建筑土木工程中的智能施工技术及其应用

摘要；本文聚焦建筑土木工程领域，深入探讨智能施工技术。开篇阐述智能施工技术理论基础，剖析传统施工模式弊端以及智能技术带来的变革影响。进而详细介绍主要智能施工技术，包括建筑信息模型、智能机器人与自动化设备、传感器与物联网以及大数据与人工智能技术在建筑土木工程中的应用。同时，指出智能施工技术应用面临技术集成难度大、管理模式不适应、专业人才短缺等挑战，并针对性地提出统一技术标准、再造管理流程、加强人才培养等对策，旨在推动智能施工技术在建筑土木工程中广泛且高效应用，助力行业转型升级。

关键词；建筑土木工程；智能施工技术；传统施工模式；应用挑战；应对策略

引言

在建筑行业蓬勃发展的当下，建筑土木工程规模持续扩张，复杂度不断提升，传统施工模式在效率、质量、安全等方面的弊端日益凸显。与此同时，科技的飞速进步为建筑领域带来了全新变革动力，智能施工技术应运而生。智能施工技术融合了信息技术、自动化技术、人工智能等前沿科技，为解决建筑土木工程传统难题提供了创新性方案。

一、智能施工技术相关理论基础

1.1智能施工技术概述

所谓智能施工技术，指的是以信息技术、自动化技术和人工智能算法等为基础开发而来的自动化施工技术，是以不同形式替代了传统的人凭经验开展的粗放式管理，能够实现全过程、全天候对施工作业、建筑结构应力和施工环境等的智能感知、自动分析与决策、自动控制。从这一角度来说，智能施工需要在施工区域布置众多的传感装置以将有关信息实时反馈至计算机中央控制系统，以大数据技术实现自动分析、归类等处理；人工智能算法则是进行深入运算以支撑施工决策。

1.2建筑土木工程传统施工模式弊端

目前一般土木工程施工传统的施工方法存在诸多不足，如就效率来说，往往是由工作人员通过口头协调将工作分配下去，很难实现信息资源共享以及进度的一体化，从而造成施工进度延迟，材料供应不及时等问题也会造成部分环节因材料供应原因出现停工、拖延工期等现象。而质量控制上是通过工作人员的个人经验及手工来完成的质量检测，在工程质量上很难不出现误差，如施工中的混凝土浇筑不均等问题会直接影响后期施工完成的建筑物的力学强度。

1.3智能施工技术对建筑土木工程的变革影响

智能施工技术变革了建筑土木工程的施工全方面。就施工程序而言，利用BIM技术3D建模的虚拟可视及仿真等优势，可以提前做好施工规划的优化升级，防止工程施工过程的施工设计变更与失误，达到各个施工流程的细化、有机衔接，从而提高施工的整体效率。就施工安全来说，智能监测技术可以实时监控是否有作业人员没有穿戴安全头盔、是否有机械设备违规使用等，并预警提醒相关人员注意安全事故的发生率降低。

二、建筑土木工程中主要智能施工技术

2.1 建筑信息模型（BIM）

BIM技术即建筑信息模型，是全过程数字化3D信息模型，综合了建筑工程项目整个生命周期的设计、建造运行和设施管理等各阶段的各种信息。在设计阶段，设计师借助BIM技术可进行可视化设计，直观展示建筑设计外观及建筑内部结构，便于设计各专业之间的协同工作，借助碰撞检查功能提前发现并解决设计中存在的一些冲突，进而对设计方案进行修改，避免施工阶段对工程造成过多的变更，导致工期延误、建设成本提高等问题。在施工阶段，BIM模型可作为信息的载体，为施工管理的进度控制提供准确的依据，施工人员可以通过BIM模型对施工流程进行模拟，对施工工序及其施工安排合理且可行，做到有计划的施工。

2.2 智能机器人与自动化设备应用

建筑施工现场越来越多的建造工作正经历由智能机器人与自动化设备替代手工劳作的发展。砌筑机器人依据程序设定精确完成抓砖、抹灰、砌筑工作，工作速度快且砌筑质量比人工要好得多，能有效克服人员疲劳因素的影响而导致的不良质量；地表抹光机器人靠传感器识别地面平整状况，智能调整机器作业参数来控制地面的平整度，在控制误差指标范围内。自动喷浆布料机可以根据浇筑施工设定的方案控制混凝土浇筑量与浇筑速率，保持浇筑质量均匀一致性，降低浇筑布料劳动强度和浇筑过程中人的误差因素等影响。

2.3 传感器与物联网技术

传感器和物联网技术在土木建筑工程中起到监测控制的重要作用。结构应力应变监测传感器可实时监测建筑结构施工及使用过程中的结构应力变化，并将信息由物联网传输至监测中心，当达到危险应力时，系统立即产生警报，确保建筑结构的安全。环境监测传感器可实时监测施工现场的温度、湿度、空气环境质量、噪声等监测环境因素，为土木工程施工人员提供安全、舒适的施工环境，同时也可为施工方法提供环境控制。

2.4 大数据与人工智能技术

建筑施工管理决策的需要。利用大数据技术和人工智能技术，施工期间需要记录的大量信息，例如，工人的签到记录，包括材料消耗，设备和机器运行状况等数据，利用大数据分析技术分析可探索出隐藏规律和关系。

三、智能施工技术应用面临的挑战与对策

3.1 技术层面挑战

智能施工技术体系复杂，所集成的技术不同，可能存在数据格式不规范、接口不开放，或者智能系统应用于复杂施工环境中稳定性不高，尤其是在施工现场，温度高、环境潮湿、电磁干扰严重等都可能引起智能设备出现故障、无法通信，因此，对于施工技术集成问题的解决，要求标准统一、形成智能技术规范，包括数据格式规范、接口协议统一开放等，从而便于不同类型智能技术系统对接、互连；针对稳定性问题，则需要加强智能设备的安全性设计和抗干扰设计，提供抗干扰材料和抗干扰技术、设备，集成实时监控和故障自诊断系统，以便于在最短时间发现和排除施工技术智能系统功能问题。针对新技术更新问题，企业可以加强与科研院所联合，加大研发力度，研发与储备技术，通过快速应用新技术避免更新问题出现。

3.2 管理层面挑战

传统的企业管理体制适应不了智能施工，职能不明确，从而在智能施工开展过程中，如施工方与技术部门在智能设备应用和设施维护中存在的角色职责交叉，从而使各方推诿的现象发生。因此，必须对企业进行流程重新设计，明晰企业管理层次上的各个环节的责任与义务，完善部门之间的协调与沟通机制，定期召开会议。对项目有关各方面进行联动合作，通过云计算以及区块链等方法和手段，加强信息的对接和交换，以及信息的存储安全，从而达到多方信息实时共享的目标，保证各方工作的有序开展。

3.3 人才层面挑战

缺乏智能施工技术专才。高校专业性人才培养严重滞后，人才培养不契合市场需求。企业专才大部分为传统型技能专才，对智能技术难以接受理解，缺少系统性的培训，致使专才对智能设备操作不熟练，技术不到位。高校在优化专业课程设置时需加大相关智能施工类课程数量，与企业建立联合培养实训基地，培养实用性人才。

结语

智能施工技术在建筑土木工程领域展现出巨大潜力，革新传统模式，提升效率、质量与安全水平。然而，技术集成、管理适配及人才短缺阻碍其广泛应用。通过攻克技术难题、优化管理流程、培育专业人才，智能施工技术将进一步突破瓶颈，推动建筑土木工程行业向智能化、高效化、绿色化方向持续迈进，开启建筑行业发展的崭新时代。

参考文献

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