PIP信息管理技术在TBM隧道超前地质预报工作中的应用探讨

姚 林 林

( 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川 成都 610072)

0 前 言

由于TBM施工方法具有“速度快、扰动小、环境好、效益高”等特点，国内外越来越多的隧道工程选择TBM进行施工。但同时也带来围岩暴露范围有限、地质资料收集困难、对地质条件变化适应能力差且突发事故处理难度大等问题。相比传统钻爆法施工技术，TBM施工过程中对地质超前预报的依赖性更强、要求更高。如何提高地质超前预报水平的问题就摆在我们面前。

为了更好地进行地质超前预报，必须尽可能收集各类相关的地质信息，确保信息的可靠性和真实性，并快速高效地进行整理分析。而这一切都属于地质信息的管理范畴。因此，加强地质信息的科学有效管理也就显得十分必要，这也是进行快速准确预报的前提。

1 TBM施工地质预报工作的信息特点

1.1 信息海量化

为了更好地指导TBM安全生产，提供快速准确的超前地质预报成果，必须收集与之相关的所有可能信息。主要包括：区域地质资料、地表地质调查成果、勘探试验数据、各种物探测试信息及解译成果、施工过程中地质编录资料及激光扫描和摄像等各种影像信息、渣体特征参数及施工过程中各种机械钻进数据等。以上每项内容又包含原始数据、分析图表、结论成果等大量信息，所以地质预报过程中涉及的信息量相当巨大。

1.2 信息多元化

预报工作是多学科、多门类综合信息的联合分析判断过程，同时，各种信息的获取时间、获取手段以及其载体形式都有所差异，预报工作中的信息也是多元化的。从学科差异上可以分为：地质信息、试验信息、物探信息及机械信息等。从获取时间的差异上可以分为：施工前信息、施工中信息和施工后反馈信息。从载体形式的差异上可以分为：文字信息、数据信息、图表信息和影像信息等。

1.3 信息交互化

尽管预报工作中各种信息的学科门类、获取时间及载体形式都不尽相同，但各类信息之间都是相互关联的，不是独立的信息，而是交互性的信息。不同信息虽然针对目的不同、侧重不同，但他们之间又相互联系、相互重叠，信息之间可以实现互通有无、互补优差、互验真伪。例如：先期信息对后期信息进行预判和指导，而后期获取的信息又对前期信息进行反馈校验。

2 TBM施工地质预报工作对信息管理的要求

2.1 信息来源的真实性

信息的收集工作是信息管理的首要环节，也是最关键环节。信息的真实性决定了地质预报成果的可信度。由于信息涉及学科门类多且相对专业，所以各专业信息的收集工作必须由专业人员专门负责，信息来源必须来自第一手资料，不能道听途说或随意编造，需要坚持相关校审程序，多人把关，确保用于地质预报工作的信息来源的真实性。

2.2 信息收集的全面性

信息的收集工作也是信息管理的基础环节，信息收集的全面性也决定了预报成果的准确度。收集的信息越丰富，预报效果越好，越能逼近真实的地质条件，更好地指导施工。由于信息门类广、收集手段不同、收集时间不一，给信息收集带来很大困难，但仍然必须全面收集所有可能信息。每个专业明确自己的工作内容和范围，确保不漏掉一切可能信息，尤其是关键信息。

2.3 信息分析的关联性

由于地质预报过程本身就是一个利用各种信息进行分析，逐渐逼近真实地质体的动态过程，各种信息又具有多解性和不确定性，往往需要各种信息进行相互关联，相互验证，以便获得更合理的解释，更接近真实地质体。所以信息分析过程中必须实现各种信息交流渠道的互通，不能使信息呈现独立化、单一化、静态化。

2.4 信息处理的快速性

由于TBM具备明显“速度快”的特征，每天掘进进尺和一些物探测试有效距离相当。为了确保地质预报成果能及时对施工过程进行指导，不仅测试工作需要及时跟进，更需要预报过程中能够对各种信息实现快速处理。否则，将会发生地质预报工作的滞后，无法满足其时效性。

3 传统地质预报工作方法及其缺陷

3.1 传统地质预报的工作方法

传统地质预报的工作流程为：相关专业(主要包含物探、试验等)以书面形式提供试验测试及解译成果报告供地质专业人员使用，地质专业人员根据前期已有地质资料、近期地质编录资料，结合相关专业提供的试验测试及解译成果进行宏观地质分析并作出预报。

3.2 传统地质预报的缺陷

传统地质预报工作存在以下缺陷：

(1)资料形式固定，信息易缺失。地质专业所需资料主要来源于本专业或其他专业以书面形式提供的文件，而许多信息仅采用书面报告形式无法得到有效反映。如TRT物探测试成果本身是三维可旋转立体模型，但是书面提供资料往往只有俯视图和侧视图，无法为地质人员提供更全面、丰富、直观的信息，而且所提供的图件也不一定为地质人员所关心部位。

(2)相关专业参与程度低。在传统地质预报工作中，地质专业作为主导专业参与程度高于其他相关专业。往往其他专业提供本专业成果报告后，就退出预报工作，后续工作基本不参与。

(3)专业之间交互性不强。由于各专业仅向地质专业提供资料，本专业对自身资料成果负责，专业之间交流缺失，仅表现为与地质专业之间单线单向联系，交互性不强。

(4)沟通间接，处理速度慢。在预报过程中，当不同专业之间出现矛盾差异时，地质专业往往需要起到桥梁和传话筒的作用，需要和不同专业之间相互沟通。而这种沟通是间接的，速度慢、效率低。

4 基于PIP技术的预报方法探讨

4.1 PIP信息管理技术介绍

项目信息门户(Project Information Portal，简称PIP)技术是在对项目实施全过程中项目参与各方产生的信息和知识进行集中式存储和管理的基础上，为项目各参与方在Internet 平台上提供的一个获取个性化项目信息的单一入口。它是基于互联网的一个开放性工作平台，为项目各参与方提供项目信息共享、信息交流和协同工作的环境。项目信息门户主要提供项目文档管理、项目信息交流、项目协同工作以及工作流程管理4个方面的基本功能(如图1所示)。

图1 项目信息门户(PIP)的基本信息管理功能

PIP 的最大特点是改变了传统信息交流的点对点式沟通方式，实现了全过程中参与各方的信息共享。

基于PIP信息管理技术的核心思想，国内外许多公司相应开发了相关的项目管理平台软件，比较常见的如： Oracle公司的Primavera P6、Artemis 公司的Artemis Viewer、NIKU 公司的Open WorkBench、Welcom 公司的OpenPlan、智邦国际项目管理软件、禅道项目管理软件、易建工程项目管理软件、统御项目管理软件等。

目前，国内也出现专门针对地质信息管理的平台软件，如中国电建成都院开发的GeoSmart地质信息管理平台，该软件可以对地质工作中的地质资料、勘探成果、试验资料和物探信息等进行集中管理，并且可以利用GOCAD进行地质信息的三维展示和分析。

4.2 PIP技术用于地质预报的可行性

隧道TBM施工环境下超前地质预报工作，就是针对开挖掌子面前方预报洞段收集相关的地质资料、各种预报物探手段的测试解译成果、相关勘探试验数据以及TBM独有的掘进参数和洞渣信息等，进行综合判断形成地质预报结论，以及根据开挖实际地质条件进行反馈调整的过程。超前地质预报工作过程，实际上就是一个对多元信息的收集、整理、分析，并提出结论的过程。提高地质预报的质量和效率，要求信息管理工程中必须保证信息收集全面真实、信息完全共享、信息交流反馈渠道畅通和信息分析协同工作平台便捷多样等。

PIP技术的核心思想也正是提供项目信息共享、信息交流和协同的一个工作环境，其项目信息管理的流程环节涉及了“信息收集—信息校核—信息存储—信息共享—信息交互分析—信息应用”整个信息的管理过程。该过程和地质预报工作流程一致，利用PIP的各个基本功能模块可以实现地质预报工作，同时可以确保预报的质量和效率。

4.3 基于PIP的地质预报方案设计

4.3.1 预报工作实现方案

基于PIP项目信息管理技术的地质预报实现总体方案是借助PIP信息管理平台软件提供的项目文档管理、项目信息交流、项目协同工作以及工作流程管理等基本功能模块化操作逐步实现预报功能，同时借助平台的便捷性、程序性、交互性的功能使得预报工作在全生命周期内快速得到各方的共同参与和交流，提高预报工作的效率和效果。

4.3.2 预报工作流程

预报工作流程按照PIP信息管理的信息收集、信息校核、信息存储、信息共享、信息交互分析及信息应用等功能模块逐步实现(见图2)。

图2 超前地质预报信息管理实现流程

信息收集模块的内容对应到地质预报工作中，表现为：对地质预报相关的地质信息、勘探试验成果、物探测试成果进行收集，同时，TBM施工独有的掘进参数和渣体形态等对地质预报工作有辅助作用的信息也应被进行收集。在资料收集时利用PIP工作流程管理模块中的工作流程模板功能明确各专业的工作内容和规范工作程序，确保取得资料的全面性。同时，利用工作流程控制功能加强信息的校核工作，只有通过各专业负责人的校核，才能被认定是可靠的信息，进而才能上传至PIP项目信息门户，确保信息的真实性和可靠性。

信息存储和共享模块对应到地质预报工作中，就是对上述经过校核后的信息，由各专业指定人员进行分门别类，存储到平台提供的数据库内，并对复核条件的人员进行授权，具备权限的用户可以对信息全过程进行查看和进一步调用分析。

协同工作模块的目标，即：实现多专业信息分析协同工作平台的便捷化和多样化，在地质预报工作中可以由地质专业牵头，物探、试验、施工等多专业组成地质预报小组进行地质预报协同分析工作，保证信息充分交流和积极反馈，确保预报成果真实可靠。协同工作可采用现场集体办公、网络会议等形式，具体可依据实际条件和时间要求选择协同工作形式。若需外地专家或厂家技术人员远程帮助，可选择视频会议和远程录像等方式。

在上述工作的基础上，形成各方认可的地质预报结论进行发布，实现信息的应用。

5 结 论

通过对PIP信息管理技术方法特点和地质预报工作具体表现进行分析，在对预报方案、方法进行设计的基础上，可以得出以下结论：

(1)TBM施工条件下的超前地质预报工作中涉及信息量大、门类众多且交互性强，加强信息管理十分重要。

(2)TBM施工速度快，若要使得地质预报的长度与掘进速度匹配，需要提高地质预报工作的信息管理的便捷性和高效性。

(3)项目信息门户(PIP)技术可满足地质预报工作中的信息管理需求，利用该技术可以提高地质预报的质量和效率。