基于BIM的地鐵盾構(gòu)施工信息管理

魏林春， 許恒誠， 鐘 宇

(1. 上海隧道工程有限公司， 上海 200032； 2. 華中科技大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430074； 3. 武漢地鐵集團(tuán)有限公司， 湖北 武漢 430070)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市空間擁擠、交通堵塞問題愈發(fā)嚴(yán)重，大力發(fā)展地鐵等大運(yùn)力的交通方式成為了各大中城市共同的選擇，預(yù)計2020年時，中國大陸地區(qū)地鐵運(yùn)營里程將達(dá)6600 km，當(dāng)前地鐵建設(shè)仍處于高速發(fā)展階段[1]。由于盾構(gòu)法具有適應(yīng)性好、安全性和自動化水平高、施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)，是修建地鐵區(qū)間隧道的主要工法。

盾構(gòu)法的核心施工設(shè)備是盾構(gòu)機(jī)。盾構(gòu)機(jī)在施工過程中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，如掘進(jìn)、管片拼裝以及管片物流等，由于隧道，尤其是城市地下隧道，施工環(huán)境具有高度的復(fù)雜性和不確定性，地質(zhì)參數(shù)、盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)、隧道設(shè)計參數(shù)等數(shù)據(jù)組成的信息集，共同描述了當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)的施工狀態(tài)，是決定整個隧道工程安全、質(zhì)量、成本和工期的關(guān)鍵信息。鑒于盾構(gòu)機(jī)操作的高度復(fù)雜和服役環(huán)境的極端苛刻，充分利用這些數(shù)據(jù)成為保證盾構(gòu)正常工作和防范風(fēng)險的重要手段[2]。如何更好地采集、傳輸、儲存和使用這些數(shù)據(jù)，將隧道信息轉(zhuǎn)化成施工智能，以指導(dǎo)盾構(gòu)施工以及規(guī)避風(fēng)險，成為了地鐵工程參建各方亟待解決的難題。

1 盾構(gòu)施工信息管理的研究現(xiàn)狀

為充分挖掘數(shù)據(jù)的潛在價值，工業(yè)界、學(xué)術(shù)界對盾構(gòu)施工信息管理進(jìn)行了研究并開發(fā)了相應(yīng)的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以分為以下三類：

(1)盾構(gòu)機(jī)自帶的實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)

早期盾構(gòu)施工信息管理系統(tǒng)主要聚焦于施工過程實(shí)時監(jiān)控，盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)商將傳感器、儀表、PLC(Programmable Logic Controller)和計算機(jī)技術(shù)集成到盾構(gòu)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)現(xiàn)場施工的實(shí)時監(jiān)控和數(shù)據(jù)獲取[3,4]。此類系統(tǒng)主要面向盾構(gòu)機(jī)操作員開發(fā)，重點(diǎn)關(guān)注施工參數(shù)的監(jiān)控，并未考慮隧道建設(shè)項目中的其他信息。

(2)基于C/S (Client/Server)構(gòu)架的盾構(gòu)信息管理系統(tǒng)

這類系統(tǒng)主要使用組態(tài)軟件等技術(shù)對盾構(gòu)機(jī)自帶監(jiān)控系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)二次開發(fā)，研發(fā)了盾構(gòu)信息管理系統(tǒng)客戶端。除盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)外，該類系統(tǒng)也將隧道建設(shè)中的地質(zhì)勘探資料、沉降數(shù)據(jù)等非自動化獲取數(shù)據(jù)導(dǎo)入到信息管理系統(tǒng)，提供盾構(gòu)機(jī)參數(shù)實(shí)時監(jiān)控、工程進(jìn)度管理、報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析和智能施工決策等功能[5～10]。這類系統(tǒng)服務(wù)于施工方項目管理，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)參數(shù)與地質(zhì)信息的信息集成，并基于數(shù)據(jù)研發(fā)了眾多輔助施工和項目管理的功能。但缺點(diǎn)是需提前在終端安裝系統(tǒng)程序，軟件數(shù)據(jù)龐大，不易于系統(tǒng)維護(hù)、更新，對移動互聯(lián)網(wǎng)的支持較差。

(3)基于B/S(Browser/Server)架構(gòu)的盾構(gòu)信息管理系統(tǒng)

B/S架構(gòu)是互聯(lián)網(wǎng)時代對C/S架構(gòu)的一種改進(jìn)?；贐/S架構(gòu)的盾構(gòu)信息管理系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)上述功能基礎(chǔ)上，增加了多盾構(gòu)的遠(yuǎn)程集群管理功能，可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)上百臺，不同類型、品牌的盾構(gòu)機(jī)管理，這對于大規(guī)模建設(shè)地鐵隧道的業(yè)主方尤其適用。此類系統(tǒng)客戶端可以依托任意智能終端的瀏覽器，監(jiān)控盾構(gòu)施工狀態(tài)，輔助隧道項目管理工作。由于應(yīng)用程序都安裝在服務(wù)器端，因此方便進(jìn)行系統(tǒng)的升級維護(hù)[4,11,12]。然而，對于系統(tǒng)某些復(fù)雜功能，如高精度的模型渲染等的實(shí)現(xiàn)效果不太理想。

這三類系統(tǒng)在不同的程度上將盾構(gòu)機(jī)施工參數(shù)與地質(zhì)信息集成到了盾構(gòu)信息管理系統(tǒng)中，最大化地利用隧道建設(shè)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)支持施工和項目管理決策，在實(shí)際工程中取得了較好的應(yīng)用效果。然而，以上信息管理系統(tǒng)仍然存在以下缺陷：1)未考慮到盾構(gòu)隧道施工全過程的因素(地質(zhì)信息，盾構(gòu)機(jī)參數(shù)，施工質(zhì)量、安全、成本、進(jìn)度信息)；2)各類施工信息存儲分散，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性弱，無法發(fā)揮出信息協(xié)同的優(yōu)勢；3)數(shù)據(jù)可視化程度較低，不利于工程管理人員理解和使用。

鑒于此，本研究將建筑信息模型(Building Information Modeling， BIM)[13]引入到盾構(gòu)隧道施工信息管理中，充分利用BIM技術(shù)應(yīng)用于盾構(gòu)隧道施工信息管理的優(yōu)勢，開發(fā)了基于BIM的盾構(gòu)施工數(shù)字化管控系統(tǒng)(BIM-Based Digitalized Management System for Shield Construction, BIM-DMSSC)。依托盾構(gòu)隧道BIM模型，將盾構(gòu)施工全過程的海量信息匯集整合，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲、關(guān)聯(lián)和可視化展示，在此基礎(chǔ)上形成了BIM模型數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)了集項目管理、數(shù)據(jù)分析和施工決策支持等功能模塊于一體的盾構(gòu)施工信息管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對盾構(gòu)隧道全過程施工管理的科學(xué)高效。本文將詳細(xì)介紹BIM-DMSSC的研發(fā)過程和實(shí)際盾構(gòu)隧道項目中的應(yīng)用效果。

2 盾構(gòu)施工信息模型

2.1 盾構(gòu)隧道信息類別

在建立盾構(gòu)隧道施工信息模型之前，首先要對項目涉及到的信息進(jìn)行分類。盾構(gòu)隧道項目按工程對象可以分為三類：盾構(gòu)機(jī)(掘進(jìn)設(shè)備)、地質(zhì)空間(土層信息)和隧道結(jié)構(gòu)(工程實(shí)體)。盾構(gòu)機(jī)主要包括對其整體的幾何、性能參數(shù)描述和盾構(gòu)各子系統(tǒng)關(guān)鍵施工參數(shù)；隧道結(jié)構(gòu)包括隧道線性設(shè)計、功能設(shè)計參數(shù)、管片環(huán)設(shè)計參數(shù)和隧道成型質(zhì)量數(shù)據(jù)；地質(zhì)空間則包括了土性參數(shù)、土質(zhì)分層等地質(zhì)信息，以及地下水位、水頭及滲流等水文信息。以上數(shù)據(jù)對于支持盾構(gòu)隧道項目的進(jìn)度、質(zhì)量、成本和安全管理具有重要作用，各類信息及存儲方式見表1。

表1 盾構(gòu)隧道項目各類信息及存儲方式

2.2 盾構(gòu)施工信息模型的建立

在對獲取到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類的基礎(chǔ)上，本節(jié)分別構(gòu)建地質(zhì)空間模型、隧道結(jié)構(gòu)模型、盾構(gòu)機(jī)模型。

(1)地質(zhì)空間

地質(zhì)空間模型包括兩部分：土層和地下水。土層模型通常是根據(jù)地質(zhì)勘探的圖紙，建立包含各土層序列的三維模型，然后為每層土指定相應(yīng)的土壤和水文參數(shù)等語義信息。另外，沉降數(shù)據(jù)也將整合至土層模型的表層，建筑物和江水的三維幾何數(shù)據(jù)和位置信息，可以使用Google Earth等地理信息采集軟件，輔以人工實(shí)地勘探獲取。使用可視化的模型對于沉降評估是非常有效的方法。地下水模型則是基于地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)，創(chuàng)建一個地下水位、水頭隨時間變化的動態(tài)模型，為基于BIM的土力學(xué)工程數(shù)值計算，提供雙重選擇，即：水土合算的總應(yīng)力法和更為符合工程實(shí)際的有效應(yīng)力法。

(2)隧道結(jié)構(gòu)

盾構(gòu)法施工的隧道結(jié)構(gòu)，除了始發(fā)/接收工作井外，預(yù)制管片拼裝成的隧道是結(jié)構(gòu)主體，因此在建立隧道模型前，首先創(chuàng)建管片環(huán)模型。一環(huán)完整的管片，通常是由一塊封頂塊、兩塊鄰接塊和若干塊標(biāo)準(zhǔn)塊組成。每一環(huán)管片都與其內(nèi)外徑、厚度、環(huán)寬、材質(zhì)等語義信息關(guān)聯(lián)。此外，在施工過程中每環(huán)封頂塊的拼裝位置(決定管片環(huán)的拼裝姿態(tài))和拼裝時間，注漿量和盾尾油脂等材料用量以及拼裝完成后管片環(huán)的中心偏差、橢圓度等信息也會集成至相應(yīng)環(huán)。將所有的管片環(huán)按照實(shí)際施工的拼裝點(diǎn)位連接起來，構(gòu)成了隧道模型。

(3)盾構(gòu)機(jī)

盾構(gòu)機(jī)模型主要由盾構(gòu)機(jī)頭和后配套系統(tǒng)組成。模型的幾何尺寸可以根據(jù)隧道項目進(jìn)行縮放調(diào)節(jié)。盾構(gòu)機(jī)從誕生發(fā)展至今，演化出了眾多類型，本文所指的盾構(gòu)機(jī)，以討論最常見的土壓平衡和泥水平衡盾構(gòu)為主。盾構(gòu)機(jī)頭包括刀盤(內(nèi)嵌刀具)、盾體、推進(jìn)油缸、螺旋輸送機(jī)(土壓式)、皮帶輸送機(jī)(土壓式)、泥水輸送機(jī)(泥水式)、管片拼裝機(jī)、拖車等主要部件構(gòu)成。盾構(gòu)機(jī)各組件與其語義信息相關(guān)聯(lián)，并與盾構(gòu)機(jī)實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)集成，以實(shí)現(xiàn)施工參數(shù)在模型上的顯示和報警。

2.3 基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的信息集成與共享

BIM通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)基礎(chǔ)類(Industry Foundation Classes，IFC)對工程實(shí)體的幾何、屬性、語義和關(guān)系的模型化表達(dá)，并集成工程進(jìn)度、質(zhì)量等各類相關(guān)信息，支撐工程全生命周期的信息共享。IFC是一種開放的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對于尚未涵蓋的領(lǐng)域，提供了多種擴(kuò)展機(jī)制。鐘宇等[14]將IFC標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展到盾構(gòu)隧道領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了基于IFC的盾構(gòu)隧道信息模型的數(shù)據(jù)表達(dá)?；谏鲜鲅芯浚ㄟ^引入IFC標(biāo)準(zhǔn)對模型對象進(jìn)行定義和描述，分別創(chuàng)建三個子模型，并建立模型間數(shù)據(jù)交換和共享機(jī)制。最后將各個子模型相互關(guān)聯(lián)(見圖1)，并與施工進(jìn)度、質(zhì)量等信息集成，構(gòu)成盾構(gòu)隧道施工信息模型。

圖1 盾構(gòu)隧道施工信息概念模型

3 盾構(gòu)施工信息管理系統(tǒng)開發(fā)

3.1 系統(tǒng)框架

為促進(jìn)信息共享和支持項目管理決策，本文基于盾構(gòu)施工信息模型開發(fā)了盾構(gòu)施工信息管理系統(tǒng)。鑒于B/S構(gòu)架具有前端軟硬件要求低，維護(hù)、升級靈活方便等優(yōu)勢[15]，系統(tǒng)開發(fā)采用B/S架構(gòu)。系統(tǒng)以JDK(Java 開發(fā)工具包)為開發(fā)平臺，以集成開發(fā)環(huán)境MyEclipse為開發(fā)工具，以Java為主要開發(fā)語言，并選擇SQL Server 2008為數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)運(yùn)行軟硬件環(huán)境包括：服務(wù)器端操作系統(tǒng)為win7或以上版本，硬件采用四核CPU及以上，內(nèi)存4G及以上，存儲空間1T；客戶端采用win7及以上版本，瀏覽器為IE8及以上版本，硬件不做特殊要求，一般PC機(jī)均可滿足。本系統(tǒng)由3個模塊組成，分別為：數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)可視化模塊以及數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊。系統(tǒng)框架如圖2所示。

圖2 基于BIM的盾構(gòu)施工信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 數(shù)據(jù)管理模塊

模型數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、導(dǎo)入、保存、管理和維護(hù)由數(shù)據(jù)管理模塊負(fù)責(zé)。本系統(tǒng)提供了項目數(shù)據(jù)導(dǎo)入的三條途徑，用于處理三類不同類型的信息。

(1)模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入。本系統(tǒng)支持第三方軟件建立的3D模型導(dǎo)入，也提供建模工具用于直接創(chuàng)建。系統(tǒng)可以將隧道的3D模型與進(jìn)度、成本等信息關(guān)聯(lián)，構(gòu)建基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的盾構(gòu)施工信息模型。同時，系統(tǒng)也提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，支持二次開發(fā)。

(2)實(shí)時參數(shù)采集。盾構(gòu)機(jī)自動采集的數(shù)據(jù)存儲于盾構(gòu)機(jī)的PLC里，使用光纖作為傳輸介質(zhì)，把數(shù)據(jù)傳輸至地面的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。數(shù)據(jù)采集服務(wù)器通過專用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，寫入數(shù)據(jù)庫加以存儲，供程序調(diào)用。

(3)施工日志填報。施工日志填報用于采集人工測量數(shù)據(jù)(如沉降監(jiān)測、盾尾間隙、刀具磨損等)以及項目進(jìn)度和管理信息。為便于數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用，該模塊采用結(jié)構(gòu)化存儲設(shè)計，使用 WBS(Work Breakdown Structure)將盾構(gòu)隧道分解為分部分項，獨(dú)立填報。

3.3 數(shù)據(jù)可視化模塊

數(shù)據(jù)可視化模塊基于瀏覽器展示，并采用Silverlight插件和Unity3D分別實(shí)現(xiàn)客戶端的交互和三維模型的渲染，增加系統(tǒng)的交互性和真實(shí)感。

(1)三維模型可視化。系統(tǒng)使用Unity3D 作為三維模型渲染引擎，并采集工程現(xiàn)場照片進(jìn)行貼圖處理，對模型添加紋理以及選擇合理的光源，增強(qiáng)三維場景的真實(shí)感。使用系統(tǒng)提供導(dǎo)航工具，如縮放、平移和動態(tài)觀察，可以實(shí)現(xiàn)模型漫游。

(2)可視化查詢。將當(dāng)前襯砌環(huán)模型與地質(zhì)剖面圖、推進(jìn)參數(shù)記錄表、同步注漿記錄表、盾構(gòu)姿態(tài)報表、管片姿態(tài)報表、管片拼裝質(zhì)量照片等文件相連接，可以實(shí)現(xiàn)襯砌環(huán)相關(guān)記錄信息的可視化查詢。通過BIM模型選中特定環(huán)后，即可通過調(diào)出菜單欄，查詢各類與本環(huán)相關(guān)聯(lián)的信息。

(3)施工參數(shù)實(shí)時顯示。盾構(gòu)法施工中，對重要盾構(gòu)施工參數(shù)的實(shí)時監(jiān)控是保證工程順利推進(jìn)的關(guān)鍵。本模塊用于對盾構(gòu)機(jī)施工實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，頁面集成推進(jìn)、刀盤、導(dǎo)向、同步注漿、泥水平衡(適用于泥水平衡盾構(gòu))等四大系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)供技術(shù)人員查看。

3.4 數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊

基于信息管理系統(tǒng)存儲的模型數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)提供了多個數(shù)據(jù)分析工具，用于支持施工決策。用戶可以在三維模型上選擇相應(yīng)的構(gòu)件，如選擇任意襯砌環(huán)，可對該環(huán)的施工時間、材料消耗和施工歷史參數(shù)進(jìn)行分析，選擇開挖面可進(jìn)行開挖面穩(wěn)定分析，選擇刀盤可進(jìn)行刀盤刀具的管理。

4 工程應(yīng)用實(shí)例

基于BIM的盾構(gòu)施工信息管理系統(tǒng)在武漢地鐵某區(qū)間隧道施工中得到了成功應(yīng)用。該隧道區(qū)間采用復(fù)合式泥水氣壓平衡式盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工。

應(yīng)用上文提出的方法，首先根據(jù)隧道設(shè)計圖紙、地質(zhì)勘探圖紙、盾構(gòu)機(jī)設(shè)計圖紙分別建立隧道結(jié)構(gòu)子模型(包含襯砌環(huán)模型)、地質(zhì)空間子模型、盾構(gòu)機(jī)子模型，引入IFC標(biāo)準(zhǔn)對模型對象進(jìn)行定義和描述，開發(fā)了模型間數(shù)據(jù)交換和共享機(jī)制，將各個子模型相互關(guān)聯(lián)，并與項目進(jìn)度、成本等信息集成，建立盾構(gòu)隧道施工信息模型。其次，通過將盾構(gòu)機(jī)采集到的實(shí)時施工數(shù)據(jù)與人工記錄的施工日志文檔添加至BIM數(shù)據(jù)庫，并與信息模型關(guān)聯(lián)，共同組成系統(tǒng)的基于BIM的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并完成了系統(tǒng)的開發(fā)。

4.1 全國項目管理

該系統(tǒng)整合了企業(yè)在全國范圍內(nèi)的所有盾構(gòu)項目信息，以實(shí)現(xiàn)對企業(yè)全國范圍內(nèi)在建項目的分布查詢以及盾構(gòu)機(jī)實(shí)時工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，如圖3所示。

圖3 全國范圍內(nèi)盾構(gòu)項目查詢管理

4.2 數(shù)據(jù)可視化管理系統(tǒng)

隧道項目設(shè)計階段的地質(zhì)、隧道信息和盾構(gòu)機(jī)施工過程中采集到的信息都以IFC格式存儲，并以三維模型的方式展示和操作，如圖4所示。

圖4 盾構(gòu)隧道模型

4.3 基于盾構(gòu)數(shù)據(jù)的施工決策支持

(1)關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控。該功能可以方便工程管理人員隨時隨地使用智能終端設(shè)備查看盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，如圖5所示。

圖5 盾構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控

(2)材料消耗管理。材料消耗管理可對指定的盾構(gòu)環(huán)數(shù)區(qū)間的關(guān)鍵施工材料消耗進(jìn)行統(tǒng)計。材料用量一方面對成本有較大影響，另一方面也是控制盾構(gòu)施工質(zhì)量和安全的重要依據(jù)。通過對施工材料消耗的統(tǒng)計分析，以表格和圖形的形式展示，可以輔助工程管理人員合理安排材料的采購和運(yùn)輸計劃，也可以進(jìn)行施工質(zhì)量和成本控制，還可以作為事故事后回溯分析的依據(jù)[16]，如圖6所示。

圖6 盾構(gòu)材料統(tǒng)計

(3)施工時間統(tǒng)計。盾構(gòu)隧道完成單環(huán)管片的施工時間可劃分為掘進(jìn)、拼裝和停工三部分。施工時間統(tǒng)計主要統(tǒng)計盾構(gòu)施工過程中拼裝、掘進(jìn)、停工三種狀態(tài)在總體工作時間中所占比例，并以直方圖、扇形圖等形式直觀展示，為工程管理人員提供分析盾構(gòu)施工情況的依據(jù)，以更加合理地進(jìn)行施工組織安排，如圖7所示。

圖7 時間統(tǒng)計功能

(4)盾構(gòu)施工在線記錄。該功能將盾構(gòu)施工紙質(zhì)記錄表轉(zhuǎn)移至線上系統(tǒng)填報，從而實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)施工信息結(jié)構(gòu)化存儲，可用于工程人員的進(jìn)一步統(tǒng)計和分析，如圖8所示。

圖8 盾構(gòu)施工記錄

(5)數(shù)據(jù)導(dǎo)出?？筛鶕?jù)參數(shù)類型、時間范圍、環(huán)號、數(shù)值類型等篩選條件，導(dǎo)出需要的數(shù)據(jù)，可用于制作報表和分析，如圖9所示。

圖9 盾構(gòu)數(shù)據(jù)導(dǎo)出

5 結(jié) 語

本研究從盾構(gòu)施工信息管理的實(shí)際工程需求出發(fā)，首先對盾構(gòu)隧道項目涉及到的信息類別進(jìn)行了歸納，提出了基于BIM的盾構(gòu)施工信息管理框架，以及解決模型建立、數(shù)據(jù)采集和表達(dá)、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)問題，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了基于BIM的盾構(gòu)施工信息管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)最大優(yōu)勢在于：(1)提出了建立基于BIM的盾構(gòu)隧道施工信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的思路與方法，這為施工信息的集成化管理和后續(xù)擴(kuò)展提供了支撐；(2)建立了基于BIM的可視化操作平臺。

盾構(gòu)施工信息按照隧道項目地質(zhì)空間、隧道結(jié)構(gòu)和盾構(gòu)機(jī)三類工程實(shí)體分別獲取和存儲，以BIM模型為載體，IFC標(biāo)準(zhǔn)集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化展示。同時，以管片環(huán)作為信息關(guān)聯(lián)的基本單位，將對應(yīng)時空間位置的地質(zhì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和盾構(gòu)機(jī)參數(shù)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化查詢?；诙軜?gòu)數(shù)據(jù)庫，本文初步研究數(shù)據(jù)對盾構(gòu)隧道項目決策支持的應(yīng)用，主要包括關(guān)鍵參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控、材料消耗管理、時間統(tǒng)計、盾構(gòu)施工記錄填報等功能。本課題未來將進(jìn)一步探索盾構(gòu)數(shù)據(jù)的潛在應(yīng)用價值并開發(fā)系統(tǒng)新功能，為盾構(gòu)隧道作業(yè)提供更大的決策支持。

本系統(tǒng)在武漢地鐵某區(qū)間施工實(shí)踐中進(jìn)行了應(yīng)用試點(diǎn)，對隧道施工的安全有序進(jìn)行提供了輔助作用，支持了盾構(gòu)施工決策和項目管理，為地鐵盾構(gòu)施工中大規(guī)模應(yīng)用基于BIM的盾構(gòu)施工信息管理技術(shù)積累了經(jīng)驗(yàn)。