盾構施工信息化管理研究

程佳琛

摘要：隨著互聯(lián)網及移動終端的普及，信息化管理模式已經成一種新的管理模式。通過盾構施工監(jiān)控管理平臺，可以對盾構機施工參數(shù)實時監(jiān)控，并對隧道質量以及監(jiān)測數(shù)據(jù)進行綜合管控。與此同時匯總不同項目的風險信息，并對地質數(shù)據(jù)進行分析，為后期軌道交通的大數(shù)據(jù)時代奠定基礎。

Abstract： With the popularization of Internet and mobile terminals， the informatization management model has become a new management model. The shield construction monitoring and management platform can conduct real-time monitoring of the construction parameters of shield machine and make the comprehensive control to tunnel quality and monitoring data. At the same time， the risk information and geological data of different projects are summarized and analyzed， which lays the foundation for the large data age of post-rail transit.

關鍵詞：軌道交通；盾構施工；信息化管理

Key words： rail transportation；shield construction；informatization management

中圖分類號：U455.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0044-03

0 引言

近年來地下空間開發(fā)的迅猛發(fā)展，一個大型的地下工程的施工企業(yè)往往會面臨多個工地同時進行施工，工地分布非常分散等諸多困難。由于人員有限，因此如何對這些工程進行有效的管理和全面的技術支持，成為一個目前急需解決的問題。為適應盾構技術的快速發(fā)展，建立一套有效的管理方式對盾構施工過程進行監(jiān)控管理就顯得日趨重要。

為進一步滿足信息化、網絡化、標準化和規(guī)范化的施工要求，一種基于互聯(lián)網平臺的管理方法在行業(yè)內被廣泛使用，通過盾構機遠程監(jiān)控系統(tǒng)平臺，可實現(xiàn)盾構施工過程的信息化管理，掘進參數(shù)時時掌控，重大風險源預先通知的目的，同時可實現(xiàn)不同地質施工數(shù)據(jù)的記錄與分析，幫助管理人員對盾構施工項目進行全面把控，及時和準確地了解施工情況。

1 系統(tǒng)結構組成

要實現(xiàn)盾構隧道監(jiān)控的功能，首先需要建設盾構施工遠程監(jiān)控中心及盾構機數(shù)據(jù)信息傳輸通道，如系統(tǒng)結構圖1，各工地的盾構機數(shù)據(jù)通過鋪設在隧道內的光纖傳向地面監(jiān)控室，數(shù)據(jù)經過平臺軟件出來后經Internet發(fā)送到盾構監(jiān)控中心展示。監(jiān)控中心由盾構信息監(jiān)控管理平臺、數(shù)據(jù)中心、視頻監(jiān)控與大屏幕等系統(tǒng)組成。

2 盾構施工監(jiān)控管理平臺功能組成

盾構施工監(jiān)控管理平臺主要功能包括掘進參數(shù)遠程監(jiān)控、風險管理、設備管理、分析報告、進度管理、質量管理，通過這些功能，可以實現(xiàn)對盾構機施工過程的全方位管理。

2.1 掘進參數(shù)遠程監(jiān)控 掘進參數(shù)遠程監(jiān)控是對盾構機施工過程進行實時遠程監(jiān)控，實現(xiàn)盾構機數(shù)據(jù)的動態(tài)管理、實時監(jiān)控、匯總歸納等功能，同時通過數(shù)據(jù)分析功能，管理人員可對所有施工數(shù)據(jù)信息全面把控，及時、準確、全面地掌握盾構機施工情況。

2.1.1 盾構參數(shù)實時顯示

施工參數(shù)實時顯示及預警功能，能夠實時顯示盾構施工參數(shù)，并可以對盾構施工參數(shù)設置預警范圍，當施工參數(shù)超過范圍時，會自動預警，參數(shù)實時顯示界面如圖2所示。

2.1.2 導向系統(tǒng)參數(shù)顯示

導向系統(tǒng)實時顯示及預警功能，能夠實時顯示盾構姿態(tài)及近10環(huán)的糾偏量，并且對盾構偏差和糾偏量進行自動實時預警，導向系統(tǒng)參數(shù)及其糾偏量預警界面如圖3所示。

2.1.3 數(shù)據(jù)分析功能

通過遠程監(jiān)控能夠對所有盾構施工數(shù)據(jù)、導向系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行分析，并自動生成曲線，還可提供參數(shù)的相關性分析，便于管理人員分析施工中的主要問題，數(shù)據(jù)分析界面如圖4。

2.2 風險管理

風險管理可實現(xiàn)對盾構施工過程中的關鍵參數(shù)預警、沉降超限預警、過程參數(shù)預警，協(xié)助管理人員及時了解施工風險、盾構機存在的報警信息、盾構機姿態(tài)信息以及監(jiān)控測量數(shù)據(jù)。

2.2.1 關鍵參數(shù)預警

通過該功能可以對施工過程中設備的關鍵參數(shù)進行指標化管理，從而降低設備施工控制管理難度，如對盾構施工過程中的盾構姿態(tài)等進行指標化管理，可設定合格、預警、報警。

2.2.2 沉降超限預警

通過施工現(xiàn)場及時錄入沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，協(xié)助管理人員結合盾構機施工參數(shù)、地質信息等及時調整施工方案，保證施工安全。

2.2.3 過程參數(shù)預警

可將盾構機施工過程中PLC產生的報警信息進行提取，提醒管理人員及時處理，同時可進行報警歷史查詢，為管理人員分析設備使用情況提供依據(jù)。

2.3 設備管理

通過設備管理功能可實現(xiàn)盾構機信息管理和設備部件保養(yǎng)管理。

將盾構機部件維修保養(yǎng)信息錄入盾構監(jiān)控管理平臺中，在錄入信息時同時設定部件保養(yǎng)規(guī)則，平臺自動提醒設備管理人員對盾構機部件進行維護保養(yǎng)并上傳維保記錄。

2.3.1 盾構機信息管理

盾構機信息管理可對所有盾構機信息的記錄和查詢，管理人員可通過盾構機信息管理功能查詢所有錄入系統(tǒng)的盾構機的詳細信息，包括盾構機的使用歷史、狀態(tài)、位置等，通過盾構機信息管理功能可對盾構機情況進行統(tǒng)一的掌控。

2.3.2 設備保養(yǎng)管理

通過保養(yǎng)管理模塊用戶能夠了解設備的維護保養(yǎng)情況。保養(yǎng)管理包括大部件管理、保養(yǎng)計劃、保養(yǎng)記錄以及盾構機部件。

2.4 分析報告

通過該功能管理人員可以了解設備的運行效率，不同地層下的材料消耗分析，以此為依據(jù)對設備的使用效率、材料的消耗等進行改善。

2.4.1 運行效率分析

通過對盾構機實時數(shù)據(jù)的采集分析，可以協(xié)助管理人員計算出盾構機當前的使用效率，協(xié)助管理人員及時發(fā)現(xiàn)盾構機的使用問題，提高盾構施工效率。同時，當可匯總盾構機停機原因，分析影響盾構機施工的主要因素，從而協(xié)助管理人員調整工序，提高盾構機工作效率。

2.4.2 材料消耗分析

盾構機施工過程中需要大量的砂漿、膨潤土、泡沫、油脂等消耗材料，而大量的材料消耗是否合理科學，必須有量化的指標進行統(tǒng)計和分析，通過錄入消耗材料每環(huán)的消耗量，分析出不同地層下的耗材平均消耗指標，對后續(xù)施工有重要的指導意義。

2.5 進度管理

用統(tǒng)計學圖表的方式將盾構當前施工進度展示給管理人員，同時可根據(jù)管理人員下達的每天推進目標統(tǒng)計項目的均衡施工率，提高施工質量。

2.6 質量管理

隧道質量管理對已成管片質量信息的錄入，包括成型管片的偏差、管片錯臺以及管片破損等，通過隧道質量管理可以方便快捷地對已成隧道的質量信息進行匯總，直觀顯示影響管片質量的主要因素，便于管理人員調整施工參數(shù)。

3 發(fā)展方向

就目前而言，盾構施工監(jiān)控管理平臺已經在上述6點主要功能上建立了較為完善的數(shù)學模型，但在以下方向還需進一步深入研究與思考：

①盾構施工監(jiān)控管理平臺可以通過信息化數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ?，積累大量的盾構機掘進數(shù)據(jù)，研發(fā)人員可以將不同的地層信息錄入后對數(shù)據(jù)進行歸納分析，形成盾構機掘進數(shù)據(jù)庫，對后期類似地層的盾構機掘進參數(shù)配置進行指導，并在盾構機掘進數(shù)據(jù)異常時報警并分析可有導致這種情況的原因。

②通過歷史數(shù)據(jù)的積累，分析不同地層、不同工況下的材料消耗，如油脂、泡沫等，形成平均消耗指標，這對施工企業(yè)有著非常重要的參考意義。

③通過盾構施工監(jiān)控管理平臺記錄盾構機的掘進、拼裝、停機的時間，分析相同地層及工況下的盾構機運行效率，從而對施工工序進行調整，提高盾構機的生產效率。

4 結束語

一個優(yōu)秀的地鐵施工企業(yè)，將會承攬更多的施工任務、擁有更多的盾構設備，與此同時也面臨著盾構分布區(qū)域廣、管理空間跨度大、命令執(zhí)行時效低等問題，如何更好的進行盾構施工管理、及時掌握盾構機的運行狀態(tài)、分析盾構機的掘進效率，以及對項目施工中的安全風險、質量風險、工期風險、成本風險等進行管控，已經成為企業(yè)管理人員急需解決的問題。鑒于此，建立一套完善的地鐵施工信息管理系統(tǒng)對保證地鐵工程的施工有著重要的意義。

參考文獻：

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