摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的进步。由于高速铁路隧道工程建设具有施工技术复杂、不可预见风险因素多和所处地质复杂多变等特点，客观复杂的不良地质条件加上施工人员的主观不安全行为酿成了地质灾害和工程事故，对高铁铁路隧道建设的安全、工期和成本造成严重危害。可见，高速铁路隧道工程是一项高风险工程，已经成为高速铁路工程建设的重点和难点。目前，隧道信息化已有一些相关应用。在隧道数字化建模方面，开展了交错近接隧道相似模型试验和相应的数值模拟研究，提出了新建隧道开挖过程中的拱顶沉降量及左、右拱腰收敛值的变化趋势一致，隧道拱顶沉降量最大且大于拱腰收敛值之和，对于该类隧道，隧道围岩变形设计上限应以拱顶沉降量为主的结论。在隧道质量监控方面，提出了利用红外热成像技术进行隧道质量监控、渗漏水检测和裂缝自动检测的方案；提出基于激光点云的隧道超欠挖检测方法，实现隧道的超欠挖自动检测，但仅局限于单断面离散分析；提出了基于物联网的隧道变形监控系统，将三维监测信息模型与基于OpenGL三维可视化模型集成，实现了变性信息的采集、传输、预警和评估一体的物联网控制体系。在隧道施工风险管理方面，用TSP超前地质预报数据对隧道围岩进行定量分级，但实现技术单一。
关键词：高速铁路隧道工程；精益化建设；管理关键技术
引言
施工技术复杂多样、不可预见风险因素多和所处不良地质复杂多变是制约高速铁路隧道安全高效建设的主要因素，要实现隧道工程的高效建设，就要提高隧道建设管理模式和信息化应用水平。基于此，文章首先研究提出高速铁路隧道精益化建设管理应用模式；然后重点深入研究BIM、超前地质预报、隧道围岩量测、三维断面扫描等关键技术在高速铁路隧道工程精益化建设管理中的深度融合应用，并研发了轻门户移动端和云服务信息管理系统；最后结合工程实际应用进行验证，实现了对隧道工程建设中重难点风险源监控、关键任务红线管控和安全质量问题的有效管理，有效地提高了各参建单位协同作业效率，达到了精益化建设管理目标。
1概念及工作原理
隧道工程精益化建设管理就是利用精益管理价值流图，消除隧道建设过程一切消耗了资源（含人员、机具、物料、环境等）、占用了时间和空间及资金而没有创造价值的活动，实现铁路隧道建设成本的降低和质量安全的事前控制，达到隧道精益化建设管理目标。实现原理：基于精益建设的“转化-流动-价值”TFV理论，结合隧道施工作业空间时序，优化多作业面联合调度、建立精益化施工作业标准并运用隧道施工全面安全质量管理PDCA等一系列创新理论，通过在有限的隧道场地空间中优化施工人员（根据作业面和工种进行循环作业）、施工机具（根据作业工序分时段进场作业）、物资材料（包括石碴流出、施工物料流入（准时、定量、保质））等资源动态流动，实现隧道有效开挖、支护、防排水和衬砌施作，动态监控隧道施工进度、质量、安全，有效控制额外施工成本，最终实现高速铁路隧道工程实体性山体岩石（充满不确定性和复杂性）转化为列车运行通道空间（长时间高度稳定）的隧道精益建设管理目标，提高隧道工程精益建设经济管理效益，进一步探索隧道工程精益建设管理应用价值体系。
2关键技术
2.1三维可视化工程模型
利用BIM三维可视化技术，快速建立隧道工程主体模型、地质模型以及各种施工机具等BIM模型，并利用轻量化技术实现隧道BIM模型轻量化转换。同时，基于BIM技术围绕隧道工程项目质量、安全、效益、工期、环境等重难点方面开展三维虚拟建造和动态模拟分析，如关键施工工艺工法模拟、施工方案优化分析、二维图纸三维可视化等，提高施工工艺交底的质量，增加施工交底的三维可视化效果，克服传统意义上简单的视频交底的弊端，为提高施工质量、优化工期、发现隐蔽问题等提供技术手段。
2.2超前地质预报风险评估信息
利用BIM技术将不同的TSP、超前钻孔等超前地质预报信息与隧道地质BIM模型进行深度融合和仿真模拟，采用颜色、透明度、断层富水的图例、预警标签等技术手段实现隧道开挖掌子面前方各种地质、水文和围岩情况三维可视化显示提醒，为围岩等级变更提供辅助决策和信息留痕，为后期工程实际变更提供有效证据。同时结合隧道地质BIM模型，以隧道围岩等级等地质条件为判断依据自动进行隧道风险等级和风险程度识别（极高、高度、中度和低度），从而实现安全风险评估可视化，对前方隧道开挖进行作业指导，保证隧道开挖的安全。
2.3隧道围岩变形安全信息
研究BIM技术与围岩量测技术深度融合，利用BIM建模软件创建监控量测测点，并赋予相应的编码、位置等属性，通过移动互联和信息集成技术将每个测点的监测数据和预警信息关联到对应的测点模型上。当拱顶下沉等监测数据或安全步距等施工数据超过预先设定的阈值后，自动报警，并在BIM模型中用红色标识出危险区域，从而实现隧道拱顶沉降、周边收敛和净空变化的可视化监控预报警的效果，最终达到根据隧道实际开挖进度动态展示隧道围岩安全状态，更加形象和准确地指导隧道现场施工，确保隧道施工安全的目的。
2.4三维扫描断面质量信息
隧道质量与工程施工的超欠挖和平整度有直接关系。若是超挖，衬砌量增多，则工程费用会因为超挖部分而大大提高，且局部超挖会导致围岩的稳定性得不到保证，进而存在安全隐患；至于欠挖，不仅改变了衬砌质量，还会导致隧道的开挖质量下降，为以后的运营带来极大的安全隐患。利用三维激光扫描技术，大面积、高分辨率地快速获取隧道各道工序作业面的三维坐标数据，基于图像处理拼接融合处理技术，获取隧道完整点云数据，进而快速复建出隧道工程三维模型和各种图件数据。通过进一步结合BIM技术生成的隧道理论参考模型进行深度融合和对比分析，实现对隧道开挖、初期支护和二次衬砌的断面超欠挖、中线偏差等精细化计算分析，实现三维可视化的质量控制。
2.5防水卷材防排水措施
二次衬砌测试开始前，首先要针对初期支护喷锚混凝土表面的锚杆头和钢筋网断头等需要处理的部位展开相对应的修凿、喷补工作，有效确保混凝土的表面能够比较平整，从根本上与铺挂柔性防水材料所涉及的相关要求吻合，之后再有针对性的结合设计要求，在拱部和边墙环向及纵向挂设置相对应的软式透水管。如果喷混凝土表面出现比较明显的渗漏水，要着重结合渗漏水量选用相对应的透水管引导，然后采取塑料锚固螺栓绑牢。如图 1 隧道纵向施工缝与盲沟、水管半断面图。
图 1 隧道纵向施工缝与盲沟、水管半断面图
结语
本文基于精益管理理念的研究提出了高铁隧道工程精益化建设实现原理，突破了BIM与物联网、三维扫描、超前地质预报和隧道围岩量测等核心技术融合难题，很好地解决了高铁隧道工程建设管理信息技术集成应用难题，并自主研发了基于BIM的隧道工程云服务远程监控中心和现场轻门户管理系统。在京张高铁八达岭隧道和正盘台隧道等项目中的应用实践证明，该系统满足了现场信息化和精细化实际管理的要求，使各参建单位能够及时、准确地获取施工信息，使现场施工进度更可控、质量更有保障、安全风险主动预防，有效地提高了各参建单位协同作业效率，达到了精益化建设管理目标。
参考文献：
[1]钱七虎.隧道工程建设地质预报及信息化技术的主要进展及发展方向[J].隧道建设，2017，37（3）：251-263.
论文作者:李喜锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：隧道论文; 围岩论文; 工程论文; 精益论文; 地质论文; 作业论文; 模型论文; 《基层建设》2019年第15期论文;