智能建造在土木工程施工中的应用综述

智能建造在土木工程施工中的应用综述

简戍、孙新佳、刘运普、朱奇

中建新疆建工（集团）有限公司 乌鲁木齐 830000

摘要：数字化时代，智能建造在土木工程施工中的应用得到全面推广，施工图设计、方案的优化、安全监控、自动化生产、构件的无损质量检测、智能装置的投入、全过程成本控制等工程施工环节的智能化，提高了工作效率和质量控制精度，实现了集约化、集成化生产，促进了土木工程施工技术的升级换代和推动了智能建筑的应用。

关键词：土木工程；施工技术；智能建造；综述

智能建造就是工程施工中运用智能技术、信息技术系统装置，打造建筑产品的生产过程，以建筑信息模型、计算机技术、软件技术、物联网技术为实施载体，通过构建智能系统的应用，创设工程施工智慧环境，满足其功能性需求，推进工程施工暨建造过程的智能化，提升建筑工程优质、安全、可靠的质量水平。智慧建造白皮书提供的数据显示，目前，我国的智能建筑集成商突破5000家，市场规模超过4000亿元，相当于欧洲各国智能建筑的总量；智能建造是推动新型工业科技建设的重要途径，符合建筑制造业转型升级和数字经济新业态发展需求，对推进经济高质量、绿色、持续发展具有积极作用。

1智能建造技术组成及功能

1.1智能建造技术组成

智能建造的技术组成主要是在土木工程专业技术的基础上，融合信息技术工具，常设智能建筑、智慧工地，全面创新传统建筑制造生产的模式，催促建筑新业态的诞生，其组成技术包括土木工程专业技术、数字化技术、信息化技术、智能化技术，如计算机、互联网、云计算、区块链、元宇宙、人工智能、生物工程、地球物理探测装置、卫星通信定位导航等等，贯穿于土木工程施工的规划设计、设施安全、装备应用、运维管理的全过程。

1.2智能建造系统的功能

智能建造以现代化技术手段为依托，能够为土木工程施工提供全方位的监督管理、信息咨询、质量控制服务，具体功能表现为进行智能测绘，实施智能设计，组织智能施工，开展智能运维管理等，逐渐成为装配式建筑、BIM建模、工程总承包、全过程工程咨询等土木建筑工程施工相关领域不可或缺的重要应用。智能建造的功能不仅使工程施工过程的智能化、信息化水平普遍提升，更能提高建筑的智能化、数字化水平和使用功能，如楼宇门的扫描刷脸、家用电器的自动化智能化运行，室内室外的实时在线监控，路灯的声控、光控等，开启了智能建筑应用的新时代，建筑功能的更人性化、数字化、自动化，使现代技术造福人类生活的愿望成为现实。

2智能建造在土木工程施工中的应用

新时代。新信息技术、数字化技术的应用催生了多种新业态，传统行业产业的生产制造模式急剧创新与变革，建筑业属于规模较大的基础产业，当然不能置身例外，尤其是土木工程施工，作为建筑生产项目中重要的关键内容，融合信息技术、数字化技术，推进智能建造势在必行。

2.1人工智能技术的应用

人工智能技术的应用贯穿土木工程施工的全过程。一是施工规划中的应用。土木工程施工规模大，需要管理的现场要素较多，而且非常复杂，借助机器学习技术、情境再现技术把影响工程施工的因素数据广泛收集、处理、分析，包括工程选址的地质条件、周边环境、交通行人、功能设施等，用以往的经验和现有数据优化改进算法，虚拟工程施工的运行过程，发现问题，为实际生产不利因素影响的规避，提供参考，进而做出科学、安全、高效、精准的工程施工规划，如机械设备的进出排序、现有功能建筑、构筑物的保护、物料的码放流动等。二是施工设计中的应用。土木工程施工设计包括工程规模控制、工程机械设备配置、技术应用、建筑材料的规格标准、控制措施等，涉及多专业技术要求和设计原则，利用BIM技术构建设计平台，使多专业的设计团队信息共享，同时作用，扬长避短，进一步优化设计方案，并且，利用BIM的动漫功能，模拟施工过程，对影响施工顺利的因素条件，进行直观预测，为工程施工实际过程规避不良影响的措施优化，提供了有力指导，能够促进施工顺利和节能高效。如上海中心项目土木工程施工设计采用BIM技术，排除了图纸错误的90%，减少返工、窝工60%，融合云计算、虚拟现实技术消除了设计过程的错漏碰缺，提高了设计的可视化水平，减少了设计方案的优化计算与模拟分析成本，缩短施工期10%。三是施工过程的应用。土木工程施工过程的砂石粉末分层粘合叠加、混凝土分层喷挤叠加、大型装备机械臂驱动材料三维构造的建造方法中应用机器人、3D打印技术和传感器，节省建筑材料，加快施工进度，循环利用建筑垃圾，减少施工人力投入，开启绿色智慧施工模式。同时，融合5G高宽带设备、北斗卫星导航系统的使用，发挥技术高可靠、低延时的优势，实现建筑工程施工场地无人化作业。如沪西岸池舍艺术馆和华中武汉中心项目的土木工程施工中，均采用无人操作挖土机作业、机器人自动砌墙、机器人焊接和数模控制钢筋敷设，使复杂地形环境的施工精度、效率和节能水平大大提高。

2.2物联网技术的应用。

在土木工程施工中，应用物联网技术实时采集现实物品的信息，通过计算机、专门软件、网络的信息处理和传输，实现对各类物品的管控和自动化设备的运行控制。一是岗位作业人员的控制管理。各个岗位作业人员的安全帽或其它安全防护设施安装RFID芯片，通过安保监控系统设备的识别和跟踪监督，发挥安全预警功能作用，保障人员规范作业，安全生产。二是机械设备的控制管理。施工过程中，机械设备的运行顺序、分布排列、作业轨迹，物联网技术都能实时监控和自动协调，如塔吊作业状态和安全运行结构的监视、施工场地机械设备的布局等在物联网技术下，都能实时在线监控和自动协调控制运行。三是建筑材料的管理。土木工程施工的质量保障主要是建筑材料质量的源头控制，物联网技术的应用建筑材料的进场、保管、出库、使用均采取扫码认证，并实现自动化配置。四是施工方法的管理。应用物联网技术能够强化施工方法的风险防范能力，如边坡支护的安全性、装备的规范安全应用、工地非法入侵检测监控等。五是工程施工质量管理。施工过程的质量控制主要是能够实时监测作业岗位的质量标准落实情况，如混凝土的强度、温度；预制构件吊装的坐标位置；作业场地的环境影响等，物联网技术都能在线实时采集数据并自动处理，满足优质高效的保障。

3结束语

智能建造在土木工程施工中的应用是数字经济时代的必然趋势，不同的技术在施工中应用的方式方法也不一样，涉及施工规划设计，安全监控，自动化、智能化无人作业等多个方面，需要在实践中，不断探究创新，发展应用。

参考文献：

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