基于信息化融合的隧道施工智能化管理工藝研究

武永珍/WU Yong-zhen

（中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600）

近年來隧道工程信息化技術(shù)在不斷發(fā)展，但系統(tǒng)性、全流程的隧道信息化施工技術(shù)尚需進一步完善，如何運用信息化施工管理手段，提高隧道施工管理水平，是擺在建設(shè)者面前的主要問題。

天水市三陽川隧道及引線工程，以“智慧·綠色·高效建造”為施工管理理念，結(jié)合隧道施工難點及特有工序，開展了“隧道云端移動信息化綜合管控技術(shù)”的研發(fā)與應(yīng)用，借助后方管理終端，利用手機、iPad 等通信設(shè)備進行分析處理，實現(xiàn)隧道施工全過程數(shù)據(jù)管理與追溯，有效指導現(xiàn)場施工，提高了項目綜合管理水平。

1 工程概況

天水市三陽川隧道及引線工程是甘肅省“十三五”規(guī)劃中期調(diào)整的重點項目，全長5.012km，主線采用雙向六車道標準，主要結(jié)構(gòu)物為特長隧道2 座，隧道左幅長度3 973m，隧道右幅長度4 010m，隧道占比79.6%，左右幅隧道間距僅有8m，是整個項目的控制性工程，其中隧道進口段，自然坡度10°～25°，為特大型滑坡，屬于小凈距大斷面隧道，是全線的重點控制性工程。

2 隧道施工智能化管理工藝原理

1）隧道云端移動信息化綜合管理系統(tǒng) 研發(fā)應(yīng)用了“隧道云端移動信息化綜合管理系統(tǒng)”，緊密圍繞土木建筑行業(yè)基層項目的日常管理特點，主要從流程規(guī)范性審批管理和項目管理數(shù)據(jù)快速、全面儲存兩個角度出發(fā)，開發(fā)形成了包含“人員日常管理”、“施工過程管理”、“安質(zhì)業(yè)務(wù)管理”、“物機業(yè)務(wù)管理”、“財務(wù)業(yè)務(wù)”、“辦公自動化管理”6 大方面、31 個模塊的工程項目基礎(chǔ)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。

2）人員日常管理方面 分為考勤、請假、出差、云課堂、智能人事5 個模塊，有效規(guī)范項目內(nèi)部人員管理，改變了傳統(tǒng)的會議室集中開會模式，減少了會議路途中的時間浪費。

3）施工過程管理方面 分為月計劃下達、周計劃下達、施工工序日報、技術(shù)交底、混凝土訂單、現(xiàn)場交接班、臨時用工申報7 個模塊，實現(xiàn)了隧道施工全過程數(shù)據(jù)管理與追溯，便于定期進行施工工效、勞力資源、材料超耗等各項數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，同時杜絕了以往現(xiàn)場隨意發(fā)生計時工導致成本增加的現(xiàn)象。

4）安質(zhì)業(yè)務(wù)管理方面 分為安質(zhì)管理、安質(zhì)獎懲、監(jiān)控量測日報、工序自檢、動火審批、安全日志、班前安全講話、安全教育培訓、項目部領(lǐng)導帶班盯崗記錄9 個模塊，實現(xiàn)了全員安全質(zhì)量隱患排查治理閉環(huán)式管理，真正做到“有據(jù)可查，有跡可循”。

5）物機業(yè)務(wù)管理方面 分為采購與入庫、領(lǐng)用與出庫、主材入庫、機械臺班申報4 個模塊，實現(xiàn)了項目部物資機械方面相關(guān)業(yè)務(wù)線上審批管理及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，具有較強的時效性和規(guī)范性。

6）財務(wù)業(yè)務(wù)管理方面 分為預報銷、備用金申請2 個模塊，有效提高了管理效率，規(guī)范了管理行為，避免了項目領(lǐng)導外出時耽誤正常辦公。

7）辦公自動化管理方面 分為用印申請、用車信息申報、文件閱辦、三重一大會簽4 個模塊，有效保障了項目印章管理合規(guī)性，提高了文件的閱辦流轉(zhuǎn)效率；同時避免紙質(zhì)文件的打印裝訂，極大地節(jié)約辦公費用。

3 隧道施工智能化管理工藝流程

隧道施工智能化管理工藝流程如圖1 所示。

圖1 基于信息化融合的隧道施工智能化管理工藝流程圖

4 系統(tǒng)操作要點

4.1 隧道工序施工管理模塊

隧道襯砌施工時，現(xiàn)場施工人員通過“隧道工序管理模塊”進行隧道襯砌施工工序數(shù)據(jù)的報送工作；施工管理人員對現(xiàn)場施工人員報送的數(shù)據(jù)進行分析，并將結(jié)果用于指導現(xiàn)場施工；管理人員利用“隧道工序管理模塊”，對現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)有效、及時的掌控，對施工過程中異常情況做到及時發(fā)現(xiàn)，并通知現(xiàn)場技術(shù)人員進行整改。

每日隧道襯砌施工結(jié)束后，現(xiàn)場技術(shù)人員通過“隧道工序管理模塊”進行日志報送，對當日已完成或未完成的工作進行梳理，及時制定次日工作計劃，并及時協(xié)調(diào)相關(guān)部門，提高了工作效率。

4.2 隧道沉降監(jiān)測施工管理

測量人員在監(jiān)控量測數(shù)據(jù)上傳時，首先選擇所測工區(qū)，選擇填報日期，輸入測點斷面信息，錄入各測點數(shù)據(jù)，最后添加抄送人，完成監(jiān)控量測數(shù)據(jù)上傳。監(jiān)控量測數(shù)據(jù)上傳完成后，首先由現(xiàn)場技術(shù)主管核查是否與隊伍結(jié)果一致（如隊伍自測），然后安質(zhì)部負責人核對分析確認，最后項目經(jīng)理確認收知。

通過測量數(shù)據(jù)的錄入可直觀看到測點編號、測點里程、掌子面里程、測點距掌子面距離、測點的變形沉降量等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上傳后可以根據(jù)設(shè)定好的流程進行審批與抄送，可使相關(guān)人員第一時間收到監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)可進行一鍵打印、存檔，真正做到監(jiān)控量測“有據(jù)可查，有跡可循”。

測量組每日測量時實時上傳監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，掌握圍巖動態(tài)，對圍巖穩(wěn)定性做出評價；為確定支護的形勢、支護參數(shù)和支護時間提供依據(jù)；了解支護結(jié)構(gòu)的受力大小和應(yīng)力分布；評價支護結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，為隧道施工提供指導，確保隧道施工安全可控。

4.3 物資管理模塊

現(xiàn)場物資或技術(shù)人員按工號部位提報計劃，通過詢問采購人員或詢價發(fā)布采購計劃。物資計劃按照流程第一時間得到審批，最終到達采購人員執(zhí)行。采購物資進場后，現(xiàn)場提報物資人員第一時間填寫物資進場記錄，和計劃對比，數(shù)量和采購單價進行對比，使提報計劃人員掌握進場數(shù)量和價格對比情況。入庫填寫完成后，按流程抄送相關(guān)人員，完成完整的采購，入庫流程。需用數(shù)據(jù)時，有權(quán)限的管理人員可以從后臺導出數(shù)據(jù)，做到該段時間采購與入庫的統(tǒng)計工作。

4.4 機械管理模塊

現(xiàn)場技術(shù)人員根據(jù)施工生產(chǎn)安排，在現(xiàn)場月租設(shè)備無法滿足生產(chǎn)需要的情況下，填寫機械臺班申報。機械臺班申報應(yīng)標明設(shè)備名稱、規(guī)格型號、設(shè)備進場時間、設(shè)備計劃使用時間等。利用機械管理模塊，對現(xiàn)場閑置機械的有效調(diào)度，避免在其他工區(qū)有閑置該類機械設(shè)備的情況下繼續(xù)發(fā)生臨時機械租賃，減少機械使用成本。

臨時租賃機械施工完成后，現(xiàn)場負責人可通過管理模塊及時上傳臨時租賃機械臺班簽認單，避免由于單據(jù)丟失造成與出租方對賬困難；臨時租賃機械臺班簽認單需當天上傳，機械管理人員能及時掌握現(xiàn)場臨時機械使用情況，避免出現(xiàn)長時間臨時租賃機械設(shè)備情況。

4.5 安全質(zhì)量管理模塊

1）隱患上報 現(xiàn)場施工人員或安置人員在施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)安全質(zhì)量隱患后，首先選擇所屬工區(qū)，然后選擇問題單位，再選擇問題類型，填寫存在問題（同時制定整改措施、整改期限），添加抄送人，完成隱患上報。

2）隱患審批 隱患上報完成后，現(xiàn)場安全員確認，安質(zhì)部負責人確認，安全總監(jiān)審批，工區(qū)負責人確認并安排整改。各層級確認過程中可提出整改要求，安全員全程監(jiān)督落實整改情況。

3）隱患閉合 隱患整改完成后，安全員在“安全員反饋整改情況”一欄中上傳整改情況（附整改照片），經(jīng)現(xiàn)場負責人、安質(zhì)部負責人確認整改情況屬實，安全總監(jiān)審批完成后，形成隱患閉合。

4.6 臨時工管理模塊

針對傳統(tǒng)的計時工申請簽認紙質(zhì)版審批單耗費時間、審批不及時、過程補簽，導致計時工使用混亂，計時工避免重復計量，現(xiàn)場虛簽計時工等問題，利用臨時工管理模塊，進行計時工審批，實現(xiàn)了施工現(xiàn)場計時工精確管理，有效節(jié)約了項目施工成本。

5 系統(tǒng)應(yīng)用效果

1）隧道云端移動信息化綜合管理系統(tǒng)實現(xiàn)了項目部管理層級工作流程自動化，職責清晰化，生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)可實時沉淀，用于定期分析糾偏，有效遏制了項目成本管控不力造成的經(jīng)濟效益流失。該系統(tǒng)支持移動端APP 同步管理，實現(xiàn)了管理者在云端隨時隨地管理，與傳統(tǒng)紙質(zhì)審批流程相比，耗時由平均36h 降低到3h 左右，效率提升10 倍以上，同時將傳統(tǒng)審批方式帶來的紙張耗費、往返路途能源消耗減低為零，節(jié)能環(huán)保效益顯著。

2）通過“隧道工序管理模塊”每天對隧道施工工序的相關(guān)數(shù)據(jù)進行填報記錄，對施工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行電子化永久記錄留存，定期進行施工工效、勞力資源、材料超耗等各項數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，消除因技術(shù)性失誤帶來的巨大隱形成本。

3）利用“物資管理模塊”，審批人員通過APP 可隨時查看和審批現(xiàn)場提報的緊急需用物資計劃，采購人員第一時間按照計劃采購，確保施工生產(chǎn)順利進行。

4）“機械管理模塊”實現(xiàn)了現(xiàn)場閑置機械的有效調(diào)度，避免在其他工區(qū)有閑置該類機械設(shè)備的情況下繼續(xù)發(fā)生臨時機械租賃，減少機械使用成本。

5）“安全質(zhì)量管理模塊”實現(xiàn)了全員參與施工安全質(zhì)量管理，項目負責人可第一時間掌握施工現(xiàn)場安全質(zhì)量情況，及時安排部署，消除隱患，上傳整改照片后，形成安全閉環(huán)。

6）“臨時工管理模塊”進行施工現(xiàn)場計時工精確管理，杜絕了計時工使用混亂、虛簽、重復計量等問題，有效節(jié)約了項目施工成本。O