中铁大桥局武汉青山长江大桥项目智慧工地建设情况
武汉青山长江大桥是武汉市四环线重要的过江通道，同时也是长江中上游最大的斜拉桥，大桥技术含量高，施工难度大，中铁大桥局在桥梁施工建设过程中，充分领会国务院推荐信息化发展的相关精神，落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，广泛应用信息技术、部署大数据战略，开展“互联网+”行动，打造智慧工地，塑造桥梁建设新业态。
一、工程概况
1.1 项目概况
青山长江大桥是武汉市四环线跨长江的控制性工程，该桥桥位上游距天兴洲公铁两用桥约6.5公里，下游距阳逻长江公路大桥约12公里。起点自武汉市化工新区八吉府街，横跨天兴洲洲尾，止于武汉市黄陂区武湖农场沙口分场。其中跨江主桥为（350m+938m+350m）斜拉桥，全长1638m，北汊及两岸滩地引桥长5910m，大桥总长为7548m。本项目由中铁大桥勘测设计院、湖北省交通规划设计院联合设计，中铁大桥局集团有限公司负责施工，中国船级社实业公司进行监理。合同工期2015年10月8日至2019年10月7日。
1.2 建设模式
青山长江大桥由武汉交通工程建设投资集团有限公司、中铁大桥局集团有限公司、江苏法尔胜泓昇集团有限公司、中铁大桥勘测设计院集团有限公司、湖北省交通规划设计院组成联合体，采用BOT+EPC模式，即投资、建设、经营、管理和移交的经营模式，项目建设期4年，经营期30年。
1.3 工程特点
（1）本桥结构特点
①大桥按双向八车道高速公路设计，主跨938m，是目前世界上跨度最大的钢箱及钢梁结合梁斜拉桥。
②本桥桥面宽48m，是目前长江上最宽的桥梁。
③主塔采用“A”型塔，塔高279.5m，主塔承台尺寸为99.6m×39.2m×9m，是目前世界上最大的整体式哑铃型承台。基础采用哑铃型双壁钢套箱围堰施工，围堰长103.8m，宽43.4m，总面积3380㎡，相当于8个标准篮球场面积，是当今世界上最大的哑铃型双壁钢围堰。
④重载：本桥设计荷载按1.3倍公路I级荷载设计，设计荷载达15吨/延米，主跨设计活载达15000吨，项目建成后是武汉市过境重载车辆的主要过江通道。
（2）施工工艺创新
①首创大直径变截面旋挖钻深水基础施工工艺，深水基础成孔效率大大提高。
②首创大型钢围堰快速制造及下水施工工艺，主桥钢围堰设计复杂，体量巨大，底节钢围堰重5400t，创造两个月完成围堰的制造与下水的集团公司新纪录。
③首创“锁口钢管桩+土工管袋”吹砂筑岛施工工艺，筑岛面积120m×70m，水深达12m，变主墩基础水上施工为陆地施工，提高了施工效率，降低了基础施工安全风险。
二、智慧工地建设
2.1项目管理综合信息平台
青山桥项目着力推行信息化管理，构建了项目管理综合信息平台，该系统将青山桥建设管理的主要业务集中在一个信息平台上进行管理，涵盖项目建设管理全过程。实现了建设管理主要业务之间的信息互联互通，并依据管理需求，分析整理各类数据，为各级管理机构掌控项目整体建设情况提供服务，改变过去信息孤立状况，提高了信息化管理水平。
图1 项目管理综合信息平台
项目管理综合信息平台能进行多业务管理，系统包含“信息平台、办公OA、项目资料管理、合同管理、投资控制、质量试验、计划进度、安全环保、工程决算、施工监控、数据集成”及现场管理（手机APP）应用等业务处理功能模块，操作用户包括业主、设计、监理、施工单位等。
（1）实现全过程管理，业务之间相互关联
系统通过对公路建设中所有类别工程进行拆分，建立一系列由工程最小控制单元组成的工程编码台帐，实现主要业务应用的互关联，如：计量支付、工程变更、试验管理、工序控制、计划进度的相互关联，极大方便了对工程信息的统计、查询、精细化管理和掌控。
（2）规范工程变更、计量支付审批
依据《工程变更管理办法》，加强了工程变更过程控制，按照职责权限处理日常工作。从变更方案到变更申请，再到变更令的签发全部在平台里面完成审批流程，变更令生效后变更台帐自动进入数据库参与计量支付。实现了工程变更既规范又快捷。
（3）实时质量信息监控
系统汇总了各参建单位的试验设备自动采集数据、试验室视频监控信息、混凝土拌合站生产数据的监控网络平台，对不合格的试验检测结果、质量数据进行统计、汇总和报告，以利于参建各方进行跟踪。业主、驻地办、施工单位通过该网络管理平台查询、处理各种试验检测及质量管理业务，强化了质量控制，提高了工作效率。
2.2 广泛应用BIM技术
（1）建立青山长江大桥BIM信息管理平台
通过BIM信息管理平台，融合工程项目管理、平安工地、施工监控和健康监测各个子系统，对各子系统信息进行融合，在BIM平台上展示施工进度、计量支付进度、平安工地考核评价及隐患排查信息、施工监控及健康监测数据，实现大桥建设各参与方协同工作、提升沟通、提高生产率和提高质量控制。
BIM信息管理平台包括的主要功能如下表：
| 模块 | 功能 |
|---|---|
| 项目信息 | 对桥梁的关键项目信息进行展示 |
| BIM模型管理 | 模型附属信息增删改 |
| 模型及信息浏览 | |
| 模型及信息输出 | |
| 工程施工形象进度展示 | 当前施工形象进度展示 |
| 历史施工形象进度展示 | |
| 施工进度横道图 | |
| 工程计量进度展示 | 当前工程计量进度展示 |
| 历史工程计量进度展示 | |
| 施工监控数据展示 | 施工阶段 |
| 施工监控测点 | |
| 当前施工监控数据展示 | |
| 历史施工监控数据展示 | |
| 施工监控预警 | |
| 健康监测数据展示 | 健康监测测点 |
| 当前健康监测数据展示 | |
| 历史健康监测数据展示 | |
| 平安工地数据展示 | 平安工地现场安全数据展示 |
| 现场工程管理数据展示 | 工程管理软件手机APP现场质量、环保问题及处理进程提醒等关键信息展示 |
| 系统管理 | 用户管理、权限管理等设置 |
图2 BIM全桥模型和局部模型
图3 基于BIM模型的施工进度、计量进度查询和三维模型可视化展示
（2）利用BIM技术进行施工模拟
在重要方案及临时结构的比选上，以三维数字技术为基础，集成施工各阶段信息的工程数据模型，模拟出真实物体，精确、真实表现出对象的形状尺寸以及场景，利用其可视化、协调性、模拟性等诸多优势，对提高项目生产、确保施工安全质量、优化施工方案、成本精细化控制等都发挥了重要作用。
图4 BIM软件技术应用于施工方案中
2.3 现场管理手机APP
现场管理手机APP采用安卓、苹果智能手机或PAD为移动客户终端，无缝配合现有的项目管理体系，建立便捷的工作沟通管道，通过智能移动端的动态项目管理，为决策者提供实时资讯，极大提高工作效率，进行管理习惯的升级。
图5 现场管理手机APP
2.4成本信息系统
成本系统V2.0上线功能包括收入管理、成本管理、资金管理、分析报表、设备管理、系统管理和数据填报七大功能，涉及196个子功能，其中流程表单75个、业务报表57个、普通操作功能64个。
目前，项目部通过成本系统进行劳务、物资、机械合同、收方、验收、结算、例行例外拨款、银行付款等日常业务工作。系统自上线以来，基层员工劳动强度有所降低，同时提高了工作效率，建立了准确、丰富的信息记录并及时有序的进行传递，使得项目管理更加规范，特别是体现在工程项目债务形成管理、债务集中管理和资金集中支付审批流程，对外部客户的债务资金支付实现了按合同约定支付比例或公司规定支付比例，在公司层面进行资金支付的控制，减少或杜绝工程项目超合同付款、超计价付款、超比例付款、付款比例不均衡的问题，有效节约了资金成本，提高了资金的利用效率；并实现了项目管理由前台管理向后台管控转变。
2.5 可视化管理系统
可视化技术作为信息化技术的重要组成部分，为施工现场管理提供了全方位的现场实景掌握，通过在现场建立多方位的高清可调控摄像头，项目管理人员通过统一管理界面能在电脑或者手机上实时查看现场工作实况，提高现场管理效率。
图6 可视化管理系统示意图
图7 可视化实施监控系统
2.6 安全质量隐患排查治理系统
安全质量隐患排查治理系统包含排查、上报、响应、督办、消除、验证、整改、延期等23个工作流程，系统可以查询不同周期的统计数据，并能对分部隐患排查情况适时进行评价排名，同时实现电脑系统和手机APP两套模式。为及时发现安全隐患，及时进行隐患整改提供便利，提高了安全隐患整改效率，促进了现场安全管理水平。
图8 安全管理隐患排查系统
图9 隐患闭合
图10 手机APP端
2.7 智能物资采购系统
应用中国中铁采购电子商务平台，为网上采购提供技术保障和后台服务。通过系统及时了解物资价格信息，加强物资采购价格指导和严格管理。电子商务平台融合互联网协作思维，整合供应链、产业链资源，在物资采购中可以广泛了解市场商情，利用大数据服务，体现了专业化、标准化和高效化的采购理念。
图11 物资采购平台
2.8劳务实名制管理系统
严格按照国家有关规定进行劳务人员实名制管理，为所有进场人员进行身份证读卡登记并录入实名制登记系统。采用多媒体安全培训系统进行岗前培训并登记入档，劳务人员进场培训合格，上岗前，项目部发放安全防护用品，并在安全帽上制定二维码，发放人员卡片，作业工点实现实名制认证，重点作业部位（如主塔、钢梁架设工点）安装三辊闸机通道，严禁未经许可人员进入。
图12 实名制管理系统
图13 建造施工从业人员多媒体安全培训系统
图14 重要工点现场实名制门禁系统
2.9 施工过程信息化技术应用
将信息化技术引入施工过程管理中，促进现场管理的规范化，提高劳动效率，保证工程质量，降低安全风险。
（1）施工监控
在围堰施工监控、大体积混凝土温度控制、大型临时结构施工监控中采用全自动无线采集系统，依托桥梁安全与健康监测云计算数据中心，将现场埋设的传感器数据直接上传到云平台，可以实时查看监测数据，即时获取结构受力状态，解决了传统的人工监测存在工作量大、数据采集不连续等缺点。
图15 全自动无线采集系统
同时，施工监控数据与后台云计算中心并网，后台中心具备云计算和大数据存储管理分析功能，可以为现场提供异构数据融合、结构监测分析、综合安全评估与智能预警服务，提前发现隐患，制定防患对策。
图16 后台云计算中心
（2）施工现场语音广播系统
各分部工点都建立有现场语音广播系统，播出安全生产基本常识、安全纪律、常见安全应对和急救措施、常见疾病预防和健康养生知识，以及各类安全检查或文体活动通知等，做到反复教育，确保“习惯成自然”。
安全无小事，警钟须常鸣，项目部也将根据施工进度对小广播内容进行及时更新，让工人们有针对性的熟悉安全生产知识并遵照执行，确保大家高高兴兴上班，平平安安回家。
图17 现场语音广播系统
（3）二维码信息管理技术
二维码技术具有存储信息容量大、获取信息便捷、成本低，易制作等特点，在青山桥施工中得到广泛应用，现场在物资管理、劳务管理、机械管理、成品保护等众多方面引用二维码信息技术，使繁杂的信息管理工作变的更加快捷、直观。
图18 人员、机械、物资材料、实体工程二维码信息标牌
（4）塔吊运行监控系统
青山桥主塔塔吊起重量大，安装高度达300m，日常作业繁忙。主塔塔吊作为大型机械设备监控的重点，在两个塔吊之间安装智能作业安全防护系统，通过设置无线“电子栅栏”，做到碰撞危险报警功能。塔吊驾驶室内布置有塔吊黑匣子，用于实时采集安装于塔吊的各类传感数据，同时在塔吊不同部位布置幅度传感器、角度传感器、力矩传感器、风速仪、警示灯等，下一步还将进一步完善无线通信模块，实现塔吊地面监控。
图19 塔吊运行监控系统
（5）即时通讯调度系统
即时调度系统是充分利用各类即时通工具进行现场施工调度管理，系统免费且稳定性好，施工人员均可立即上手，可保证在任何情况下都能够保障指挥中心与外界的通信联络，后台管理人员通过结合工地视频监控，及时对施工现场进行生产调度和施工管控。
图20 微信调度系统
2.10 智能数控装备的运用
项目严控钢筋加工质量，按照工厂车间建设标准布置钢筋配送中心，配送中心充分运用数字化技术，引进智能数控装备，建立符合职业健康要求的标准化作业环境，降低了工人作业强度，提高了劳动效率，也提高了加工质量。
（1）数控立式钢筋弯曲中心
操作人员通过触摸屏（HMI）对所需加工的钢筋图形进行编辑，包括各边长度和弯曲角度的设定，编辑完成并将指令下发到PLC（可编辑逻辑控制器）后，PLC即可按照指定尺寸通过脉冲方式控制伺服电机的左右行走和上下弯曲，自动完成钢筋加工。通过数控钢筋设备加工的钢筋标准，避免了人工弯曲的误差。钢筋数控剪切线与数控立式双头钢筋弯曲中心配套使用。
图21 钢筋弯曲中心
（2）数控钢筋滚焊机
桩基钢筋笼采用滚焊机集中加工制作；钢筋加工采用数控自动化集中加工，统一配送。
图22 钢筋笼数控配送生产线
三、绿色施工技术
工地“四节一环保”措施到位，合理规划施工场地，总平面布置紧凑，充分利用工厂化集中加工，减少土地使用，选择周边材料供应商，降低运杂及损耗。
图23 项目驻地建设
使用太阳能等清洁能源、LED节能灯具、空气能热水器等，做到废水循环利用，节约用水。
图24 工地节能系统
四、施工标准化
项目按照湖北省及大桥局标准化工地建设要求，力争打造交通工程标准化的示范工程。
（1）生产区标准化
项目生产区符合湖北省标准化工地建设标准要求，满足安全、环保、经济、适用的原则，因地制宜、统筹规划、合理布局。
图25 生产场地标准化建设
（2）办公区标准化
办公设施、生活营地统一部署，彰显企业文化，施工现场安全防护、设备设施标准统一。
图26 项目驻地的标准化架设
五、文明施工
项目部从源头狠抓文明施工，在进场之初就超前策划，合理布置施工区、生活区、作业区，布设消防栓和排水沟；在主墩施工边坡与便道两旁种植植被；还安装了自动洗车装置；施工现场、主要道路、料场实现硬化，为文明施工提供“硬件”支撑，从本质上保障了文明施工。
在施工过程中，项目部对现场材料堆放提出了“指定地点、分类存放、堆码整齐、横平竖直、下垫上盖”的20字方针要求，确保了施工现场整齐、清爽。同时，项目部还购置了洒水车、扫地车、抑尘“雾炮器”；成立了专门的“保洁架子队”，实时扫地、洒水、降尘、清理杂物；生活垃圾与施工垃圾分类堆放，由专门垃圾车外运。一系列举措确保了文明施工的常态化。
图27 项目文明施工