李景朝

鐵路隧道工程施工建設的信息化管理是實現(xiàn)施工過程的全方位管理、提高工程建設安全性的有效管理模式。本文以某隧道為例，針對工程施工難點，分析信息化管理平臺建設的主要模塊應用，以及基于BIM技術(shù)應用實施方案。旨在為類似工程管理提供參考。

一、引言

鐵路施工的信息化建設發(fā)展已然成為現(xiàn)代鐵路發(fā)展的主要趨勢，強化信息技術(shù)的應用對于鐵路工程建設質(zhì)量提升具有重要意義。

隨著我國鐵路建設工程規(guī)模的不斷擴大，隧道工程項目也隨之增多，而施工過程中面臨的不良地質(zhì)條件、有害氣體威脅等施工難點也隨之增多。隧道施工存在各種潛在的自然災害隱患，為此，為合理控制隧道工程質(zhì)量和安全控制，信息化管理成為必然選擇。當前新奧法施工工藝已然成為隧道應對不良地質(zhì)體等施工難點的一種有效施工方法，是集設計、施工和監(jiān)測三位一體的動態(tài)施工模式，而信息化施工管理是新奧法設計施工過程中的一個必不可少的部分，通過對隧道施工各階段監(jiān)控量測，對圍巖應力條件等進行信息監(jiān)測，并基于此對施工工藝進行優(yōu)化調(diào)整，進而達到隧道施工質(zhì)量控制的目的。

二、工程概況

某隧道全長4373m，進口海拔約956m，出口海拔約908m。平行導坑位于隧道線路前進方向左側(cè)，平導與線路左線線間距為30m。平導起始里程PD97+980=正洞DK97+980，終點里程為PDK98+826，全長846m。該隧道設置1平導的輔助坑道方案，按進口、出口平導2個工區(qū)2個工作面組織平行施工。隧道穿越地層為粉砂質(zhì)頁巖、凝灰質(zhì)砂巖、炭質(zhì)頁巖等。地質(zhì)構(gòu)造復雜，不良地質(zhì)為重力不良地質(zhì)（危巖落石、巖堆、滑坡、巖爆、邊坡順層），且為低微瓦斯隧道，安全風險高，施工難度大，是本標段的重難點工程。為了保證隧道施工的安全穩(wěn)定，設計采用新奧法組織施工，將超前的地質(zhì)預測預報工作作為工藝施工的首個環(huán)節(jié)，并堅持以地質(zhì)探測和預報為前提、新奧法施工為主、強化現(xiàn)場監(jiān)測監(jiān)控為依據(jù)的施工原則，并基于此構(gòu)建科學完善的信息化施工管理體系，通過對信息、數(shù)據(jù)的綜合分析和處理，實行動態(tài)管理信息化施工。

三、信息化管理平臺的主要模塊應用

信息化管理平臺的信息化模塊，主要部署綜合管理、現(xiàn)場管理、過程管理三個板塊進行建設。以“先進、實用、簡便、全覆蓋”為原則，依托先進的管理理念，通過在現(xiàn)代信息技術(shù)中植入先進的管理模式，實現(xiàn)全過程、全方位掌控鐵路工程建設的進度、質(zhì)量、安全、投資等建設情況。

（一）資料管理系統(tǒng)，建立涵蓋建設管理資料、施工過程資料、驗收資料、竣工驗收資料等電子文件信息，實現(xiàn)資料的安全儲存、高效共享、規(guī)范管理，實現(xiàn)OA辦公系統(tǒng)、電子施工日志、檢驗批數(shù)據(jù)實時自動存儲到資料管理系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)竣工資料的實時整理功能。

（二）勞務用工管理系統(tǒng)，系統(tǒng)的主要作用是為了輔助施工單位對項目施工人員進行日常管理，管理系統(tǒng)內(nèi)設置的施工人員相關(guān)電子檔案、工資薪酬、人員日?？记诮y(tǒng)計，以及外委勞務的公司管理等行為管理體系，可以為施工單位及施工人員提供更為全面的勞務管理報表，為日常人員管理、勞務監(jiān)督檢查、勞務糾紛等提供更為科學完善的信息憑證，同時保障勞務人員的合法權(quán)益，穩(wěn)定施工隊伍。

（三）施工組織管理系統(tǒng)，對接鐵路工程管理平臺，通過自動關(guān)聯(lián)電子施工日志和圖形化周報的進度數(shù)據(jù)，推演出工期斜率圖，自動比對實施性施工組織設計確定的進度計劃，實現(xiàn)工程進度預警分析，強化施工組的“紅線”管理。進場后，應立即組織開展機構(gòu)信息初始化、EBS分解等工作，在工程實施階段，根據(jù)預警分析情況，及時調(diào)整資源配置，確保落實施工組節(jié)點工期。

（四）試驗室系統(tǒng)，萬能試驗機、壓力機需全部納入信息化監(jiān)管，包含鋼筋原材料、焊接試驗、混凝土試件、水泥試件以及鋼絞（絲）等材料的力學試驗。按照驗標規(guī)定的試驗頻次進行試驗，實現(xiàn)自動采集數(shù)據(jù)和分析，實現(xiàn)試驗報告、記錄自動生成，試驗數(shù)據(jù)的實時上傳功能，報警閉環(huán)管理功能。進場后即組織實施，在試驗室驗收前完成信息系統(tǒng)的建設。人員配置不滿足要求，未安裝試驗信息化終端軟件，或不能成功向工程管理平臺上傳輸數(shù)據(jù)的試驗室均不得驗收通過。

（五）混凝土拌和站全部應用信息化系統(tǒng)，對混凝土拌和時間、材料配比偏差等數(shù)據(jù)自動采集、上傳、分析、報警。進場后即組織實施，在拌和站驗收前完成信息系統(tǒng)的建設。人員配置不滿足要求，未安裝試驗信息化終端軟件，或不能成功向工程管理平臺上傳輸數(shù)據(jù)的試驗室均不得驗收通過。

（六）沉降變形觀測系統(tǒng)，沉降變形觀測工作均需應用該系統(tǒng)。利用手持終端或手機APP軟件通過藍牙連接電子水準儀進行測量及平差計算，實現(xiàn)外業(yè)測量數(shù)據(jù)實時采集、完整加密發(fā)送、測點變形實時預警。進場后，應結(jié)合工程特點編制詳細的沉降變形觀測專項實施細則，經(jīng)審批后，隨工程項目推進逐步實施。

（七）視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對接鐵路工程管理平臺，可以實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的重點環(huán)節(jié)、重點區(qū)域、重點部位等進行全覆蓋全天候的實時監(jiān)控，并對環(huán)節(jié)的把控實現(xiàn)遠程盯控和錯誤糾正，可視化、無死角、全天候的監(jiān)控系統(tǒng)，有效降低了現(xiàn)場路途和費用成本，提高了重點工作安排執(zhí)行的實效性，省人、省時、省力、省錢，即時掌握人員生產(chǎn)、活動及周圍環(huán)境等圖像信息，遠程診斷和應急指揮。

（八）電子施工日志系統(tǒng)，對接鐵路工程管理平臺，實現(xiàn)工程建設進度、質(zhì)量、安全等電子施工日志的即時填報。施工單位進場后應立即組織開展機構(gòu)信息初始化、EBS分解等工作，工程開工前具備電子施工日志的實時上報功能。

（九）檢驗批管理系統(tǒng)，依據(jù)鐵路工程施工質(zhì)量驗收標準，提供檢驗批收集、分析及跟蹤功能，實現(xiàn)施工過程質(zhì)量控制、質(zhì)量驗收和資料管理。

（十）驗工計價系統(tǒng)，鐵路工程建設項目驗工計價系統(tǒng)面向建設單位、監(jiān)理單位、施工單位用戶，以信息化手段和云存儲實現(xiàn)驗工計價數(shù)據(jù)的填報、審批和管理，可實現(xiàn)實時查詢進度、自動匯總形成報表，實現(xiàn)網(wǎng)上審批流程，加快計價審批。

四、BIM技術(shù)應用實施方案

建筑信息化模型（BIM）是一種數(shù)字信息的應用，支持信息化管理體系下工程施工的信息化集成管理體系環(huán)境，目的是提升項目工程各個施工環(huán)節(jié)效率和消除隱患風險，進一步提高施工質(zhì)量。依據(jù)某隧道施工理念及面臨的難點問題，通過采用BIM技術(shù)，構(gòu)建全生命周期管理系統(tǒng)，對隧道從設計、施工、竣工的整個流程進行全方位的診斷和管理，采用多兼容的強大體系內(nèi)構(gòu)兼容制圖軟件、可視化監(jiān)控體系、參數(shù)化數(shù)據(jù)診斷、GIS地理信息系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信等多種數(shù)字技術(shù)方法對隧道施工的全生命周期建設、施工運營、管理決策等進行管理指導，從而實現(xiàn)提升施工效率、降低施工風險、保障施工穩(wěn)定、控制工程成本等多項目標。除此之外，針對強大的數(shù)據(jù)能力，為施工建設單位提供更為直觀的理解性設計意圖、各環(huán)節(jié)施工分析的相關(guān)模型構(gòu)建、工程材料統(tǒng)計等信息。

（一）施工方案模擬優(yōu)化

通過BIM模型進行工程量計算，直觀地體現(xiàn)成本偏差，為工程施工工藝的選擇提供理論依據(jù)。通過實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，對施工設計成本投入與實際成本投入進行對比分析和動態(tài)管理，當計劃工程量與實際工程量發(fā)生的偏差達到或超過閾值，及時發(fā)出成本預警，查找原因并加以改進，防患于未然。在BIM模型中利用軟件自動生成工程量，通過材料統(tǒng)計，自動生成材料清單。通過模型碰撞檢查，實現(xiàn)對施工設計方案中存在的關(guān)于工程結(jié)構(gòu)、設備管線、施工環(huán)節(jié)等相關(guān)問題和漏洞進行查缺，并可以實時導出相關(guān)檢查報告，為設計優(yōu)化提出有效建議，從設計層面為施工質(zhì)量的把控，以及后期施工過程中可能存在的影響施工質(zhì)量和成本損耗的問題進行糾正和消除。

（二）進度優(yōu)化

施工進度優(yōu)化，主要是通過BIM和模擬技術(shù)，結(jié)合系統(tǒng)對現(xiàn)場施工條件、勞務人員等進行的超前預判和模擬，可以實現(xiàn)時間維度上的施工進度模擬，該模擬是根據(jù)現(xiàn)場情況不斷推演重復模擬優(yōu)化的過程，最終目的是達到工程施工資源的最大化優(yōu)化配置。第一，從時間上可以根據(jù)項目施工進度按照天、周、月等時間節(jié)點對工程施工的進度進行推演模擬，并且結(jié)合現(xiàn)場實際施工情況和施工進度對模擬結(jié)果進行動態(tài)調(diào)整，并且對動態(tài)調(diào)整的原因進行分析，評判施工方案存在的不足，從而進行施工方案優(yōu)化調(diào)整。第二，除了對整個施工進度進行模擬外，還實現(xiàn)了對重點區(qū)域、重點環(huán)節(jié)、重點時間節(jié)點等進行更為細化、更為精確的可視化推演模擬，從而實現(xiàn)對施工重點工序、工藝等多方面施工方案的優(yōu)化調(diào)整。

（三）成本管控—多維度數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)短周期的多算對比及數(shù)據(jù)共享

通過BIM提供的數(shù)據(jù)空間和客戶共享平臺，根據(jù)設置的查詢權(quán)限實現(xiàn)對工程施工各項環(huán)節(jié)、各類數(shù)據(jù)的多維度信息數(shù)據(jù)的實時查詢和共享分析，可以滿足不同管理人員不同崗位和不同專業(yè)數(shù)據(jù)需求檢索要求。

（四）施工階段BIM應用內(nèi)容

施工階段的BIM技術(shù)應用主要體現(xiàn)在對施工過程中的施工進度、人力物力、設備，以及施工質(zhì)量、現(xiàn)場安全管理等多類型信息的動態(tài)優(yōu)化管理，實現(xiàn)了對施工階段不同時間段的施工信息的推演模擬和技術(shù)方案優(yōu)化調(diào)整，切實提高工程質(zhì)量和綜合效益。

1.施工現(xiàn)場管理的應用，主要是基于系統(tǒng)提供的各類施工參數(shù)的可視化進行的，通過可視化的形式為施工人員提供更為直觀明了的施工參數(shù)布局，施工人員可以通過參數(shù)布局對各階段、各場景施工場地進行轉(zhuǎn)換，結(jié)合施工理念對場地進行及時有效優(yōu)化。

2.施工現(xiàn)場危險源辨識，安全負責人和安全管理人員通過BIM模型提前進行安全風險評估和措施制定，提前在模型中模擬安全防護布置。

3.施工模擬動畫，通過BIM模型進行施工動畫模擬，不斷優(yōu)化施工技術(shù)方案。

4.技術(shù)交底，通過BIM模型對復雜的，難以用口頭敘述及二維平面形式交底的分部工程的技術(shù)控制要點、難點進行可視化交底。

5.深化設計的應用，在設計BIM模型基礎上，對復雜的技術(shù)節(jié)點進行深化，滿足施工進度模擬、三維可視化技術(shù)交底及電子施工日志進度數(shù)據(jù)采集需要。

（五）BIM模型完成施工模擬

BIM施工模型的構(gòu)建以及施工模擬，通過對工程施工前的設計進行施工與模擬，對設計中可能存在的施工質(zhì)量、施工成本、安全管理等多個方面的問題進行及時預警，從而為施工設計提供更為優(yōu)化的建議。在工程建造階段，對人、環(huán)、機、物等多方面的施工過程進行重復模擬試驗，結(jié)合系統(tǒng)本身強大的模擬仿真技術(shù)，實現(xiàn)工程的整體評價和優(yōu)化，為工程施工提供更為可控、成本低、風險低、效率高的施工方案。通過在施工過程中施工數(shù)據(jù)的不斷收集和重復模擬，對施工方案進行不斷優(yōu)化調(diào)整，對各環(huán)節(jié)、各單元的施工信息進行分析，指導管理者對施工過程進行決策、控制和優(yōu)化。

結(jié)語：

隧道施工的信息化管理建設是保證隧道施工進度控制、安全控制、質(zhì)量控制、成本控制的有效途徑，也是鐵路信息化建設的總體要求，對于隧道施工過程中面臨的不良地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯等有害氣體等難題，工程的信息化管理尤為重要。結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控量測、超前地質(zhì)預報等信息數(shù)據(jù)，通過信息化平臺對工程施工的各類生產(chǎn)要素合理配置、工藝的不斷調(diào)整優(yōu)化提供決策依據(jù)，并且實現(xiàn)對重點工點、關(guān)鍵部位、關(guān)鍵工序的有效管控，不斷提升隧道工程質(zhì)量。