全球范围内,重大工程事故频发、工期延误常态化等现象进一步凸显了行业转型升级的紧迫性,而人工智能、物联网、大数据、建筑信息模型(BIM)等新一代数字技术的发展为土木工程注入了全新动能。智能建造技术将数字化工具与工程实践深度融合,不仅显著降低了人为操作失误、减少了材料浪费与能源消耗、保障了施工人员安全;还为城市基础设施的规划、建设与运维提供了科学依据,推动了工程行业与智慧城市、数字经济的协同发展。在此背景下,深入探索智能建造技术在土木工程中的实践路径与未来方向具有重要意义。文章旨在系统梳理智能建造技术的关键应用场景与实施效果,同时分析未来技术融合趋势与潜在突破方向,旨在助力行业主体把握智能化转型机遇,构建更高效、更安全、可持续的土木工程范式,更好地服务于新型城镇化建设与人类社会可持续发展需要。
一、智能建造技术在土木工程中的实践应用
智能建造是指在建造过程中充分利用智能技术和相关技术,通过应用智能化系统,提高建造过程的智能化水平,减少对人的依赖,达到安全建造的目的。智能建造技术在土木工程中的应用首先体现为自动化施工与协同作业系统的构建,自动化施工设备依托人工智能算法能够自主完成混凝土浇筑、钢结构焊接等复杂施工任务,设备上搭载了传感器和视觉识别系统可实时采集施工现场的环境数据,动态调整作业参数并优化作业顺序,从而保障施工的高效有序推进。在动态管理层面,施工现场的环境变化、突发问题或设计调整可通过智能建造系统快速反馈至所有设备。当检测到地质条件出现了异常状况,协同系统将自动暂停挖掘作业并重新规划施工路径;如果检测到材料供应延迟,协同系统会调整设备优先级以保障关键工序进度,从而降低停工风险。
数据驱动的工程决策与优化管理也是智能建造技术的一个重要应用体现。设计阶段,基于建筑信息模型(BIM)的数字化设计平台整合结构、材料与环境数据生成多种建造方案,并显示每种方案的特点与不足;机器学习算法则结合历史工程数据与规范要求自动优化设计方案。施工阶段,物联网设备能够实时采集进度、质量与安全数据,这些数据被上传至云端分析平台,生成可视化报告,管理者可根据报告选择合适的方案。运维阶段,传感器网络的部署能够持续监测建筑结构的应力、变形与老化情况,运维数据与设计、施工阶段的信息联动则形成了完整的工程数据链条,不仅为设施改造提供了可靠依据,还可优化未来工程的设计逻辑,从而持续提升工程品质与可持续性。
二、智能建造技术的未来发展趋势
未来,人工智能、物联网、数字孪生等技术的协同应用将实现设计、施工与运维阶段的无缝衔接。其中,数字孪生技术通过虚拟模型与物理工程的实时映射,可在施工前模拟复杂工况并预判风险;施工中通过虚实交互动态优化方案;运维阶段则通过模型反哺设计标准迭代,从而形成“设计-施工-运维”一体化的闭环管理体系。技术融合还将催生新型工程协作模式,跨地域团队可通过云端协同平台共享工程数据与模型,利用增强现实(AR)技术实现远程指导与方案验证。AR技术可将三维模型、操作指引等数字信息直接叠加至真实场景中,工程师通过智能终端即可看到设备结构、管线走向、装配流程的立体可视化呈现;设计人员能够将虚拟原型与真实环境进行动态匹配,实时观察设备布局、工艺流程与物理空间的适配性,提前发现潜在冲突并优化方案,减少返工成本。区块链技术的引入则将进一步增强工程数据的安全性与可信度,所有操作记录以时间戳形式永久保存于分布式节点中,任何修改均需多方验证,从而有效减少人为操作风险。
与此同时,智能建造技术的深化应用将助力土木工程实现绿色化与可持续发展目标。机器学习模型可根据工程需求精准计算混凝土配比,在保障强度的前提下降低水泥用量,减少资源消耗;自动化设备通过路径规划与能耗监控能够减少机械空转与碳排放。在可持续发展层面,基于大数据的城市基础设施管理平台能够快速整合交通、能源与建筑数据,实现区域资源动态调配与设施联动维护。未来的土木工程不仅关注单一项目的效率提升,还需融入智慧城市与低碳发展要求,通过不断的技术创新实现经济效益、社会价值与生态保护的平衡。
三、结语
智能建造技术的广泛应用推动了土木工程行业从传统粗放模式向数字化、智能化方向转型。其中,智能算法与数字模型的结合显著减少人工试错成本;物联网设备与自动化机械的协同作业实现了资源精准调配与风险实时防控。这些实践不仅重构了工程管理模式,还为行业可持续发展注入新动能。未来,智能建造技术将加速与5G、数字孪生等新兴技术融合,推动土木工程行业的进一步升级。
作者单位:广西职业师范学院