基于三大控制的橋梁施工管理信息系統(tǒng)的研究

基于三大控制的橋梁施工管理信息系統(tǒng)的研究

技術(shù)的應(yīng)用背景橋梁施工管理，尤其是特橋?qū)I(yè)人員的管理，是技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)和管理的方面的一個問題。這是一項系統(tǒng)工程，需要復(fù)雜的技術(shù)和結(jié)構(gòu)。同時在管理現(xiàn)代化、科學(xué)化的進(jìn)程中,計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GIS技術(shù)占據(jù)著非常重要的地位,它們是現(xiàn)代管理的基礎(chǔ)性手段,也是提高橋梁施工管理水平的重要因素之一。橋梁工程施工管理系統(tǒng)是以“三大控制”(進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、費用控制)為核心和目標(biāo),針對橋梁工程建設(shè)投資規(guī)模大、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)來源點多面廣的特點,運用先進(jìn)的信息技術(shù),對工程施工過程中的進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、費用控制、計量與支付及合同管理等各項工作信息進(jìn)行綜合分析管理,并使工程施工管理更加科學(xué)化、規(guī)范化、一體化的全過程。國外,工程項目管理經(jīng)歷了3個階段,第一階段是對基層工作流程的模擬,主要功能包括進(jìn)度控制、投資控制、質(zhì)量管理、資源管理、資金管理、采購管理等,在一定程度上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享,減輕了基層項目管理人員的工作強度;第二階段加強了業(yè)務(wù)分析和預(yù)測功能,如工期變動分析、成本變動分析、資源變動分析、資源替代分析、不可預(yù)見事件分析等,分析各種變動對項目可能帶來的影響。在分析基礎(chǔ)上產(chǎn)生的預(yù)測功能,主要包括進(jìn)度預(yù)測、投資預(yù)測、資金需求預(yù)測等,并有相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。第三階段是基于Web的項目管理,使傳統(tǒng)的項目管理能在Web上運行,如通過Web進(jìn)行文檔管理、視頻會議、在線討論等,基本實現(xiàn)了“虛擬”項目管理環(huán)境。相比之下,國內(nèi)在這方面的研究較晚,但發(fā)展迅速,隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和不斷發(fā)展,加上國際大型項目管理經(jīng)驗的引進(jìn)和推廣,將最新的信息技術(shù)應(yīng)用于道路橋梁的施工管理系統(tǒng),實現(xiàn)我國橋梁施工管理的跨越式發(fā)展成為可能。本文從橋梁施工管理的需求出發(fā),分析如何將地理信息技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于橋梁的施工管理系統(tǒng)中,實現(xiàn)對施工現(xiàn)場進(jìn)行可視化管理。這種基于WebGIS的面向?qū)ο蟮目梢暬⒓苫臉蛄菏┕す芾硐到y(tǒng),從技術(shù)實現(xiàn)角度重新審視橋梁施工管理,擺脫了傳統(tǒng)管理方法帶來的局限性,對推動我國橋梁施工管理具有一定參考價值。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.1各模塊之間的相互關(guān)系橋梁施工管理系統(tǒng)是一個基于工區(qū)大比例尺地形圖和施工設(shè)計圖的地理信息系統(tǒng),其主要目的是要滿足橋梁施工管理的需要。根據(jù)橋梁施工管理的業(yè)務(wù)要求,橋梁施工管理信息系統(tǒng)主要功能除基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(如施工進(jìn)度、人員、文檔、圖紙、經(jīng)費等)的維護(hù)與管理、數(shù)據(jù)分析與處理、結(jié)果輸出功能外,更重要的功能是要把施工工程內(nèi)部的動態(tài)信息和位置信息以可視化的形式顯示在管理人員面前,以便管理人員準(zhǔn)確、迅速做出決定,以提高工作效率,減少工作失誤,保證施工安全和施工質(zhì)量。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從信息流程上分析,可以劃分為三個層次:人機交互層是用戶和系統(tǒng)進(jìn)行交互的接口。管理人員通過人機交互界面和應(yīng)用模塊層交互,利用應(yīng)用模塊層和基礎(chǔ)信息層的眾多分析、計算功能,完成決策過程中各個階段、各個工作環(huán)節(jié)的信息查詢和分析計算。應(yīng)用模塊層包括基礎(chǔ)信息(進(jìn)度、質(zhì)量、人員、經(jīng)費、材料消耗等)查詢、報表生成、工程進(jìn)度分析、質(zhì)量管理、工程三維仿真等功能。應(yīng)用模塊層各個模塊之間的相互協(xié)調(diào)和支持,完成了用戶和數(shù)據(jù)之間的交互和通訊,構(gòu)成了系統(tǒng)應(yīng)用程序的核心?；A(chǔ)層由基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、工程設(shè)計圖形(圖紙)庫、工程參數(shù)庫、標(biāo)準(zhǔn)庫(存放各類標(biāo)準(zhǔn))等組成。系統(tǒng)各個模塊的組成內(nèi)容如圖1所示。信息查詢:對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫各類信息的查詢顯示。進(jìn)度管理:編制各種計劃報表、總體進(jìn)度控制計劃、年月日計劃、計劃完成情況、查詢各標(biāo)段的旬度、月度、季度和年度計劃安排,通過各種形象進(jìn)度圖、三維可視化圖形和統(tǒng)計報表了解分析計劃的完成情況和總體進(jìn)度情況,通過對比分析對計劃進(jìn)行調(diào)整,同時通過審核匯總分析產(chǎn)生總體進(jìn)度計劃。計量管理:計量管理重點式對材料、工程造價等進(jìn)行嚴(yán)格的管理。是對計量資料的編制、審核進(jìn)行管理,與合同的工程量清單鏈接,自動生成計量匯總統(tǒng)計報表和形象圖,提供對計量的查詢功能,對支付的申請、審核進(jìn)行管理,與合同的工程造價鏈接,自動生成支付匯總統(tǒng)計報表和形象圖,提供對支付情況進(jìn)行查詢功能,實時地了解工程的計量支付情況。計量管理還包括變更工程量管理,包括變更工程量清單、變更工程費用、變更后工程量清單的錄入、修改、查詢等。合同管理:包括合同起草(合同的新建、修改、刪除等)、合同文本管理、合同支付條款、動員預(yù)付款、材料預(yù)付款、保留金、價格調(diào)整方式、計息方式等信息的錄入、修改、刪除、查詢和各種工程圖紙的分類錄入、查詢等業(yè)務(wù)。費用管理:主要目的是通過統(tǒng)計報表、統(tǒng)計圖等形式,讓管理人員能夠?qū)こ痰馁Y金運轉(zhuǎn)情況進(jìn)行動態(tài)、實時的監(jiān)控。主要功能包括計劃費用、實際費用、經(jīng)費到位、預(yù)付款等。質(zhì)量管理:主要是對工程質(zhì)量進(jìn)行評定、審核管理,與計量管理和進(jìn)度管理鏈接,及時對單項工程、單位工程進(jìn)行質(zhì)量評定,并對評定結(jié)果進(jìn)行科學(xué)管理,可以生成標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量評定圖表,從而確保工程建設(shè)的質(zhì)量。人員管理:工程施工涉及業(yè)主、監(jiān)理方、施工方三級,就施工方人員管理而言,包括人員的出勤、人員工資、人員技能水平等。虛擬仿真:虛擬現(xiàn)實(VirtualReality)簡稱VR,是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。虛擬世界是全體虛擬環(huán)境或給定仿真對象的全體,虛擬環(huán)境是由計算機生成的,通過視、聽及觸覺等作用于用戶,使之產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式視景仿真。將整個工程栩栩如生地展現(xiàn)在管理和決策人員面前,以生動的實體模型及相關(guān)圖片來模擬和顯示工程的三維空間現(xiàn)實,以人機互動方式來實現(xiàn)工程進(jìn)度的控制和三維景觀的漫游。1.2信息共享的實現(xiàn)Web技術(shù)開創(chuàng)了以分布式計算為核心的計算機網(wǎng)絡(luò)時代,不僅引起了IT領(lǐng)域的重大變革,同時也給管理信息系統(tǒng)的研究與開發(fā)帶來了新的機遇?；赪ebGIS技術(shù)的應(yīng)用在全球得到了極其迅猛的增長,其成功之處在于與其他技術(shù)相比,它具有開放、廉價、易于使用、易于連接并支持多媒體數(shù)據(jù)等特點,用戶可瀏覽GIS站點中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖、進(jìn)行各種空間檢索和空間分析。在橋梁施工管理中,結(jié)構(gòu)關(guān)系明確,主要涉及高速公路建設(shè)總公司(業(yè)主)、監(jiān)理單位和承包商。通過Web技術(shù),業(yè)主、監(jiān)理與承包商之間能實現(xiàn)信息共享,加快數(shù)據(jù)的傳輸進(jìn)程。在業(yè)主服務(wù)器端存放整個橋梁的空間信息數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),監(jiān)理單位和承包商在各自的客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯和處理,可對整個橋梁地圖進(jìn)行開窗、放大、縮小及漫游等各種操作,在地圖上進(jìn)行各種查詢和分析。在承包商、監(jiān)理單位端實時更新橋梁各種實體構(gòu)造物的計劃與進(jìn)度、費用、質(zhì)量等數(shù)據(jù),在業(yè)主處的圖形工作站上就能實時、可視地了解橋梁的現(xiàn)場情況,提供查詢、統(tǒng)計及分析功能,為管理者提供各種信息,以便管理者做出相應(yīng)的決策?；谏鲜龇治?系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用C/S和B/S相結(jié)合的表現(xiàn)形式,分別對信息的發(fā)布和信息的內(nèi)容進(jìn)行管理。用戶可以簡單利用IE瀏覽器進(jìn)行信息查詢和更新。見圖2。這種結(jié)構(gòu)的特點是允許多用戶協(xié)同管理,尤其適用于大型工程系統(tǒng)的組織與管理。2工程應(yīng)用研究2.1橋梁總體布置燕山互通立交位于濟(jì)南市區(qū)東部經(jīng)十路與二環(huán)東路交叉處,是城市快速路與主干道之間的樞紐立交工程。工程為半苜蓿葉半定向型5層互通立交,東西方向長1850m,南北方向長1580m,匝道橋總長6241m,地面輔道長3338m。共設(shè)經(jīng)十路跨線橋、二環(huán)東路跨線橋、A、B、C、D、E、F、G、H匝道橋,地面輔道橋二座,共12座橋梁?？傞L6166m。本標(biāo)段為濟(jì)南東二環(huán)至邢村立交道路拓寬改造工程2B合同段,含經(jīng)十路、二環(huán)東路跨線橋共長831.73m,六座匝道橋(C、D、E、F、G、H匝道)全部或部分長2212.68m,2座20m輔道橋;橋頭引道1582m,地面輔道4853m(雙側(cè)長度)。所有立交橋均采用高架橋布設(shè),基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ),下部采用獨柱墩、雙柱墩、薄壁墩結(jié)構(gòu),橋臺采用U型橋臺,上部采用預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁;輔道橋采用擴(kuò)大基礎(chǔ)、U型橋臺,上部采用預(yù)應(yīng)力空心板;路面采用柔性路面。工程地處魯中山地邊緣之丘陵地貌中,地形稍有起伏,南高北低,地形受人工影響較大。地表主要為第四紀(jì)松散覆蓋層,下伏基巖主要為全風(fēng)化至微風(fēng)化的閃長巖、輝長巖、泥灰?guī)r、石灰?guī)r。地震基本烈度為Ⅵ度。橋梁設(shè)計荷載汽車—超20、掛車—120、城—A級;抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)Ⅶ度,路面設(shè)計荷載BZZ—100標(biāo)準(zhǔn)車,主線寬度經(jīng)十路、二環(huán)東路高架橋為雙向六車道,總寬26m。立交匝道橋?qū)挾?單車道寬7.5m,單向雙車道寬10m。2.2橋的施工順序根據(jù)目前拆遷及圖紙到位情況,施工順序總的原則是:先主線,后匝道;先低后高;各橋按照施工圖紙要求的施工順序,在總體順序不變的情況下,根據(jù)圖紙到位情況及現(xiàn)場施工進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整;冬季盡量安排較低墩柱及上部現(xiàn)澆施工;2003年氣溫回升后,及早進(jìn)行高墩柱及上部現(xiàn)澆施工,各橋各聯(lián)穿插進(jìn)行。通過施工管理信息系統(tǒng),建立施工計劃。3降低施工管理成本橋梁施工管理是一項信息密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,