信息化技术在隧道施工管理中的应用

姚克玮

（中铁十二局集团国际工程有限公司，天津 300308）

0 引言

进入21 世纪后，随着社会经济的不断发展，以及新型科学技术的不断创新，计算机与信息技术得到了飞速化的演化应用。与此同时，在国家经济发展催促下，我国各地区隧道工程建设发展速度越来越快。各类工程建设中，隧道工程施工是极为复杂和系统的施工环节。通过计算机技术及信息化技术植入，可以大大提高隧道工程施工的安全性和效率，尤其可以对隐蔽的地形和地质状况进行精准把控。本文旨在分析隧道施工管理中信息化技术应用优势，剖析信息化技术在隧道施工管理中应用现状，探讨隧道施工管理中信息化技术具体性应用事项，为各地区隧道工程施工单位，在信息化技术应用方面，提供一些可行性的思路和建议。

1 隧道施工管理中信息化技术应用必要性

隧道工程建设项目与其他工程建设项目存在明显的不同，即隧道工程要比常规的工程建设项目，复杂性、变化性、隐蔽性更强。隧道工程项目建设，往往受到地质环境、地形环境、工程构造等方面的影响较大，一般是由隧道两端，向着中心区域进行开挖，而且隧道内部的地质情况和构造情况无法直观展现。在进行实际隧道工程建设施工之前，往往需要专业化单位和技术人员，提前进行地质勘查和设计，这样才可以在制定好精准化的施工技术和施工步骤。在此背景下，日常隧道工程建设与施工过程中，信息化技术和计算机技术可以得到极为广泛的应用[1]。比如，可以利用信息化设备和技术，实现对隧道工程内部实时化监测，通过信息化设备进行自动化整理和数据汇总，可以实现隧道工程内部数据信息回传。隧道工程施工人员可以借助数据信息，推测出隧道内部施工进展。如果隧道工程内部出现偏差，施工管理人员则可以根据实际施工需要，进行及时化调整，尽量减少隧道工程建设失误所造成的不必要的损失。隧道施工管理中信息化系统如图1所示。

图1 隧道施工管理中信息化系统

2 信息化技术在隧道施工管理中应用现状

2.1 隧道工程施工单位，对于信息化技术认识不足

在实际隧道工程建设施工中，部分地区施工单位，受到传统施工技术和施工意识的影响，没有积极做到与时俱进，没有形成对信息化技术的完整化认知。甚至部分施工单位简单地认为，隧道工程建设施工管理仅仅依靠人工就可以完成，没必要特别注重仪器和设备应用[2]。而对现代化计算机技术和信息化技术，更加无法得到充分的应用和投入使用，直接导致结果便是隧道工程施工管理效益差。

2.2 在隧道施工管理中，信息化资金投入明显不足

随着工程建设市场机制逐渐完善，市场竞争惨烈程度越来越高。部分隧道工程施工单位，在进行隧道工程建设招标时，为了获得隧道工程施工资格，往往最大限度降低报价减少工程利润。然而，报价降低和利润的减少，所带来的另一个问题便是需要从后期工程建设中成本缩减。在信息技术及其他信息化设备仪器等高费用支出项目中，隧道工程建设单位很难做到高资金投入和高技术引进，尤其在隧道工程建设后期，更没有足够的资金进行信息化设备添置和更新[3]。

2.3 在隧道工程建设中，信息化具体应用问题频出

在实际的隧道工程建设施工中，虽然部分建设单位，已经认识到信息化技术应用价值和效益。然而，由于受到技术人员限制，使信息化技术和仪器设备，无法真正的发挥出其核心价值和意义。甚至还会出现由于不懂信息技术，导致信息化仪器设备出现损坏的现象发生。与此同时，部分建设单位管理人员，对于信息化管理也是一知半解，工程施工信息化建设认知极为有限，也会直接导致隧道工程建设中，信息化技术应用出现偏差，各种错误问题频出，反而影响施工进度。

3 隧道施工管理中信息化技术的具体应用

3.1 隧道施工管理中，有害气体监控系统应用

隧道工程内部的施工环境，是极为复杂和多变的。隧道工程内部环境的特殊性，加上施工时周边地质结构损坏，会产生瓦斯气体，一旦被人体吸入，则直接会对施工人员身体健康带来极大的危害[4]。与此同时，在隧道工程内部施工时，机械设备的作业和运转，也会排放出大量的有毒气体，如果浓度过高的话，则会直接导致施工人员窒息，甚至会出现隧道内部爆炸事故发生。在隧道内部狭小空间里，各种有毒气体和有害气体汇聚，通过有害气体监控系统监控，可以实现实时化采集。通过有害气体监控系统监测的数据和信息，对气体成分和含量进行分析，及时向数据监控中心进行反馈，会第一时间得到气体基本信息。在有害气体监控系统帮助下，报警系统会根据人为操作进行报警，进而给隧道工程内部人员以警惕。

3.2 隧道施工管理中，信息化定位技术应用

在日常隧道工程建设与施工过程中，对现场施工人员与施工作业管理中，比较常见的管理系统，便是信息化定位技术系统。通过信息化定位技术植入，可以保障隧道工程内部现场施工人员安全化作业，保障施工进展和施工效益。即便是隧道工程内部发生安全事故，也会第一时间得知消息。为此，隧道工程施工与管理人员，往往需要配备定位卡，出现任何意外时，可以第一时间进行报警，进而有效预防危险事故发生[5]。除此以外，通过信息化定位技术应用，尤其是隧道内部安装基站定位系统，可以通过定位软件，实时化监控施工人员位置和动态。如果隧道内施工人员出现问题，也可以利用定位卡传送人员位置，随时进行语言沟通。通过安装基站定位系统，可以长期保存数据信息，如考勤信息、短信消息、位置共享信息等，可以随时进行相关数据信息查询和搜索。建立在安装基站定位系统基础上，隧道外管理人员可以通过主机监控机器，通过信息画面把控隧道内人员动态，及时发现安全隐患提高施工作业效率。隧道施工管理中信息化监控效果展示如图2所示。

图2 隧道施工管理中信息化监控效果展示

3.3 隧道施工管理中，TSP、超期钻及地质预报系统应用

地质预报、TSP 及超期钻系统，是近年来在隧道工程建设施工中逐渐普及而来的新型信息技术形态。通过地质预报、TSP 及超期钻系统应用，可以对隧道内部岩体结构、岩体性质、隧道内部瓦斯情况、地下水蔓延情况等进行实时和精准化监测。甚至对于隧道内部地质预应力情况，可以有明确的指示和监控[6]。例如，在隧道工程建设时，利用TSP 系统需要结合设计蓝图对施工测量控制网点进行布置，通过网点设置后利用施工放样技术，待报规审核通过后，可以进行正常的隧道工程施工。与此同时，借助TSP 系统，还可以利用地震波发射，探测出隧道内部施工深度。如果遇到不良隧道施工状况时，还可以利用地震波进行超前探测预报设计，最大程度减少隧道工程安全施工事故发生。隧道施工超期钻及地质预报系统应用如图3 所示。

图3 隧道施工超期钻及地质预报系统应用

3.4 隧道施工管理中，语言双对讲系统应用

在全国各地区隧道工程建设与施工中，语言双对讲系统，也是比较普及的信息技术形态。语言双对讲系统是实现隧道工程安全施工的必要条件，通过语言双对讲系统，隧道内外人员都可以保持良好的沟通。比如，可以通过发布远程操控，告知隧道内部人员隧道中的流程安全。如果发现各种安全隐患，可以第一时间进行告知，让施工队伍可以及时得到疏散，这样可以保障施工人员疏散秩序。于此可见，语言双对讲系统的应用，是隧道工程施工安全化管理的重要工具[7]。隧道工程管理中语言双对讲系统应用如图4 所示。

图4 隧道工程管理中语言双对讲系统应用

3.5 隧道施工管理中，BIM 技术系统应用

BIM 技术是新时代背景下，伴随着计算机技术以及信息技术的不断更新，逐渐兴起和发展起来的新型隧道工程施工模拟技术。通过BIM 三维模拟的构建，使得隧道工程的全部信息，可以实现集成和共享，使得各个隧道工程主体，都可以参与到模型演绎中，根据BIM 技术的施工模拟结果，各自开展相关隧道工程施工作业。

首先，要科学构建隧道施工信息建筑模型。BIM 技术可以通过Tekla 建筑建模工具，实现对安全规则标准以及实践经验仿真的合理设置，为不同环境下隧道工程安全规则进行设置。通过进度绩效测量节点科学合理设置，可以运用BIM 技术，完成对整个隧道工程的全面相关信息展示[8]。隧道工程管理中BIM 技术系统特点如图5 所示。

图5 隧道工程管理中BIM 技术系统特点

其次，科学构建隧道工程施工评估相关指标。在BIM 技术评估模型构建过程中，要科学合理划分人、设备、环境、管理这4 个要素的关系，根据轻、重、缓、急对四要素进行区分。对于隧道工程重点部位和重点环节，BIM 技术同样可以实现可视化模拟操作施工，尤其在模拟隧道施工过程中，可能出现各种碰撞事故。最后，识别危险因素、划分危险区域。通过BIM 模型技术的可视化功能，实现对隧道工程风险事故的全方位模拟。BIM 模型技术的可视化与施工模拟功能，可以使得施工单位快速地识别危险因素、划分危险区域，从而提前提出有效的、科学的安全管理措施。

4 结语

综上所述，基于现代化隧道工程建设的复杂性和特殊性，传统的施工管理模式，已经不再适应与时俱进的现场施工管理需求。新时期的隧道工程施工现场管理，要积极迎合新技术和新思路，尤其要深化计算机技术与信息化技术植入。要根据隧道工程建设实际需要，选择合适的信息技术形态，进而提高隧道工程建设品质和效率，保证隧道工程建设人员安全，减少施工现场安全事故发生。新时期的隧道工程建设，要坚持“以人为本”基本原则，积极进行信息技术迭代和更新，要提高隧道工程信息化应用重视程度，全面提升隧道工程建设水平和建设效益。