基于 BI M的地鐵盾構(gòu)施工信息管理相關(guān)研究

李文峰

（北京城建集團(tuán)，北京 100000）

1 引言

地鐵隧道在施工過程中分為 2種挖法：明挖法和暗挖法[1]。而其中盾構(gòu)法是使用最為廣泛的一種方法。一般盾構(gòu)機(jī)在施工期間會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，盾構(gòu)施工的相關(guān)數(shù)據(jù)、地質(zhì)參數(shù)以及隧道設(shè)計(jì)參數(shù)等因素是決定隧道安全及質(zhì)量的關(guān)鍵信息。在這樣的環(huán)境下，基于 BIM 技術(shù)擴(kuò)展地鐵盾構(gòu)施工信息管理的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 地鐵施工盾構(gòu)法概述

在地鐵盾構(gòu)法中，盾構(gòu)機(jī)是非常重要的一項(xiàng)機(jī)械設(shè)備，并且在地鐵建設(shè)過程中承擔(dān)起了非常重要的作用。而盾構(gòu)機(jī)的組成系統(tǒng)非常復(fù)雜，包括挖掘系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、穩(wěn)定支撐系統(tǒng)等，其主要的功能就是在挖掘期間可以對(duì)挖掘的孔洞進(jìn)行良好的支撐和穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)孔洞的保護(hù)。另外，盾構(gòu)機(jī)的尾部處可以采用注漿系統(tǒng)來對(duì)隧道的圍巖處進(jìn)行注漿，從而提高圍巖的穩(wěn)定性，確保施工安全，并在一定程度上為地鐵隧道的挖掘和支撐提供保障。由于盾構(gòu)機(jī)的外部鋼殼非常堅(jiān)硬，所以在進(jìn)行挖掘工作時(shí)不易受到損害。在進(jìn)行注漿期間，需要對(duì)盾構(gòu)機(jī)的操作進(jìn)行嚴(yán)格的把控，避免其對(duì)周圍土層造成影響，為地鐵隧道的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

3 BI M技術(shù)在地鐵盾構(gòu)施工管理中的作用

3.1 滿足施工技術(shù)需求

地鐵施工期間，部分技術(shù)人員缺乏專業(yè)的技術(shù)水平和能力，加上其工作經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)施工的質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。所以，在地鐵施工過程中，需要一項(xiàng)全新的技術(shù)手段來解決施工中的一些技術(shù)問題。將 BIM 技術(shù)運(yùn)用到地鐵盾構(gòu)施工中，則可以準(zhǔn)確地利用 BIM 所特有的三維可視化模型展開技術(shù)交底工作，并進(jìn)一步對(duì)施工方案進(jìn)行詳細(xì)的演示，展現(xiàn)施工過程中所存在的技術(shù)問題，從而及時(shí)地對(duì)施工方案的不合理性地進(jìn)行調(diào)整，減少在人力、物力方面的浪費(fèi)。

3.2 滿足施工精細(xì)化管理的需求

建設(shè)項(xiàng)目在施工過程中需要實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，其中最重要的就是精細(xì)化管理。BIM 技術(shù)也是控制施工資料、造價(jià)成本的重要手段，也在一定程度上承擔(dān)了地鐵施工的精細(xì)化管理工作。

3.3 突破信息孤島的發(fā)展局面

將 BIM 技術(shù)應(yīng)用在地鐵盾構(gòu)施工中，可以方便施工，因此，無論是在地鐵盾構(gòu)施工的精細(xì)化管理還是集約化方面，都形成了良好的數(shù)據(jù)支撐。如利用 BIM 技術(shù)建立三維可視化施工模型，并將地鐵工程的具體施工進(jìn)度計(jì)劃等信息輸入軟件，使計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度形成對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)控制。

4 基于 BI M的某地鐵盾構(gòu)施工信息管理

4.1 工程概況

2015年10月25日，北京某工程地鐵第一條線路1號(hào)線建成通車，作為北京地鐵城市軌道的進(jìn)一步延伸，該工程一期土建項(xiàng)目位于北京郊區(qū)，其中包括3個(gè)盾構(gòu)區(qū)間，14 個(gè)洞門和6 個(gè)聯(lián)絡(luò)通道。

某 地 區(qū) 鐵 路 車 站 至 順 風(fēng) 站 的 盾 構(gòu) 區(qū) 間 里 程 為 ZK23 +214.654～ZK24+141.324；上行區(qū)間長度 1145.782m；下行區(qū)間長度 1124.142m。曲線間距最小為 401m，縱坡最大為 25%。該隧道埋深為 11.47～18.30m。

在實(shí)際施工過程中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，主要體現(xiàn)在時(shí)間、人員、資金等方面，在規(guī)定的時(shí)間和條件下不能滿足系統(tǒng)的短期施工目標(biāo)，從而造成了過多的負(fù)面影響。基于 BIM 技術(shù)的盾構(gòu)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)通過盾構(gòu)機(jī)構(gòu)和咨詢單位進(jìn)行對(duì)接，但由于在此期間溝通困難，可能存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 BI M應(yīng)用環(huán)境

應(yīng)該對(duì) BIM 的應(yīng)用目標(biāo)進(jìn)行設(shè)定，由于 BIM 技術(shù)具有較高的可視化程度，因此，應(yīng)結(jié)合 BIM 技術(shù)進(jìn)行建模，并將其應(yīng)用在實(shí)際工作中，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供指導(dǎo)，對(duì)隧道、基巖、圍巖等相關(guān)位置進(jìn)行系統(tǒng)建模，使地質(zhì)模型與隧道模型充分融合，從而對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)附近的地質(zhì)環(huán)境、埋深等進(jìn)行有效的勘察，為施工現(xiàn)場(chǎng)提供數(shù)據(jù)支持。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要采用關(guān)鍵工序施工方案，三維可視化，施工現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，現(xiàn)場(chǎng)資料收集等方法，提高了現(xiàn)場(chǎng)管理水平。

4.3 組織管理

在實(shí)際施工期間某工程成立了項(xiàng)目決策委員會(huì)，并以甲乙雙方的項(xiàng)目經(jīng)理為主導(dǎo)，對(duì)整個(gè)工程的 BIM 服務(wù)工程師、開發(fā)工程師、關(guān)鍵用戶、工程人員、BIM 管理員等人員進(jìn)行有效的管理。

4.4 軟硬件環(huán)境

軟硬環(huán)境如表1和表2所示。

表1 硬件環(huán)境

表2 軟件環(huán)境

4.5 BI M模型建立

如圖1所示，某工程結(jié)合實(shí)際施工現(xiàn)狀構(gòu)建了 BIM 模型，這樣能夠更加直觀地體現(xiàn)出施工場(chǎng)地的具體布置情況與臨時(shí)建筑計(jì)劃。

圖1 場(chǎng)地 BI M模型

4.6 施工進(jìn)度應(yīng)用

施工進(jìn)度應(yīng)用階段主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）將 BIM 技術(shù)應(yīng)用于工程現(xiàn)場(chǎng)管理中，實(shí)現(xiàn)了整體規(guī)劃的構(gòu)建，同時(shí)展開了具有數(shù)據(jù)化的管理，在此期間主要采用項(xiàng)目計(jì)劃中的字段映射關(guān)聯(lián)和導(dǎo)入，利用 EBS 結(jié)構(gòu)和 BIM 模型之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模型的構(gòu)建。（2）利用 IOS 的移動(dòng) App 對(duì)實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理，該軟件具有可視化安全管理、監(jiān)理日志等功能，能承載大量的三維 BIM 模型，便于管理人員進(jìn)行管理。（3）盾構(gòu)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控，此功能是盾構(gòu)機(jī)的核心功能，它是將遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)中的設(shè)備參數(shù)轉(zhuǎn)移到 BIM 系統(tǒng)中，利用 BIM 模型實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)機(jī)各種參數(shù)的管理，包括盾構(gòu)機(jī)刀盤壓力、注脂壓力、注漿壓力等。

5 結(jié)語

總之，就當(dāng)前建筑業(yè)而言，BIM 技術(shù)是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要手段，也是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是信息化、工業(yè)化建設(shè)不可替代的重要力量。盡管 BIM 技術(shù)在我國的應(yīng)用還處于起步階段，但只有建立統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，加快軟件開發(fā)的步伐，就能夠促進(jìn)我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。