智 鵬,解亞龍,史天運(yùn)

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司,北京 100081)

引言

隧道工程普遍具有施工協(xié)調(diào)任務(wù)重，質(zhì)量控制要求高、安全保證任務(wù)重，對(duì)施工組織、調(diào)度指揮和現(xiàn)場(chǎng)控制的有效性要求高；不良地質(zhì)分布范圍較大，存在塌方、大變形、巖爆、突水、突泥等多種風(fēng)險(xiǎn)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大；隧道工程地質(zhì)及環(huán)境條件復(fù)雜，不可預(yù)見(jiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)因素多，工期風(fēng)險(xiǎn)較大。如何采用新理念、新技術(shù)、新方法和新工藝，全方面實(shí)現(xiàn)隧道工程高效、優(yōu)質(zhì)、安全、按期建設(shè)尤為重要。

以數(shù)字信息化技術(shù)促進(jìn)隧道工程施工信息化、精細(xì)化管理的發(fā)展理念為全隧道行業(yè)普遍接受，隧道工程施工數(shù)字信息化管理水平在近幾年有很大的提升。文獻(xiàn)[1-3]進(jìn)行鐵路工程建設(shè)信息化管理平臺(tái)架構(gòu)研究，提出基于BIM的鉆爆隧道建設(shè)安全質(zhì)量動(dòng)態(tài)控制技術(shù)研究和基于BIM+物聯(lián)網(wǎng)的盾構(gòu)隧道實(shí)時(shí)感知與預(yù)警管控平臺(tái)研究，并進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用；文獻(xiàn)[4-5]開(kāi)展了隧道工程建設(shè)地質(zhì)預(yù)報(bào)及信息化技術(shù)的主要進(jìn)展及發(fā)展方向和信息管理探索研究；文獻(xiàn)[6-9]開(kāi)展了軌道交通監(jiān)控量測(cè)和隧道工程變形監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)探索研究；文獻(xiàn)[10-15]開(kāi)展基于激光點(diǎn)云的隧道超欠挖檢測(cè)方法研究，進(jìn)行隧道超欠挖檢測(cè)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)應(yīng)用；文獻(xiàn)[16-17]基于信息化技術(shù)搭建隧道建設(shè)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)隧道信息化施工管理應(yīng)用等。

本文將從系統(tǒng)工程管理方法論和數(shù)字信息化應(yīng)用角度出發(fā)，首先，圍繞隧道工程施工過(guò)程施組進(jìn)度、安全風(fēng)險(xiǎn)、質(zhì)量驗(yàn)收、人員設(shè)備管理等客觀存在的一系列技術(shù)和管理難題進(jìn)行問(wèn)題分析，提出數(shù)字信息化技術(shù)解決思路；然后，重點(diǎn)研究隧道工程施工過(guò)程施組進(jìn)度、安全質(zhì)量、人員設(shè)備管理等數(shù)據(jù)采集方式、數(shù)據(jù)傳輸模式、數(shù)據(jù)安全機(jī)制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式、信息融合共享、專業(yè)分析預(yù)判等關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新應(yīng)用內(nèi)容；最后，結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步總結(jié)探索隧道工程數(shù)字信息化施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 施工施組進(jìn)度關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

1.1 問(wèn)題分析及解決思路

隧道工程具有復(fù)雜長(zhǎng)大線性工程、專業(yè)交叉密切、工序銜接復(fù)雜等施工組織設(shè)計(jì)難點(diǎn)，存在工項(xiàng)劃分不統(tǒng)一、不明確、重復(fù)交叉等施組組合拆分困難，工程進(jìn)度不好量化、施工進(jìn)度精確統(tǒng)計(jì)分析困難，動(dòng)態(tài)調(diào)整施組進(jìn)度和合理優(yōu)化施工資源困難等一系列難題。通過(guò)研究提出隧道工程施工組織進(jìn)度跨任務(wù)推演預(yù)測(cè)計(jì)算方法和基于施組進(jìn)度綜合預(yù)警可視化呈現(xiàn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多工序、多任務(wù)、多工點(diǎn)融合的隧道工程施工組織數(shù)字化編制、關(guān)鍵路徑分析與優(yōu)化、三維可視化形象進(jìn)度展示和進(jìn)度預(yù)報(bào)警閉環(huán)管理等，解決隧道工程施組管理數(shù)字化輔助決策管理技術(shù)難題。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新應(yīng)用

研究提出基于數(shù)據(jù)的施工組織進(jìn)度跨任務(wù)智能推演與預(yù)警技術(shù)，按照悲觀進(jìn)度、樂(lè)觀進(jìn)度、計(jì)劃進(jìn)度和標(biāo)段經(jīng)驗(yàn)值等推演指標(biāo)類型，設(shè)計(jì)多作業(yè)面并行工程定點(diǎn)貫通和動(dòng)態(tài)會(huì)聚等隧道工程進(jìn)度推演算法，解決隧道工程施工進(jìn)度滯后的閉環(huán)管理，實(shí)現(xiàn)作業(yè)面沖突、資源延誤、關(guān)鍵路徑變更等預(yù)警提醒，提高施工組織進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與管控能力。

通過(guò)在系統(tǒng)內(nèi)編制或者外部導(dǎo)入施工計(jì)劃，并關(guān)聯(lián)隧道BIM模型構(gòu)件，形成三維施工組織計(jì)劃，進(jìn)行施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)模擬和對(duì)比分析，優(yōu)化調(diào)整施組計(jì)劃，合理編排施組計(jì)劃，為后續(xù)施工人員安排、設(shè)備機(jī)具調(diào)配、大宗材料采購(gòu)以及相鄰工序的施工計(jì)劃安排等[1-2]，提供切實(shí)可靠依據(jù)。

通過(guò)電子施工日志系統(tǒng)，定時(shí)采集每日進(jìn)度數(shù)據(jù)，根據(jù)上傳分析結(jié)果自動(dòng)形成進(jìn)度日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、年報(bào)等，基于餅圖、柱狀圖、大屏看板等多維視圖展示可視化實(shí)際進(jìn)度；同時(shí)關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)BIM模型，實(shí)現(xiàn)隧道工程施工工點(diǎn)狀態(tài)、開(kāi)挖進(jìn)度、進(jìn)度分析等三維可視化形象進(jìn)度管理。

基于時(shí)間-里程維度的施工組織進(jìn)度報(bào)警機(jī)制，結(jié)合電子施工日志實(shí)際進(jìn)度數(shù)據(jù)和施工組織計(jì)劃工期數(shù)據(jù)對(duì)比分析，提前發(fā)現(xiàn)進(jìn)度滯后點(diǎn)進(jìn)行不同等級(jí)的預(yù)警，及時(shí)協(xié)助建設(shè)、施工單位采取施組進(jìn)度優(yōu)化相應(yīng)措施，最大限度保證施工進(jìn)度順利進(jìn)行。

如圖1所示，實(shí)現(xiàn)基于BIM的隧道工程形象進(jìn)度精細(xì)管理。

圖1 基于BIM的隧道工程施工組織進(jìn)度管理

2 施工安全風(fēng)險(xiǎn)管控關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

2.1 問(wèn)題分析及解決思路

隧道工程是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)工程，存在不可預(yù)見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)因素多、安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別難度大、風(fēng)險(xiǎn)有效監(jiān)測(cè)監(jiān)控難等施工安全風(fēng)險(xiǎn)難題。通過(guò)研究應(yīng)用數(shù)字視頻分析、人臉自動(dòng)識(shí)別和短距離定位等多種人機(jī)定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)隧道工程施工過(guò)程洞內(nèi)各工點(diǎn)作業(yè)機(jī)械、人員等實(shí)名制精確統(tǒng)計(jì)和工作軌跡精確分析，解決狹長(zhǎng)隧道內(nèi)機(jī)械、人員監(jiān)控困難等技術(shù)問(wèn)題。研究基于BIM、物聯(lián)網(wǎng)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、自動(dòng)監(jiān)控量測(cè)等多種技術(shù)與隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控業(yè)務(wù)相融合，實(shí)現(xiàn)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別、安全隱患排查、地質(zhì)超期探測(cè)預(yù)報(bào)、圍巖變形監(jiān)控量測(cè)、安全步距監(jiān)控等安全風(fēng)險(xiǎn)數(shù)字化、可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)控[1-2]，解決隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)有效監(jiān)控預(yù)防一系列技術(shù)難題。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新應(yīng)用

通過(guò)人機(jī)定位技術(shù)對(duì)洞內(nèi)外人員進(jìn)行精確定位，實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)人員分布及運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確完成各區(qū)域人員數(shù)量、工作狀態(tài)統(tǒng)計(jì)分析和考勤管理，并對(duì)區(qū)域外作業(yè)的人員安全提醒或警示警告；利用數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道施工現(xiàn)場(chǎng)工點(diǎn)值班室、隧道洞口、隧道掌子面、棄砟場(chǎng)及其他重點(diǎn)生產(chǎn)區(qū)域全天候全方位遠(yuǎn)程在線視頻監(jiān)控，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在的物的不穩(wěn)定狀態(tài)、人的不安全行為、環(huán)境的不安全因素等進(jìn)行提示、警示或警告。

基于物探法、鉆探法、掌子面素描、洞身素描、地表補(bǔ)充調(diào)查技術(shù)，完成對(duì)隧道開(kāi)挖過(guò)程前方地質(zhì)信息數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集、定時(shí)遠(yuǎn)程傳輸、專業(yè)可視分析、綜合預(yù)警提醒等全流程超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成果數(shù)字化統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)隧道超前地質(zhì)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)報(bào)、成果發(fā)布顯示、工作量統(tǒng)計(jì)和進(jìn)度即時(shí)匯總[1-2]；同時(shí)結(jié)合隧道地質(zhì)BIM模型，以隧道圍巖等級(jí)等地質(zhì)條件為判斷依據(jù)自動(dòng)進(jìn)行隧道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)程度識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可視化，對(duì)前方隧道開(kāi)挖進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)，保證隧道開(kāi)挖的安全?；诙喾N監(jiān)測(cè)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)隧道工程超前地質(zhì)預(yù)報(bào)分析頁(yè)面如圖2所示。

圖2 隧道工程施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)分析

基于隧道圍巖自動(dòng)監(jiān)控量測(cè)和移動(dòng)物聯(lián)技術(shù)，完成對(duì)地表沉降、拱頂下沉、周邊收斂的實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)測(cè)，自動(dòng)繪制隧道測(cè)點(diǎn)的變形趨勢(shì)曲線和自動(dòng)匯總各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道開(kāi)挖斷面變形速率超標(biāo)和累計(jì)變形量超標(biāo)雙控報(bào)警，并按多層級(jí)預(yù)報(bào)警機(jī)制進(jìn)行預(yù)報(bào)報(bào)警閉環(huán)處置管理；達(dá)到根據(jù)隧道實(shí)際開(kāi)挖進(jìn)度動(dòng)態(tài)展示隧道圍巖安全狀態(tài)，更加形象和準(zhǔn)確的去指導(dǎo)隧道現(xiàn)場(chǎng)施工，降低隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)，提升風(fēng)險(xiǎn)管控能力，確保隧道施工安全性。

根據(jù)每天電子施工日志采集的實(shí)際進(jìn)度，自動(dòng)計(jì)算隧道施工仰拱和二襯步距，以工區(qū)為單位，顯示掌子面、仰拱、二襯三維立體關(guān)系圖，形成二三維圖多視角的安全步距形象化分析展示，對(duì)于超過(guò)安全步距自動(dòng)進(jìn)行三維可視化預(yù)警提醒，并提醒相關(guān)人員進(jìn)行閉環(huán)處置。隧道工程施工安全步距動(dòng)態(tài)監(jiān)控如圖3所示。

圖3 隧道工程施工安全步距動(dòng)態(tài)監(jiān)控

3 施工質(zhì)量在線管理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

3.1 問(wèn)題分析及解決思路

受施工技術(shù)手段、經(jīng)費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)條件等限制，導(dǎo)致遺漏誤判隧道地質(zhì)情況發(fā)生，致使隧道施工開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)塌方及冒頂?shù)人淼朗┕な鹿?；隧道施工中?duì)圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào)是極其重要的環(huán)節(jié)，當(dāng)隧道變形較大時(shí)，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)措施，會(huì)造成拱頂塌陷，拱底隆起等問(wèn)題。通過(guò)綜合應(yīng)用BIM、三維掃描、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、物聯(lián)感知、可視分析等新技術(shù)，進(jìn)行隧道施工超欠挖、中線偏差、混凝土方量等精細(xì)化專業(yè)分析，對(duì)隧道工程襯砌防脫空自動(dòng)分析報(bào)警、工程實(shí)體質(zhì)量專業(yè)分析判斷、原材料質(zhì)量數(shù)據(jù)閉環(huán)追溯，解決隧道施工初期支護(hù)是否侵限、襯砌是否澆筑密實(shí)、襯砌背后是否空洞等技術(shù)難題。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新應(yīng)用

通過(guò)三維激光掃描技術(shù)對(duì)隧道開(kāi)挖斷面進(jìn)行掃描，形成隧道開(kāi)挖斷面三維可視化測(cè)量點(diǎn)云圖(圖4)，依據(jù)鐵路隧道工程超欠挖和平整度相關(guān)規(guī)范和計(jì)算原理，基于隧道實(shí)際實(shí)測(cè)的點(diǎn)云圖模型與隧道理論參考BIM模型對(duì)比分析，綜合分析判斷隧道超欠挖、平整度以及初期支護(hù)是否侵限，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道工程超欠挖和平整度三維可視化合格性判定與優(yōu)化[1，2，18]。隧道工程施工超欠挖計(jì)算流程見(jiàn)圖4，三維點(diǎn)云超欠挖和平整度分析見(jiàn)圖5。

圖4 隧道工程施工超欠挖計(jì)算流程

圖5 隧道工程三維點(diǎn)云超欠挖和平整度分析

利用液位繼電器工作原理，研發(fā)混凝土澆筑自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，當(dāng)襯砌混凝土澆筑至拱頂最高點(diǎn)時(shí)，通過(guò)觸發(fā)混凝土液位繼電器的聲光報(bào)警器開(kāi)啟提醒功能，綜合判定混凝土澆筑結(jié)束時(shí)機(jī)；通過(guò)計(jì)算混凝土應(yīng)澆筑數(shù)量與實(shí)際澆筑數(shù)量進(jìn)行對(duì)比，分析襯砌是否澆筑密實(shí)，確保襯砌混凝土澆筑密實(shí)。

統(tǒng)計(jì)分析各里程段檢測(cè)測(cè)區(qū)數(shù)量、設(shè)計(jì)強(qiáng)度以及不同齡期的混凝土回彈檢測(cè)值，以及各里程段鉆芯檢測(cè)部位、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)、鉆芯設(shè)計(jì)與實(shí)測(cè)厚度、混凝土設(shè)計(jì)與實(shí)測(cè)強(qiáng)度，并以圖表形式查詢第三方檢測(cè)相關(guān)信息和檢測(cè)報(bào)告，判斷襯砌背后是否空洞，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道工程實(shí)體質(zhì)量數(shù)字化在線分析。

基于試驗(yàn)室信息化系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)監(jiān)控試驗(yàn)室預(yù)警處置數(shù)據(jù)，顯示當(dāng)前試驗(yàn)室監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中未處置的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)關(guān)聯(lián)應(yīng)用位置信息，從原材料方面進(jìn)行質(zhì)量的監(jiān)控和閉環(huán)處置管理?；诎韬驼拘畔⒒到y(tǒng)，動(dòng)態(tài)監(jiān)控當(dāng)前拌和站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中未處置的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)關(guān)聯(lián)拌和站的相應(yīng)工單和盤(pán)信息，從原材料方面進(jìn)行質(zhì)量的監(jiān)控和閉環(huán)處置管理。混凝土拌和站信息化實(shí)時(shí)監(jiān)控如圖6所示。

圖6 隧道工程混凝土拌和站實(shí)時(shí)監(jiān)控

4 施工設(shè)備數(shù)字化管理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

4.1 問(wèn)題分析及解決思路

針對(duì)狹長(zhǎng)隧道長(zhǎng)距離運(yùn)輸干擾因素多、交通組織困難、交通運(yùn)輸管理效率低、工程機(jī)械設(shè)備和運(yùn)輸車輛監(jiān)管困難等管理和技術(shù)難題，綜合研究基于視頻分析、短距離定位、GPS和GIS等多種技術(shù)與隧道內(nèi)外機(jī)械設(shè)備、運(yùn)輸車輛施工監(jiān)控業(yè)務(wù)深度融合，解決隧道內(nèi)外設(shè)備定位難、數(shù)據(jù)采集傳輸困難、統(tǒng)計(jì)分析不準(zhǔn)確、組織管理效率低等技術(shù)管理難題。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新應(yīng)用

通過(guò)在洞內(nèi)安裝定位基站、數(shù)字視頻監(jiān)控終端及進(jìn)洞車輛內(nèi)安裝終端設(shè)備的方式，實(shí)時(shí)捕捉、上傳車輛位置信息到云服務(wù)平臺(tái)，動(dòng)態(tài)建立車輛信息數(shù)據(jù)庫(kù)，動(dòng)態(tài)分析車輛、錯(cuò)車道等相對(duì)位置信息關(guān)系，發(fā)送指令至車輛終端，提醒洞內(nèi)行駛車輛及時(shí)就近避讓；通過(guò)人機(jī)定位系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)分析各類機(jī)械洞內(nèi)外位置信息、設(shè)備開(kāi)啟或關(guān)閉狀態(tài)及實(shí)時(shí)工作軌跡等相關(guān)信息；同時(shí)基于GIS+GPS實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道工程車輛運(yùn)輸行駛路徑的在線精確跟蹤和動(dòng)態(tài)可視化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)隧道工程建設(shè)過(guò)程洞內(nèi)各工點(diǎn)機(jī)械、設(shè)備等精確定位、實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和在線工作軌跡分析。

基于信息化手段實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)場(chǎng)設(shè)備銘牌、新舊程度、外觀質(zhì)量、機(jī)械參數(shù)等基礎(chǔ)信息集中管理，對(duì)工作狀態(tài)下的機(jī)械設(shè)備的工作場(chǎng)所、工作內(nèi)容和工作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，并形成運(yùn)行軌跡；通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備的加油管控，對(duì)機(jī)械運(yùn)行及油量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成油耗分析；通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備的工況、工時(shí)、故障統(tǒng)計(jì)，分析設(shè)備使用率、故障率，對(duì)于車況不好或經(jīng)常閑置的設(shè)備予以清退。

基于人機(jī)定位技術(shù)的隧道內(nèi)設(shè)備精準(zhǔn)定位和人員、機(jī)械、設(shè)備綜合信息管理如圖7所示。

圖7 隧道工程施工人員、機(jī)械、設(shè)備信息管理

5 工程應(yīng)用案例

5.1 新烏鞘嶺隧道工程概況及重難點(diǎn)

蘭張三四線鐵路新烏鞘嶺隧道地層巖性復(fù)雜，沉積巖、變質(zhì)巖分布廣泛，軟弱圍巖等不良地質(zhì)分布范圍較大，施工安全風(fēng)險(xiǎn)大；位于甘肅祁連山保護(hù)區(qū)及黑松驛鎮(zhèn)稱溝臺(tái)飲用水水源二級(jí)保護(hù)區(qū)附近，環(huán)水保要求高；施工協(xié)調(diào)任務(wù)重、質(zhì)量控制要求高、安全保證任務(wù)重，對(duì)施工組織、調(diào)度指揮和現(xiàn)場(chǎng)控制的有效性要求高；隧道工程地質(zhì)及環(huán)境條件復(fù)雜，工期風(fēng)險(xiǎn)較大；隧道小斷面斜井長(zhǎng)距離運(yùn)輸干擾因素多，交通組織困難、交通運(yùn)輸管理效率低。

5.2 新烏鞘嶺隧道工程數(shù)字信息化應(yīng)用

按照“互聯(lián)網(wǎng)+鐵路工程建設(shè)”的思路推進(jìn)數(shù)字信息化建設(shè)，構(gòu)建新烏鞘嶺隧道工程施工統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心、安全網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、指揮監(jiān)控中心、BIM管理平臺(tái)，生產(chǎn)指揮中心從各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)獲取相關(guān)工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并能夠在監(jiān)控大屏進(jìn)行集成展示分析預(yù)警，實(shí)現(xiàn)日常業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中分析展示、工程宏觀信息綜合管理、建設(shè)管理遠(yuǎn)程集中指揮和輔助決策[19-21]。

施工BIM管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)隧道工程施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量和設(shè)備管理四大模塊18個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，達(dá)到利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)新烏鞘嶺隧道工程指揮中心標(biāo)段級(jí)和工區(qū)級(jí)多層級(jí)施組進(jìn)度計(jì)劃、電子施工日志、實(shí)際形象進(jìn)度、進(jìn)度推演預(yù)警等精細(xì)化管理，隧道工程安全隱患排查、人機(jī)安全定位實(shí)名管理、遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控、圍巖變形監(jiān)控量測(cè)、安全步距分析預(yù)警等全方位可視化安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控，拌和站和試驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)分析、當(dāng)日拌和站產(chǎn)能及報(bào)警處置信息、試驗(yàn)室不同試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)及不合格數(shù)處置率等，并能夠在監(jiān)控大屏進(jìn)行多角度多層級(jí)進(jìn)度、質(zhì)量和安全的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析、綜合預(yù)警提醒。新烏鞘嶺隧道數(shù)字信息化生產(chǎn)指揮中心如圖8所示。

圖8 新烏鞘嶺隧道數(shù)字信息化生產(chǎn)指揮中心

6 結(jié)論

通過(guò)分析隧道工程施工施組進(jìn)度、安全風(fēng)險(xiǎn)、質(zhì)量驗(yàn)收和人員設(shè)備管理一系列技術(shù)和管理難題，系統(tǒng)研究BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、三維掃描、地質(zhì)探測(cè)、變形監(jiān)測(cè)、人機(jī)定位、視頻識(shí)別等新技術(shù)與隧道工程施工技術(shù)深度融合，開(kāi)展了隧道工程狀態(tài)數(shù)字化宏觀管理，施組進(jìn)度數(shù)字化推演預(yù)測(cè)和形象進(jìn)度精細(xì)化管理，施工現(xiàn)場(chǎng)人員、機(jī)械、地質(zhì)、圍巖、環(huán)境等重大風(fēng)險(xiǎn)源動(dòng)態(tài)可視化監(jiān)控和安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警，襯砌防脫空自動(dòng)分析報(bào)警、工程實(shí)體質(zhì)量分析判斷、原材料質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯等質(zhì)量在線數(shù)字化管理等一系列關(guān)鍵技術(shù)研究和創(chuàng)新應(yīng)用；最后，結(jié)合蘭張鐵路三四線新烏鞘嶺隧道實(shí)際工程應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了隧道工程施工施組進(jìn)度精確形象化動(dòng)態(tài)管理、安全風(fēng)險(xiǎn)可視化監(jiān)控監(jiān)測(cè)預(yù)警、質(zhì)量檢驗(yàn)在線數(shù)字化管理、人員機(jī)械設(shè)備信息化管理和生產(chǎn)指揮一張圖輔助決策管理，為實(shí)現(xiàn)隧道工程施工信息化、數(shù)字化、精細(xì)化管理提供實(shí)踐借鑒。

后續(xù)將進(jìn)一步基于全生命周期建造理念，加深人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)在隧道建造方面應(yīng)用研究，實(shí)現(xiàn)建造信息由設(shè)計(jì)階段向施工階段、竣工交付階段的無(wú)損傳遞，進(jìn)一步提升隧道精益化建造管理水平，并為智能化運(yùn)維提供建造數(shù)據(jù)和模型服務(wù)。