公路隧道工程施工管理信息化应用研究

2021-03-10甘兴伟

建材与装饰 2021年5期

甘兴伟

（中铁三局集团第四工程有限公司，北京 102300）

随着社会经济水平的不断提高，建筑工程管理工作已经越来越受到重视，而信息化技术的广泛应用也为工程管理工作提供更多的便利条件和发展思路。相比其他工程，隧道工程埋于地下，因其动态设计的特点，具有很强的不确定性、隐蔽性和复杂性，特别是在地质条件差、又没有通讯信号的隧道工程中，有着更多的安全隐患，这就要求对现场管理做出更高的要求。笔者在管理镇清高速公路大梁山隧道施工过程中采用了信息化管理方案，大大改善了传统管理方法的不足、降低施工风险、提高施工管理水平。

1 隧道施工应用信息化管理的意义

云南省临沧市镇清高速公路大梁山隧道线路位于云南省临沧市耿马傣族佤族自治县、镇康县境内，地处滇西南中缅边境，是云南省中长期高速公路网规划布局中的重要组成部分，该高速公路由桥梁工程、路基工程和隧道工程组成，其中，特长隧道大梁山隧道工程属于控制性工程，左洞长5500m，右洞长5456m，施工中采用双头掘进、新奥法开挖、锚杆、湿喷混凝土、型钢钢架支护和模筑混凝土二次衬砌的施工工艺。因区间隧道施工线路长，隧道内不确定因素多，施工危险性系数较大，为了确保施工安全性、准确性和时效性，本工程引进信息化技术加强安全控制和技术保障。

2 信息化技术在隧道施工管理中的应用

在大梁山隧道工程施工管理过程中，为了保证安全施工、提高工作效率，主要在以下几个方面应用了信息化技术加强管理和控制。

2.1 隧道LED 门禁系统

针对施工现场车辆、人员流动性强、进出频繁、难以管理的特点，对该系统实行人道和车道分离，互不相扰的方法。人员门禁系统采用自动近距离刷卡进出，系统对进入隧道施工的人员进行实名管理，施工人员通过人员识别卡自动感应验证后，人行通道开门，施工人员才能进出通道，同时系统将自动记录人员姓名、工种、进入时间及人员数量。门禁管理系统软件通过统计后实施同步显示到LED 显示屏上，实现对洞内人员进行实时统计；车辆门禁系统采用蓝牙识别、车辆检测、闸机控制管理车辆进出，车辆通过后会同步显示到LED 显示屏上，实现了对洞内车辆和人员的实时掌控。

2.2 隧道全程视频监控系统

隧道工程线路长、密闭性强、空间小，随着隧道挖掘工程的不断深入，隧道内部的环境会发生多种变化，而且大量的挖掘机、装载机、运输车辆以及施工人员也因为工程的进度而提高了出入的频率，所以在隧道内采用视频监控系统可以有效预防安全隐患的出现和工程质量的把控。

洞内视频监控点一般选择二衬台车和防水台车上安装摄像头，二衬台车上摄像头主要监控进入该区域人员，防水台车上摄像头主要监控开挖面的情况，一般选择防爆球形可调节广角摄像头，以防止洞内放炮损坏设备，同时方便台车移动后调整摄像头角度。

2.3 隧道人员定位系统

隧道工程施工作业都是在洞内进行的，随着施工长度的增加，洞内的光线逐渐变弱，所以需要借助灯光来进行开挖或衬砌作业，而隧道内的灯光会存在照明不足的位置，一旦施工人员不慎在此区域，发生紧急情况时不利于疏散和救援，这就需要确定隧道内每一位施工人员的位置，而隧道人员定位系统恰好可以通过信息技术实时掌控每一个人的位置，该系统通过定位基站感应到人员定位卡，通过定位基站上传到监控中心服务器，然后经过软件分析处理后，系统采用地图的形式实时显示洞内人员所处的位置情况，对洞内人员分布情况做到实时掌握，对施工人员进行实时位置跟踪管理。可实时查看人员位置、人员数量、人员定位统计、历史数据回放等，防范施工安全事故的发生。隧道人员定位系统有求救报警装置，施工人员出现紧急情况时，只要长按报警按钮，监控中心会有报警语音提示。

2.4 隧道应急电话广播系统

在隧道施工过程中现场声音嘈杂，随着开挖长度的深入通讯信号也在减弱，为避免电话铃声传达不到工作人员处，该系统专门针对隧道高潮湿的环境设计，具有高防护、抗噪能力强、声音洪亮的特点，该系统电话机经过若干次响铃后，话机可以自动接听，主叫方可以将声音通过外置扬声器广播给附近的工作人员。管理人员可以在值班室通过网络关闭话筒对各个隧道进行广播喊话。

2.5 隧道气体检测系统

隧道施工过程中开挖和爆破时都会对地质结构产生不同程度的破坏，因而会不可避免地产生大量颗粒，同时会有地下气体泄漏，一旦这些粉尘颗粒和有毒有害气体的浓度积累到一定含量时，如果防护不当，会对人体造成很大的伤害，甚至得尘肺病。为预防职业病的发生、确保人身、机具和工程安全，施工场所安装了隧道气体检测系统来对隧道内的空气实时进行采集和检测，分析粉尘、气体的浓度和性质，智能检测有害气体浓度是否超标，然后，工作人员根据有害气体的含量高低、浓度大小，采取相应的防护措施。

2.6 信息化管理中心

为全面提高隧道施工管理水平，降低事故发生的概率，根据交通运输部《高速公路施工标准化技术指南》及《公路水运工程平安工地建设管理办法》等相关文件要求，在隧道施工现场入口处建立信息化现场管理中心，如图1 所示，也是通往施工现场的人行通道，在管理中心布设了信息化管理模块，主要包括以下内容。

图1 信息化管理中心

图2 多媒体教学设备

2.6.1 多媒体教学设备

信息化管理中心的教育培训区安装了多媒体教育设备和两台培训仪器，第一台是心肺复苏训练仪。在这台设备上练习，可正确掌握心肺复苏过程中应该达到的按压力度和按压频率，并对模特进行吹气练习，当操作不当时仪器会进行提醒；第二台是“培训及隐患排查一体机”，该设备包涵两种功能：①对人员教育培训，实现了指纹录入（或身份证扫描）、视频培训、平台答题及自动评卷、考勤统计等功能，可满足10 人用操作卡同时进行；②场景模拟查找问题，目前配置了12 门课程，设计安全用电、高处作业、机械伤害等方面。其最大的优点是增强培训的生动性、趣味性和交互性，让大家愉快地接受教育。

图3 BIM技术应用

图 4 VR 体验区

2.6.2 BIM技术

目前，BIM技术在工程建设领域的应用越来广泛和深入，它是制图由二维向三位转变、信息传递载体由图纸向模型转变、建筑物信息由阶段性管理向全生命周期管理转变的重要里程碑。这里主要应用了以下技术。

（1）720 全景技术。这里有两个二维码，分别是现场功能区720 全景效果、隧道横通道钢筋布置720 全景效果和隧道洞体与行车道720 全景效果图，通过手机扫码或VR 锐眼观看。

（2）二维码信息平台。通过这个平台，用手机扫描图版中的二维码即可获得有关的技术信息，极大方便了施工生产。

2.6.3 VR 体验区

虚拟现实技术简称VR，它的实现方式是通过计算机虚拟模拟环境而给人以环境沉浸感，具有超强的仿真性。随着科学技术的发展，VR 技术也取得了巨大的进步，许多领域对VR 的需求也是日益旺盛，隧道施工管理也不例外，为了严格控制安全事故的发生，信息技术管理中心专门设置了VR 体验区，通过VR 设备虚拟具有突发性、破坏性、危险性的场景（如隧道坍塌、高处坠落、触电伤害、物体打击、隧道坍塌、机械伤害、火灾等），把体验者的感官带入其中，让体验者真切感知危险状况的突发性，同时提升自身的应对能力，做好安全防范措施，按照规范施工。

2.7 环境检测系统

因施工过程中产生的扬尘和噪声污染不仅会污染环境，还会影像周围居民的正常生活，对现场施工人员和附近居民的身体带来伤害。为营造安全、文明、绿色的施工工地，在施工场地内安装了环境监测系统，对扬尘、空气湿温度、二氧化碳等环境数据进行适时监测，并且安装了喷淋控制器，当现场空气中悬浮的PM10、PM5 等颗粒物超标后，会进行喷淋作业，净化空气，改善工地的施工环境。

2.8 工程管理信息化平台

在传统的项目管理模式中，大量的工程信息以“纸质版”形式予以存储，大量的数据通过“手工”形式操作，信息化管理平台和办公自动化系统的应用加速了工程信息在各部门、各环节的流通速度，为工程数据管理提供了技术保障。如计量软件、成本管理系统、生产管理系统、财务共享系统及内业软件等智慧软件的使用，都大大提高工作的效率和准确性。