天津海河柳林“设计之都”核心区
综合开发PPP项目
——中交第一航务工程局有限公司
1> 项目概况
2> 智能建造亮点
01
PART ONE
项目概况
▊ 项目简介
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天津海河柳林“设计之都”核心区综合开发PPP项目位于天津市中心城区东南部，东起外环线、西至昆仑路、南起大沽路、北至津塘路，东丽、津南、河东、河西四区交汇，项目占地6.4km2。
天津海河柳林“设计之都”核心区综合开发PPP项目位于海河上游最后5km，处于天津市外环以内唯一大面积待开发用地，是天津市首个整体立项实施的城综开发项目，也是全国第一个省级财政的大型城市综合开发PPP项目。
项目合作期为20年，其中总建设期3-5年，运营期为15～17年。
图1 建设效果图
▊ 重点单元介绍
柳林公园：建设面积90.8万㎡，包含近零能耗的生态科技馆、智慧设施、科技创意互动中心、湿地博物馆、巧手智能基地、游船码头等。柳林公园作为天津市一环十一园中的柳林生态游憩环，建设功能多元、公益性强、独具特色的生态公园，打造天津市民心工程典范。
图2 柳林公园效果图
柳林桥：柳林桥全长525m（主桥长204m、引桥长321m）。采用桩基础、墙式桥台、花瓶墩，下承式钢箱拱桥，整体一跨过河。本工程涉及跨海河施工，在保证海河的正常通行，临时支墩需使用打桩船施工；主桥施工采用先梁后拱的施工方法；钢箱梁施工时涉及钢平台拼装、龙门吊安装、起重吊装、焊接作业、顶推施工，施工工艺复杂，技术难度较大，涉及多项危大及超危大工程，监测控制要求高。
图3 柳林桥效果图
▊ 亮点前瞻
数字建造平台-市政分平台
数字建造平台-市政分平台
人员管理系统
安全质量管理系统
预警中心
一航智库
设备管理系统数字正向设计
数智化施工监测
远程AI视频监控
周界监测
高支模监测
塔吊监测
顶推施工监测模块
数智化绿色低碳技术
碳排放监测系统
BIM技术应用
BIM技术应用
数字孪生
02
PART TWO
智能建造亮点
▊ 数字建造平台-市政分平台
1）数字建造平台-市政分平台
集中工地各信息化应用，融合物联网、视频监控、大数据分析，BIM+GIS+AIoT等技术，实现施工现场关键要素的实时、全面、重点的监督和管理，为管理分析、决策提供有力的信息化数据支撑和依据。将该平台打造一航局数字建造平台-市政分平台，为一航局其他市政项目提供应用基础。
图4 数字建造平台-市政分平台
2）人员管理系统：
使用北斗人员定位标签，同时统计劳务人员数量和工时，通过系统应用，强化了对劳务人员的管控能力。
图5 劳务实名制系统
3）安全质量管理系统：
运用手机APP，进行安全、质量巡检，发现隐患发布给对应管理人员，并进行手机短信提示，确保隐患整改及时性。
图6 质量管理系统
图7 安全管理系统
4）预警中心：
项目统筹各系统的预警功能，形成预警中心，将所有预警信息集中显示与通知。监测到异常情况，发布预警信息并短信提醒相关负责人，确保最快程度解决。
图8 预警中心
5）一航智库：
项目使用一航智库进行技术管理，将各类技术资料上传至一航智库，便于归档整理，并下载查看。同时，也可借鉴其他单位的先进经验，实现资源互通，成果复用、共享交流。
图9一航智库系统
6）设备管理系统：
以机械设备、临电设备为管理对象，通过信息化技术和管理手段，实现设备登记、进场验收、过程检查、维修保养、报废、退场等设备全流程管控。
图10 设备管理系统
▊ 数智化施工监测
在灌注桩施工过程，利用旋挖钻数字化引导设备，实现打桩点位直接引导，桩位偏差3～5cm，旋挖钻移至打桩点位时间由1h减少至0.4h，并减少测量人员投入2人。同时，实时掌握旋挖钻钻孔深度、垂直度、打桩时间等数据，做好过程管控。
图11 数字化旋挖钻系统
1）远程AI视频监控：
现场施工情况实时查看，减少安全人员工作，实现全覆盖安全管理。设备安装2周后，不安全、不文明行为平均每日抓拍由12次降低至4次。
图12 远程AI视频监控
项目存在多处深基坑，采用二维激光位移计、水位仪沉降仪等监测设备对基坑周边土体位移、地表沉降、地下水位、孔桩体变形等内容进行监测，并通过物联网技术与项目数字建造平台联通起来，实现监测数据的自动采集和实时传输，便于管理，实现监测实时化，并节省测量监测人员2人。
图13 深基坑监测系统
2）周界监测：
部分危大及超危大施工区域为开放式，在周边安装周界监测设备，人员接近施工区域时可及时报警，对周边拉起一道立体警戒线，驱逐无关人员，实现更有效的周界管理。
图14 周界监测系统
3）高支模监测：
多个单体存在高支模，通过在高支模区域布置倾角、位移、压力传感器，监测架体的水平位移、模板沉降、杆倾斜角度、立杆的荷载等数据；当监测指标超过阈值，进行声光报警，同时数据上传至后端平台，进行报警，实现监测实时化，并节省测量监测人员2人。
图15 高支模监测系统
4）塔吊监测：
监测塔机运行中的数据（高度、幅度、转角、风速、倾角、吊重、力矩、塔司身份），实现监测实时化，并减少监测人员1人。塔吊驾驶室安装吊钩可视化，帮助塔吊司机掌握吊钩状态，提升塔吊工作效率约10%。
图16 塔吊监测系统
5）顶推施工监测模块：
为控制顶推过程中主梁的变形，通过应力自动采集箱，对钢主梁应力、温度、标高、轴线、线性等进行监测；为控制顶推过程中主梁位置，利用可实时监测的全站仪，对钢箱梁轴线偏位、导梁标高进行实时监测，确保顶推过程钢箱梁线形始终处于可控范围。
图17 桥梁监测
▊ 数智化绿色低碳技术
碳排放监测系统：
项目研发基于数字化手段的碳排放监测系统，对施工过程碳排放情况进行监测，并设立碳排放警戒值，施工用电、机械用油警戒值按日计算。数据收集方面，利用碳监测设备：智能电表、油耗及轨迹监测、智能地磅，三项智能化设备，获取施工用电、机械用油、材料使用数据后，将数据自动导入系统，自动获取实时碳排放值。
图18 碳排放监测系统架构图
图19 碳排放监测系统原理图
▊ BIM技术应用
BIM技术应用：
基于BIM实施方案，建立BIM模型标准，制定全专业的BIM深化流程，开展全专业模型深化设计；基于BIM模型，开展漫游展示、施工工序模拟、工程量计算、施工图纸优化等技术应用，通过一系列技术应用，可快速计算工程量，并对施工过程中管线排布等进行优化，避免施工过程返工，提升工作效率，减少材料使用，通过节材、节时，实现绿色建造。
图20 管线碰撞模拟
图21 土方量及绿化工作量计算
图22 钢筋量计算
图23 可视化交底
▊ 数字孪生
项目以柳林桥钢箱梁步履式顶推为典型应用场景，融合上述数智化管理、数智化施工监测、绿色低碳、BIM技术，构建一套数字孪生系统，实现施工进度的直观可视化展示。通过现场摄像头、环境监测设备和部署在桥墩、顶推拼装平台、水中支墩、钢箱梁等关键部位的传感器，实时采集钢主梁应力、温度、标高、轴线、线性；现场影像资料；现场环境情况数据对桥梁状态进行分析，针对可能出现的安全、质量、环境问题发布预警信息，并将数据挂接至数字孪生模型上，将海量抽象的监测数据、管理数据直观展示，形成与施工现场1：1还原的虚拟仿真工地。同时系统将数据进行存储、留档，在竣工后实现数字化移交，形成全生命周期管理。
图24 视频监控点位
图25 安全质量模块
图26 进度管理模块
图27 桥梁监测与数字孪生结合
