盾构施工信息化管理研究

程佳琛

摘要：随着互联网及移动终端的普及，信息化管理模式已经成一种新的管理模式。通过盾构施工监控管理平台，可以对盾构机施工参数实时监控，并对隧道质量以及监测数据进行综合管控。与此同时汇总不同项目的风险信息，并对地质数据进行分析，为后期轨道交通的大数据时代奠定基础。

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.

關键词：轨道交通；盾构施工；信息化管理

Key words： rail transportation；shield construction；informatization management

中图分类号：U455.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）20-0044-03

0 引言

近年来地下空间开发的迅猛发展，一个大型的地下工程的施工企业往往会面临多个工地同时进行施工，工地分布非常分散等诸多困难。由于人员有限，因此如何对这些工程进行有效的管理和全面的技术支持，成为一个目前急需解决的问题。为适应盾构技术的快速发展，建立一套有效的管理方式对盾构施工过程进行监控管理就显得日趋重要。

为进一步满足信息化、网络化、标准化和规范化的施工要求，一种基于互联网平台的管理方法在行业内被广泛使用，通过盾构机远程监控系统平台，可实现盾构施工过程的信息化管理，掘进参数时时掌控，重大风险源预先通知的目的，同时可实现不同地质施工数据的记录与分析，帮助管理人员对盾构施工项目进行全面把控，及时和准确地了解施工情况。

1 系统结构组成

要实现盾构隧道监控的功能，首先需要建设盾构施工远程监控中心及盾构机数据信息传输通道，如系统结构图1，各工地的盾构机数据通过铺设在隧道内的光纤传向地面监控室，数据经过平台软件出来后经Internet发送到盾构监控中心展示。监控中心由盾构信息监控管理平台、数据中心、视频监控与大屏幕等系统组成。

2 盾构施工监控管理平台功能组成

盾构施工监控管理平台主要功能包括掘进参数远程监控、风险管理、设备管理、分析报告、进度管理、质量管理，通过这些功能，可以实现对盾构机施工过程的全方位管理。

2.1 掘进参数远程监控 掘进参数远程监控是对盾构机施工过程进行实时远程监控，实现盾构机数据的动态管理、实时监控、汇总归纳等功能，同时通过数据分析功能，管理人员可对所有施工数据信息全面把控，及时、准确、全面地掌握盾构机施工情况。

2.1.1 盾构参数实时显示

施工参数实时显示及预警功能，能够实时显示盾构施工参数，并可以对盾构施工参数设置预警范围，当施工参数超过范围时，会自动预警，参数实时显示界面如图2所示。

2.1.2 导向系统参数显示

导向系统实时显示及预警功能，能够实时显示盾构姿态及近10环的纠偏量，并且对盾构偏差和纠偏量进行自动实时预警，导向系统参数及其纠偏量预警界面如图3所示。

2.1.3 数据分析功能

通过远程监控能够对所有盾构施工数据、导向系统数据进行分析，并自动生成曲线，还可提供参数的相关性分析，便于管理人员分析施工中的主要问题，数据分析界面如图4。

2.2 风险管理

风险管理可实现对盾构施工过程中的关键参数预警、沉降超限预警、过程参数预警，协助管理人员及时了解施工风险、盾构机存在的报警信息、盾构机姿态信息以及监控测量数据。

2.2.1 关键参数预警

通过该功能可以对施工过程中设备的关键参数进行指标化管理，从而降低设备施工控制管理难度，如对盾构施工过程中的盾构姿态等进行指标化管理，可设定合格、预警、报警。

2.2.2 沉降超限预警

通过施工现场及时录入沉降监测数据，协助管理人员结合盾构机施工参数、地质信息等及时调整施工方案，保证施工安全。

2.2.3 过程参数预警

可将盾构机施工过程中PLC产生的报警信息进行提取，提醒管理人员及时处理，同时可进行报警历史查询，为管理人员分析设备使用情况提供依据。

2.3 设备管理

通过设备管理功能可实现盾构机信息管理和设备部件保养管理。

将盾构机部件维修保养信息录入盾构监控管理平台中，在录入信息时同时设定部件保养规则，平台自动提醒设备管理人员对盾构机部件进行维护保养并上传维保记录。

2.3.1 盾构机信息管理

盾构机信息管理可对所有盾构机信息的记录和查询，管理人员可通过盾构机信息管理功能查询所有录入系统的盾构机的详细信息，包括盾构机的使用历史、状态、位置等，通过盾构机信息管理功能可对盾构机情况进行统一的掌控。

2.3.2 设备保养管理

通过保养管理模块用户能够了解设备的维护保养情况。保养管理包括大部件管理、保养计划、保养记录以及盾构机部件。

2.4 分析报告

通过该功能管理人员可以了解设备的运行效率，不同地层下的材料消耗分析，以此為依据对设备的使用效率、材料的消耗等进行改善。

2.4.1 运行效率分析

通过对盾构机实时数据的采集分析，可以协助管理人员计算出盾构机当前的使用效率，协助管理人员及时发现盾构机的使用问题，提高盾构施工效率。同时，当可汇总盾构机停机原因，分析影响盾构机施工的主要因素，从而协助管理人员调整工序，提高盾构机工作效率。

2.4.2 材料消耗分析

盾构机施工过程中需要大量的砂浆、膨润土、泡沫、油脂等消耗材料，而大量的材料消耗是否合理科学，必须有量化的指标进行统计和分析，通过录入消耗材料每环的消耗量，分析出不同地层下的耗材平均消耗指标，对后续施工有重要的指导意义。

2.5 进度管理

用统计学图表的方式将盾构当前施工进度展示给管理人员，同时可根据管理人员下达的每天推进目标统计项目的均衡施工率，提高施工质量。

2.6 质量管理

隧道质量管理对已成管片质量信息的录入，包括成型管片的偏差、管片错台以及管片破损等，通过隧道质量管理可以方便快捷地对已成隧道的质量信息进行汇总，直观显示影响管片质量的主要因素，便于管理人员调整施工参数。

3 发展方向

就目前而言，盾构施工监控管理平台已经在上述6点主要功能上建立了较为完善的数学模型，但在以下方向还需进一步深入研究与思考：

①盾构施工监控管理平台可以通过信息化数据传输的模式，积累大量的盾构机掘进数据，研发人员可以将不同的地层信息录入后对数据进行归纳分析，形成盾构机掘进数据库，对后期类似地层的盾构机掘进参数配置进行指导，并在盾构机掘进数据异常时报警并分析可有导致这种情况的原因。

②通过历史数据的积累，分析不同地层、不同工况下的材料消耗，如油脂、泡沫等，形成平均消耗指标，这对施工企业有着非常重要的参考意义。

③通过盾构施工监控管理平台记录盾构机的掘进、拼装、停机的时间，分析相同地层及工况下的盾构机运行效率，从而对施工工序进行调整，提高盾构机的生产效率。

4 结束语

一个优秀的地铁施工企业，将会承揽更多的施工任务、拥有更多的盾构设备，与此同时也面临着盾构分布区域广、管理空间跨度大、命令执行时效低等问题，如何更好的进行盾构施工管理、及时掌握盾构机的运行状态、分析盾构机的掘进效率，以及对项目施工中的安全风险、质量风险、工期风险、成本风险等进行管控，已经成为企业管理人员急需解决的问题。鉴于此，建立一套完善的地铁施工信息管理系统对保证地铁工程的施工有着重要的意义。

参考文献：

[1]中铁十二局集团有限公司.管理与技术（内部资料）.2016，43（3）.

[2]工程机械.中国工程机械出版社.

[3]张书丰，姜志强，孙树林.盾构施工引起地层变位的实时决策系统设计[J].岩土力学，2008（07）.