什么作用都应该有了一些初步的想法。降低施工成本、提高施工效率、提升施工安全和保障施工质量以及增强管理水平是其最直接的作用。但是根据个人的理解,针对不同的对象、不同的角度,数字化施工还有一些更深层次的作用和意义值得我们关注。

      1. 施工企业技术水平和竞争力的提高

      施工企业是数字化施工最直接的使用者,在现行造价组成和工程体制下,施工全过程的透明化势必会对其短期利益带来影响,施工单位的抵触和不满是可以理解的。随着技术的逐渐发展和完善,数字化施工对于降低成本、减少人工、提高工效等这些提高企业自身技术水平的作用会逐渐增强,更为重要的是,数字化施工的出现使得企业具备“自证”的能力。这种“自证”能力不但有助于企业打造技术品牌、提高自身形象,更是能提高其在市场上的竞争力,在当前国家“一带一路”和“走出去”发展战略下更是尤为重要。

      2. 提供技术工具,行业管理手段信息化

      冯正霖局长所提出的“五化”工程管理要求中,“管理手段信息化”就是其中非常重要的内容。特别是在国家“弱化资质”的大形势下,行业管理部门如何进行工程管理是一个痛点问题。难道弱化资质就是降低管理标准、放任市场自由发展吗?笔者个人认为,企业资质弱化后应通过加强技术手段来补充,弱化资质管理应与加强技术管理相协调。从这个角度出发,数字化施工就是为“弱化资质”提供了一种“管理工具”,使得行业管理部门可以“放资质但不放水准”。

      3. 行业利益合理分配,产业结构科学调整

      民航建设行业是由不同的利益主体构成的合作型系统,施工单位、设计单位、建设单位等各个子系统是在综合考虑自身责任和利益能够实现长期可持续最优化的基础上接受合作。利益分配是否公平合理直接关系到产业结构是否健康,唯有通过公平合理的利益分配,才能有效地调动各子系统企业的合作积极性,确保行业科学发展。而现今的行业利益分配存在问题,究其原因,主要是企业责任-利益关系不合理、不匹配。最低价中标后变更、劣币驱逐良币等一系列现象的出现直接影响了行业的健康发展。数字化施工技术的出现使得施工全过程透明化,数据和信息的透明化必然会导致利益关系的定量化和精确化,这才能让行业利益如何在产业结构中合理分配成为现实,才能保证民航建设行业健康发展。

      综上所述,以上是笔者在从事数字化施工相关工作中的一些粗陋见解,不当之处敬请雅正。数字化施工技术在民航建设行业刚刚起步,正在伴随着“民航强国”战略的推进快速发展。数字化施工时代,路在何方?需要你我每一个机场建设参与者的共同努力!(作者:陈凤晨)