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隧道及地下工程智慧建造管控技术探讨

2025-05-25 71 上传者：管理员

摘要：文章对隧道及地下工程智慧建造管控技术展开探讨，阐述了基于信息化的施工过程智慧管控技术。在质量管理方面，介绍了基于BIM的预控优化、质量数据采集分析、质量追溯及持续改进机制。在安全管理方面，涵盖了风险智能识别评估、监测预警、应急管理救援及智能化安全教育培训。未来需加强研发创新，完善标准，提升应?水平。

关键词：
人工智能
安全管理
智慧建造
质量管理
隧道及地下工程
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1、引言

当前,智慧建造管控技术逐渐兴起,为隧道及地下工程的建造带来了新的解决方案｡智慧建造管控技术融合了大数据､物联网､人工智能等先进技术,能够实现对工程施工过程的实时监控､精准管理以及智能决策｡深入探讨隧道及地下工程智慧建造管控技术,对于提高工程质量､保障施工安全､提升管理效率具有重要的现实意义[1]｡

2、基于信息化的隧道及地下工程施工过程智慧管控技术

2.1施工过程信息化管理的内涵与目标

施工过程信息化管理是将信息技术全面应⽤于隧道及地下工程施工的各个环节,通过对施工信息的收集､处理､分析和共享,实现对施工过程的有效控制和管理｡其内涵包括利⽤各种传感器､监测设备实时采集施工数据,如围岩变形､地下水位､施工设备运行参数等;借助信息化管理平台整合和处理这些数据,为施工决策提供依据;通过网络通信技术实现信息的实时传递,确保各参与方能够及时获取所需信息｡

施工过程信息化管理的目标是提高施工效率､保证施工质量､降低施工成本和确保施工安全｡通过实时掌握施工进度和质量状况,及时发现并解决问题,避免施工延误和质量事故的发生;优化资源配置,合理安排人力､物力和财力,降低施工成本;加强安全监测和预警,及时发现安全隐患,采取有效措施保障施工人员的生命安全｡

2.2信息化管理平台的构建与功能

信息化管理平台是实现隧道及地下工程施工过程智慧管控的核心｡该平台通常由数据采集层､数据传输层､数据处理层和应⽤层组成｡

数据采集层通过安装在施工现场的各类传感器,如位移传感器､压力传感器､水位传感器等,实时采集施工数据｡同时,还可以通过人工录入等方式收集施工日志､质量检验报告等信息｡

数据传输层利⽤有线网络､无线网络等通信技术,将采集到的数据快速､准确地传输到数据处理中心｡确保数据在传输过程中的安全性和完整性｡

数据处理层运⽤大数据分析､云计算等技术,对采集到的海量数据进行存储､分类､分析和挖掘｡通过建立数学模型和算法,对施工过程中的关键参数进行实时监测和分析,预测施工趋势,发现潜在问题｡

应⽤层基于数据处理层的结果,开发各种应⽤模块,如进度管理模块､质量管理模块､安全管理模块､成本管理模块等｡施工管理人员可以通过这些模块实时查看施工进度､质量､安全等情况,进行决策和调度｡例如,进度管理模块可以实时显示工程进度计划与实际进度的对比,及时发现进度偏差并采取措施进行调整｡

2.3施工过程实时监测与智能决策技术

实时监测技术是实现施工过程智慧管控的基础｡通过在隧道及地下工程的关键部位安装传感器,实时监测围岩变形､地下水位变化､支护结构受力等情况｡一旦监测数据超过预设阈值,系统自动发出预警信号,提醒施工人员采取相应措施｡

智能决策技术则是在实时监测的基础上,利⽤人工智能算法对监测数据进行分析和处理｡例如,通过机器学习算法对围岩变形数据进行学习和分析,预测围岩的变形趋势,提前采取加固措施,防止隧道坍塌｡同时,智能决策系统还可以根据施工进度､质量､安全等多方面的信息,自动生成最优的施工方案和资源调配计划,提高施工效率和管理水平[2]｡

3、智慧建造管控技术下的隧道及地下工程质量管理

3.1基于BIM的质量预控与优化设计

BIM技术在隧道及地下工程质量管理中具有重要作⽤｡在设计阶段,利⽤BIM技术建立三维数字化模型,整合工程的几何信息､物理信息和功能信息｡通过对模型的分析和模拟,可以提前发现设计中的缺陷和问题,如结构碰撞､空间布局不合理等,并及时进行优化设计｡

在施工前,利⽤BIM模型进行施工模拟,制定详细的施工方案和质量控制计划｡通过模拟施工过程,确定关键施工工序和质量控制点,提前制定质量预控措施｡例如,在隧道开挖过程中,根据BIM模型确定合理的开挖顺序和支护方式,确保隧道围岩的稳定性｡

3.2施工过程质量数据采集与分析

在施工过程中,通过各种传感器和监测设备实时采集质量数据,如混凝土强度､钢筋间距､隧道衬砌厚度等｡这些数据通过信息化管理平台进行整合和分析,与设计要求进行对比,及时发现质量偏差｡

例如,利⽤混凝土强度传感器实时监测混凝土的浇筑和养护过程,获取混凝土强度的增长数据｡通过对这些数据的分析,判断混凝土强度是否符合设计要求｡如果发现强度增长异常,及时调整混凝土配合比或养护措施｡

3.3质量追溯与责任认定

智慧建造管控技术实现了隧道及地下工程质量的可追溯性｡通过建立质量追溯系统,将施工过程中的质量数据､施工记录､材料检验报告等信息进行整合和存储｡一旦出现质量问题,可以通过质量追溯系统快速定位问题发生的时间､地点和原因,追溯到具体的施工人员和施工环节｡

质量追溯与责任认定机制的建立,促使施工人员更加重视施工质量,增强质量意识｡同时,也为工程质量问题的处理和整改提供了有力的依据,保障了工程质量的可靠性[3]｡

3.4质量持续改进机制

基于智慧建造管控技术收集的质量数据和分析结果,建立质量持续改进机制｡通过对质量数据的长期监测和分析,总结质量控制中的经验教训,发现质量改进的方向和重点｡

质量持续改进机制还包括对质量管理制度和流程的优化｡根据工程实际情况和质量控制的需要,及时调整质量管理制度和流程,提高质量控制的效率和效果｡例如,简化质量检验流程,提高检验效率;加强对质量管理人员的培训,提高其专业素质和管理水平｡

4、智慧建造管控技术下的隧道及地下工程安全管理

4.1安全风险智能识别与评估

智慧建造管控技术利⽤大数据分析､人工智能等技术手段,对隧道及地下工程施工过程中的安全风险进行智能识别和评估｡通过收集历史工程数据､地质资料､施工方案等信息,建立安全风险数据库｡

利⽤机器学习算法对数据库中的数据进行学习和分析,识别潜在的安全风险因素｡例如,通过分析大量隧道坍塌事故的数据,找出导致坍塌的关键因素,如围岩性质､施工方法､支护措施等｡然后,根据这些因素建立安全风险评估模型,对当前工程的安全风险进行评估｡

安全风险评估模型可以根据不同的施工阶段和施工条件,实时评估工程的安全风险等级｡例如,在隧道开挖过程中,根据围岩变形监测数据､地下水位变化等信息,动态调整安全风险等级｡当安全风险等级升高时,及时采取相应的防范措施,降低风险｡

4.2安全监测与预警系统

安全监测与预警系统是保障隧道及地下工程施工安全的重要手段｡该系统通过在施工现场安装各种传感器,如位移传感器､压力传感器､气体传感器等,实时监测施工环境和施工结构的安全状况｡

一旦监测到异常情况,如围岩变形过大､地下水位上升､有害气体泄漏等,系统自动发出预警信号｡预警信号可以通过短信､语音､灯光等方式通知相关人员,以便及时采取措施进行处理｡

4.3安全应急管理与救援

智慧建造管控技术为隧道及地下工程的安全应急管理与救援提供了有力支持｡通过建立安全应急管理系统,制定详细的应急预案,明确应急组织机构､职责分工､应急处置流程等｡

在发生安全事故时,安全应急管理系统可以根据事故类型和严重程度,自动启动相应的应急预案｡通过信息化管理平台,快速调集应急救援资源,如救援人员､救援设备､应急物资等,进行救援行动

例如,在隧道坍塌事故发生后,安全应急管理系统立即启动坍塌事故应急预案,通知附近的救援队伍赶赴现场｡同时,通过信息化管理平台实时监控救援进度,根据现场情况调整救援方案｡利⽤BIM模型和地理信息系统技术,为救援人员提供准确的事故现场信息,提高救援效率｡

4.4安全教育与培训的智能化

智慧建造管控技术还应⽤于安全教育与培训中,实现智能化的安全教育与培训｡通过开发虚拟现实(VR)､增强现实(AR)等智能化培训系统,为施工人员提供身临其境的安全培训体验｡

在VR培训系统中,施工人员可以模拟各种施工场景,如隧道开挖､支护施工､设备操作等｡在模拟过程中,系统会设置各种安全风险和事故场景,让施工人员亲身体验安全事故的危害,学习如何正确应对和避免事故的发生｡

AR技术则可以将虚拟的安全信息叠加到现实场景中,为施工人员提供实时的安全提示和指导｡例如,在施工现场,施工人员通过AR设备可以看到设备的操作规范､安全注意事项等信息,提高安全意识和操作技能｡

5、结语

综上所述,隧道及地下工程智慧建造管控技术是应对当前工程建造挑战的有效手段,在施工过程管理､质量管理和安全管理等方面发挥着重要作⽤｡通过基于信息化的施工过程智慧管控,实现了对施工过程的实时监控和智能决策;在质量管理中,利⽤BIM技术､质量数据采集分析､质量追溯等手段,提高了工程质量的可靠性;在安全管理方面,通过安全风险智能识别､安全监测预警､应急管理和智能化安全教育培训,保障了施工安全｡

然而,智慧建造管控技术在隧道及地下工程中的应⽤仍面临一些挑战,如技术标准不完善､数据安全问题､人员素质有待提高等｡未来,需要进一步加强技术研发和创新,完善相关标准和规范,加强数据安全保护,提高人员的技术水平和管理能力,以推动智慧建造管控技术在隧道及地下工程中的更广泛应⽤和发展,实现工程建造的高质量､高效率和高安全性｡

参考文献:

[1]张建锋.基于信息化融合的隧道施工智能化管理工艺研究[J].智能建筑与智慧城市,2024(7):183-185.

[2]任壬,王健.公路桥梁隧道工程项目智能化建设管理措施探究[J].智能建筑与智慧城市,2024(4):170-172.

[3]陈晓,秦昊,马林建,等.地下工程施工智能化监测及灾害预警技术应⽤综述[J].防护工程,2020,42(5):70-78.

文章来源:郭健.隧道及地下工程智慧建造管控技术探讨[J].智能建筑与智慧城市,2025,(05):161-163.