高速鐵路隧道工程精益化建設(shè)管理關(guān)鍵技術(shù)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

高速鐵路隧道工程精益化建設(shè)管理關(guān)鍵技術(shù)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：精益建設(shè)思想是鐵路隧道施工管理工作革新的主要內(nèi)容。以現(xiàn)階段鐵路隧道施工管理工作情況為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來精益建設(shè)思想特點(diǎn)，了解隧道施工技術(shù)的發(fā)展過程，明確鐵路隧道建設(shè)中事故頻頻出現(xiàn)的原因，分析精益建設(shè)思想在鐵路隧道施工管理中的作用，依據(jù)新時(shí)代背景下鐵路施工要求，提出基于精益建設(shè)思想的鐵路隧道施工管理內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：精益建設(shè)思想;鐵路;隧道;施工管理;新時(shí)代

1鐵路隧道建設(shè)工作出現(xiàn)問題的根本原因

隨著我國(guó)人民生活水平和生活質(zhì)量不斷提升，人們對(duì)于出行的要求也越來越高，因此鐵路隧道建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速。但隨著鐵路隧道施工項(xiàng)目的不斷增加，一些安全事故也時(shí)有發(fā)生，這些事故給受害者家庭造成了巨大創(chuàng)傷，同時(shí)還給國(guó)家和企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)損失，影響施工進(jìn)度進(jìn)而降低人們的出行效率。部分鐵路工人在施工過程中安全意識(shí)不強(qiáng)，專業(yè)能力不足導(dǎo)致工程事故頻發(fā)。企業(yè)施工安全管理制度落實(shí)不到位導(dǎo)致極易發(fā)生安全事故，設(shè)計(jì)方案達(dá)不到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)影響整個(gè)工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，進(jìn)而增加不必要的施工成本，影響鐵路建設(shè)事業(yè)發(fā)展。針對(duì)目前我國(guó)鐵路隧道施工的現(xiàn)狀，施工單位應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)措施加強(qiáng)鐵路安全施工管理，保障工人的人身安全以及工程質(zhì)量。

2精益建設(shè)思想的應(yīng)用概述

丹麥學(xué)者LaurisKoskela在20世紀(jì)90年代初期提出了要將制造業(yè)已經(jīng)嫻熟的生產(chǎn)原則，也就是精益建設(shè)管理思想引用到建筑業(yè)中，以此提升建筑而言的管理水平。隨后，世界上越來越多的學(xué)者、機(jī)構(gòu)和建筑企業(yè)都增加了對(duì)這方面內(nèi)容的關(guān)注?，F(xiàn)階段IGLC和LCI這兩大組織已經(jīng)成為精益建設(shè)思想的重要推廣和研究平臺(tái)。精益建設(shè)思想的引用要提供充裕的基礎(chǔ)作為保障，且對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)和施工企業(yè)有要求。下面對(duì)精益建設(shè)思想對(duì)鐵路隧道施工工程施工管理的影響進(jìn)行研究。（1）推廣精益建設(shè)實(shí)現(xiàn)，要先在隧道施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建6S管理形式，包含了整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)及安全淚流方面的管理內(nèi)容，這樣有助于施工現(xiàn)場(chǎng)看起來更加簡(jiǎn)單而直接。通過上述有效建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)，可以提升現(xiàn)工作者的綜合素養(yǎng)，以此吸引更多工作者參與到鐵路隧道施工中，在施工中嚴(yán)謹(jǐn)管理，是推廣精益建設(shè)思想的基礎(chǔ)。（2）對(duì)施工企業(yè)的整體環(huán)境有極高要求。鐵路隧道施工影響著我國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展，具體施工效果直接影響著隧道建設(shè)的安全性。施工單位在建設(shè)前一定要提出完善的組織結(jié)構(gòu)形式，保障制度層次設(shè)計(jì)的完善性和合理性，只有這樣才能保障企業(yè)推廣精益建設(shè)思想時(shí)，可以多反思施工建設(shè)過程，明確其中存在的問題，并提出有效的解決方案，確保施工管理水平在精益建設(shè)思想的影響下逐漸提升。與此同時(shí)，在工作中要與其他部門一起合作，為企業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供保障。

3關(guān)鍵技術(shù)

3.1三維可視化工程模型

利用BIM三維可視化技術(shù)，快速建立隧道工程主體模型、地質(zhì)模型以及各種施工機(jī)具等BIM模型，并利用輕量化技術(shù)實(shí)現(xiàn)隧道BIM模型輕量化轉(zhuǎn)換。同時(shí)，基于BIM技術(shù)圍繞隧道工程項(xiàng)目質(zhì)量、安全、效益、工期、環(huán)境等重難點(diǎn)方面開展三維虛擬建造和動(dòng)態(tài)模擬分析，如關(guān)鍵施工工藝工法模擬、施工方案優(yōu)化分析、二維圖紙三維可視化等，提高施工工藝交底的質(zhì)量，增加施工交底的三維可視化效果，克服傳統(tǒng)意義上簡(jiǎn)單的視頻交底的弊端，為提高施工質(zhì)量、優(yōu)化工期、發(fā)現(xiàn)隱蔽問題等提供技術(shù)手段。

3.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估信息

利用BIM技術(shù)將不同的TSP、超前鉆孔等超前地質(zhì)預(yù)報(bào)信息與隧道地質(zhì)BIM模型進(jìn)行深度融合和仿真模擬，采用顏色、透明度、斷層富水的圖例、預(yù)警標(biāo)簽等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)隧道開挖掌子面前方各種地質(zhì)、水文和圍巖情況三維可視化顯示提醒，為圍巖等級(jí)變更提供輔助決策和信息留痕，為后期工程實(shí)際變更提供有效證據(jù)。同時(shí)結(jié)合隧道地質(zhì)BIM模型，以隧道圍巖等級(jí)等地質(zhì)條件為判斷依據(jù)自動(dòng)進(jìn)行隧道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)程度識(shí)別（極高、高度、中度和低度），從而實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可視化，對(duì)前方隧道開挖進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)，保證隧道開挖的安全。

3.3隧道圍巖變形安全信息

研究BIM技術(shù)與圍巖量測(cè)技術(shù)深度融合，利用BIM建模軟件創(chuàng)建監(jiān)控量測(cè)測(cè)點(diǎn)，并賦予相應(yīng)的編碼、位置等屬性，通過移動(dòng)互聯(lián)和信息集成技術(shù)將每個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)警信息關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)模型上。當(dāng)拱頂下沉等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或安全步距等施工數(shù)據(jù)超過預(yù)先設(shè)定的閾值后，自動(dòng)報(bào)警，并在BIM模型中用紅色標(biāo)識(shí)出危險(xiǎn)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)隧道拱頂沉降、周邊收斂和凈空變化的可視化監(jiān)控預(yù)報(bào)警的效果，最終達(dá)到根據(jù)隧道實(shí)際開挖進(jìn)度動(dòng)態(tài)展示隧道圍巖安全狀態(tài)，更加形象和準(zhǔn)確地指導(dǎo)隧道現(xiàn)場(chǎng)施工，確保隧道施工安全的目的。

3.4三維掃描斷面質(zhì)量信息

隧道質(zhì)量與工程施工的超欠挖和平整度有直接關(guān)系。若是超挖，襯砌量增多，則工程費(fèi)用會(huì)因?yàn)槌诓糠侄蟠筇岣?，且局部超挖?huì)導(dǎo)致圍巖的穩(wěn)定性得不到保證，進(jìn)而存在安全隱患;至于欠挖，不僅改變了襯砌質(zhì)量，還會(huì)導(dǎo)致隧道的開挖質(zhì)量下降，為以后的運(yùn)營(yíng)帶來極大的安全隱患[11～13]。利用三維激光掃描技術(shù)，大面積、高分辨率地快速獲取隧道各道工序作業(yè)面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，基于圖像處理拼接融合處理技術(shù)，獲取隧道完整點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而快速?gòu)?fù)建出隧道工程三維模型和各種圖件數(shù)據(jù)。通過進(jìn)一步結(jié)合BIM技術(shù)生成的隧道理論參考模型進(jìn)行深度融合和對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道開挖、初期支護(hù)和二次襯砌的斷面超欠挖、中線偏差等精細(xì)化計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)三維可視化的質(zhì)量控制。

3.5三維可視化進(jìn)度信息

于BIM技術(shù)綜合集成施工組織計(jì)劃和電子施工日志信息，通過填報(bào)電子施工日志，生成格式化進(jìn)度報(bào)表，實(shí)現(xiàn)基于BIM系統(tǒng)進(jìn)度計(jì)劃編制、計(jì)劃進(jìn)度預(yù)演、形象進(jìn)度跟蹤、進(jìn)度對(duì)比分析等三維可視化分析，動(dòng)態(tài)控制隧道每道工序的安全步距，確保隧道工程進(jìn)度紅線和重要節(jié)點(diǎn)精細(xì)化管控的目標(biāo)。

4信息管理

由于高速鐵路隧道工程環(huán)境惡劣，戶外施工點(diǎn)多面廣，隧道內(nèi)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差，攜帶計(jì)算機(jī)不便，本文研究開發(fā)了隧道BIM移動(dòng)端應(yīng)用平臺(tái)?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員通過手機(jī)移動(dòng)端將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度、質(zhì)量、安全等以文字、圖片和視頻形式與BIM模型自動(dòng)關(guān)聯(lián)后進(jìn)行上傳、報(bào)送和發(fā)布，基于移動(dòng)端工作流程開展進(jìn)度、質(zhì)量和安全隱患可視化閉環(huán)管理，包括質(zhì)量安全問題的快速定位、查找隱患、排查整改、提示預(yù)警和進(jìn)度紅線查閱等，為日常現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理工作提供高效便捷的輔助手段。

5結(jié)語

鐵路隧道建設(shè)工作非常繁瑣且重要，在施工階段需要各部門構(gòu)建合作溝通關(guān)系，正確面對(duì)建設(shè)管理中存在的問題，并結(jié)合新時(shí)代提出的理念精心改革。因此，工作人員要深層探索精益建設(shè)思想下的鐵路隧道建設(shè)工作。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行革新工作，一方面要提出全新的管理理念，引用現(xiàn)代化技術(shù)優(yōu)化建設(shè)水平，另一方面要增加投資，為部門的溝通和合作提供平臺(tái)。本文通過了解傳