復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路 智能建造技術(shù)應(yīng)用

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路

智能建造技術(shù)應(yīng)用

魏新元，解亞龍，王萬齊，鮑榴，劉紅峰，智鵬

122232

2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京100081；

3.北京經(jīng)緯信息技術(shù)有限公司，北京100081）

（1.川藏鐵路有限公司，四川成都610043；

摘要：結(jié)合復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路工程特點(diǎn)，提出智能建造技術(shù)工程化應(yīng)用總體目標(biāo)，設(shè)計(jì)智能

建造管理平臺(tái)的功能和技術(shù)架構(gòu)，在開工前置條件、建造執(zhí)行管控、竣工驗(yàn)收及配套保障等方

面提供智能化管理。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)咨詢和征地拆遷等信息化管理；在人員、機(jī)

械、材料、環(huán)境、臨時(shí)工程和工程本體等方面實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化管控，并結(jié)合隧道、橋梁等典型工

程，提出翔實(shí)的數(shù)字化施工管理手段；在應(yīng)急救援、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整、監(jiān)理新模式、中心試驗(yàn)室

信息化、網(wǎng)絡(luò)安全和通信保障等方面，建立工程化實(shí)施的配套保障措施。該應(yīng)用可為復(fù)雜艱險(xiǎn)

山區(qū)鐵路的施工管理提供整體解決方案和指導(dǎo)意見。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路；智能建造；鐵路工程管理平臺(tái)；監(jiān)理模式；中心試驗(yàn)室；信息化；

應(yīng)急保障

中圖分類號(hào)：U215；TP39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-683X（2021）04-0009-11

DOI：

10.19549/.1001-683x.2021.04.009

0引言

隨著我國(guó)西部大開發(fā)和“一帶一路”倡議的實(shí)施，

惡劣、生態(tài)環(huán)境脆弱，該地區(qū)鐵路項(xiàng)目具有橋隧比高、

長(zhǎng)大隧道多、大跨度橋梁多等工程特點(diǎn)，面臨施工環(huán)

境惡劣、安全風(fēng)險(xiǎn)多、建設(shè)周期長(zhǎng)、建造難度大等挑

戰(zhàn)，傳統(tǒng)勞動(dòng)密集型施工作業(yè)難以適應(yīng)工程建設(shè)需要，

亟需系統(tǒng)總結(jié)并運(yùn)用智能建造最新成果，破解建設(shè)管

理難題、提升管理效能。

越來越多的西部山區(qū)鐵路建設(shè)不斷開啟。復(fù)雜艱險(xiǎn)山

區(qū)自然地理環(huán)境特殊、地質(zhì)條件復(fù)雜多樣、氣候條件

基金項(xiàng)目：

中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目

（P2019G003）

第一作者：

魏新元（1982—），男，高級(jí)工程師。

1系統(tǒng)架構(gòu)

結(jié)合復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路的工程特點(diǎn)和管理需求，

E-mail：***************

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對(duì)長(zhǎng)大隧道、大跨度橋梁施工開展工程建設(shè)信息化應(yīng)工程本體、臨時(shí)工程等方面開展數(shù)字化應(yīng)用，搭建智能

用，通過構(gòu)建智能建造管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)前期勘察設(shè)計(jì)建造執(zhí)行系統(tǒng)，為工程進(jìn)度、安全、質(zhì)量、環(huán)保、投資

進(jìn)度和成果管理、中期施工智能化管控、后期質(zhì)檢驗(yàn)等提供有效管理手段；構(gòu)建靜態(tài)驗(yàn)收、動(dòng)態(tài)驗(yàn)收、竣工

收全過程的數(shù)字化應(yīng)用，為打造精品鐵路工程保駕護(hù)交付等系統(tǒng)，為建設(shè)運(yùn)維一體化應(yīng)用預(yù)留技術(shù)條件。

航。具體目標(biāo)如下：（3）結(jié)合長(zhǎng)大隧道、大跨度橋梁的地質(zhì)情況、施

（1）圍繞全生命周期管理要求，建立智能建造管工工藝和工序特點(diǎn)，構(gòu)建有針對(duì)性的信息化系統(tǒng)，確

理平臺(tái)，從開工前置條件、建造執(zhí)行管控、竣工驗(yàn)收保橋梁、隧道等重難點(diǎn)工程安全有序施工。

和配套保障等關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展應(yīng)用，提出平臺(tái)總體功能（4）從驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整、監(jiān)理新模式、通信保障、

架構(gòu)，搭建一體化管控平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)急救援、中心試驗(yàn)室信息化等方面提出

（2）實(shí)現(xiàn)開工前置條件的信息化管理，為高質(zhì)量、配套保障建議，確保智能建造順利開展。

高起點(diǎn)開工提供技術(shù)保障；從人員、機(jī)械、材料、環(huán)境、智能建造管理平臺(tái)總體功能架構(gòu)見圖1。

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用魏新元等

圖1智能建造管理平臺(tái)總體功能架構(gòu)

智能建造管理平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)共分為5層，從下至上（3）設(shè)施層/云平臺(tái)。主要為云計(jì)算、云存儲(chǔ)、負(fù)

依次為：載均衡、網(wǎng)絡(luò)安全、監(jiān)控運(yùn)維等技術(shù)。

（1）感知層。主要通過傳感器、身份標(biāo)識(shí)、北斗、（4）基礎(chǔ)服務(wù)層。主要包括統(tǒng)一的基礎(chǔ)編碼、搜

視頻監(jiān)控、光學(xué)測(cè)量等技術(shù)感知現(xiàn)場(chǎng)工程動(dòng)態(tài)。索引擎、GIS、BIM等平臺(tái)性的服務(wù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。主要通過有線網(wǎng)、VPN、4G/5G、超（5）應(yīng)用層。主要為各類具體應(yīng)用。

級(jí)Wi-Fi、藍(lán)牙等技術(shù)實(shí)現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)接入和匯集。智能建造管理平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)見圖2。

圖2智能建造管理平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

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復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用魏新元等

2開工前置條件

對(duì)于開工前置條件，通過構(gòu)建以下系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地

質(zhì)勘察（簡(jiǎn)稱地勘）、設(shè)計(jì)管理和征地拆遷等活動(dòng)的信

息化管理：

（1）地勘管理系統(tǒng)。用于加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指揮部對(duì)地勘

工作的現(xiàn)場(chǎng)管控，實(shí)現(xiàn)地勘成果的數(shù)字化管理。圍繞

地勘工作大綱，完成勘察進(jìn)度上報(bào)、監(jiān)理單位簽認(rèn)與

審核、地勘報(bào)表在線匯總統(tǒng)計(jì)等工作，實(shí)現(xiàn)建設(shè)、地

勘、監(jiān)理單位的在線協(xié)同。依據(jù)《鐵路工程地質(zhì)勘察

規(guī)范》相關(guān)要求，匯總深孔的巖性、強(qiáng)度、地應(yīng)力、

地溫、涌水量等多項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，以及重金屬、有害氣

體等特殊地質(zhì)數(shù)據(jù)，保存巖心圖片影像資料，形成

管理。

（2）設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)。包括施工圖審核、設(shè)計(jì)成果

管理、設(shè)計(jì)配合、設(shè)計(jì)變更等管理子系統(tǒng)。其中，施

工圖審核管理系統(tǒng)提供供圖計(jì)劃管理、審核咨詢意見

在線提交、審核意見落實(shí)整改、審核過程記錄等功能，

并集成視頻會(huì)議功能，為施工圖的遠(yuǎn)程會(huì)審、現(xiàn)場(chǎng)交

底提供支持；設(shè)計(jì)成果管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的結(jié)構(gòu)

化交付管理，為設(shè)計(jì)成果直接輸入平臺(tái)奠定基礎(chǔ)；設(shè)

計(jì)配合管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員對(duì)施工圖復(fù)核意見的在

線回復(fù)和說明，并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)接、設(shè)計(jì)回訪等記錄管

理，用于加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)配合管理工作，協(xié)助解決現(xiàn)場(chǎng)

設(shè)計(jì)技術(shù)問題；設(shè)計(jì)變更管理系統(tǒng)用于加強(qiáng)設(shè)計(jì)變更

和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)變更流程的在線協(xié)同、變

更資料的在線管理以及設(shè)計(jì)成果的多版本比對(duì)管理。

（3）征地拆遷系統(tǒng)。利用GIS地圖實(shí)現(xiàn)對(duì)土地征

用、房屋拆遷、三電遷改的可視化管理

［1］

（見圖3）。

其中，土地征用功能以用地紅線為依據(jù)、以實(shí)際勘測(cè)

的用地界線為參考，對(duì)需要征收的土地進(jìn)行信息化和

可視化管理，對(duì)土地征用面積、征用進(jìn)度、征用類型

進(jìn)行全局性概覽管理；房屋拆遷功能通過對(duì)被拆遷房

屋基本信息的記錄，如房屋樓層、面積、建筑材料等，

并上傳現(xiàn)場(chǎng)采集的照片，使拆遷工作有據(jù)可考、有跡

可循，并且所記錄信息均將作為拆遷補(bǔ)償依據(jù)；三電

遷改功能通過對(duì)遷改信息的標(biāo)繪和統(tǒng)計(jì)，并關(guān)聯(lián)遷改

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方案和圖紙，對(duì)遷改方案進(jìn)行直觀精確地展示。

圖3征地拆遷信息的GIS表達(dá)

3建造執(zhí)行管控

建造執(zhí)行管控的對(duì)象包括人員、機(jī)械、材料、環(huán)

境、工程本體和臨時(shí)工程等，即依靠信息化手段對(duì)項(xiàng)

目管理的主要參與要素進(jìn)行系統(tǒng)化管控。

3.1人員管理

包括人員健康、勞務(wù)用工、勞務(wù)工工資、人員培

訓(xùn)等管理子系統(tǒng)，所有系統(tǒng)均基于同一個(gè)人員基礎(chǔ)數(shù)

據(jù)庫開展不同維度的管理應(yīng)用，具體如下：

（1）人員健康管理系統(tǒng)。建立鐵路工程參建單位

人員健康檔案，定期監(jiān)測(cè)體溫、心率、飲酒、血壓等

健康指標(biāo)，定期開展人員體檢，建立人員體檢臺(tái)賬，

開展高原病等衛(wèi)生健康知識(shí)培訓(xùn)，并將培訓(xùn)記錄進(jìn)行

實(shí)名制關(guān)聯(lián)，形成“一人一卡”“一人一檔”的數(shù)字健

康履歷。

（2）勞務(wù)用工管理系統(tǒng)。輔助施工單位進(jìn)行勞務(wù)

人員管理，通過人員電子檔案、工資管理、考勤管理、

勞務(wù)公司管理等功能，為日常檢查和糾紛調(diào)解提供憑

證，并保障農(nóng)民工權(quán)益、穩(wěn)定施工隊(duì)伍。

（3）勞務(wù)工工資管理系統(tǒng)。以實(shí)名制及工資分賬

管理為業(yè)務(wù)主線，建立多部門共用的監(jiān)管平臺(tái)，規(guī)范

工人工資支付行為，預(yù)防和解決施工企業(yè)拖欠、克扣

工人工資問題，健全鐵路工程領(lǐng)域信用體系，規(guī)范勞

動(dòng)用工管理，構(gòu)建和諧的勞動(dòng)關(guān)系。

（4）人員培訓(xùn)管理系統(tǒng)。建立安全管理人員和特

種作業(yè)人員登記、培訓(xùn)、考試和上崗作業(yè)的在線審批

-11-

“一孔一檔”數(shù)字化檔案資料，實(shí)現(xiàn)地勘成果數(shù)字化

流程，在線上開展安全培訓(xùn)考核、安全技術(shù)交底，實(shí)

現(xiàn)人員執(zhí)業(yè)情況的評(píng)價(jià)，與勞務(wù)用工管理系統(tǒng)配合使

用，作為安全教育培訓(xùn)平臺(tái)和工藝工法的移動(dòng)課堂，

支持培訓(xùn)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)、考試成績(jī)統(tǒng)計(jì)等功能。

3.2機(jī)械管理

實(shí)現(xiàn)施工機(jī)械的在線監(jiān)控與管理，包括大型施工

裝備管理、鉆爆法隧道機(jī)械化施工監(jiān)測(cè)和TBM施工監(jiān)

控等子系統(tǒng)：

（1）大型施工裝備管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)支梁運(yùn)架設(shè)

備、大跨度橋梁大型施工裝備（如塔吊、架梁吊機(jī)、

纜載吊機(jī)、轉(zhuǎn)體球鉸等）基本信息、運(yùn)行軌跡、工作

性能的信息化管理。

（2）鉆爆法隧道機(jī)械化施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過對(duì)開

挖、支護(hù)、襯砌、防排水等環(huán)節(jié)配套的大型機(jī)械化施

工裝備進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)改造和接入，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程數(shù)據(jù)的

自動(dòng)采集和施工自動(dòng)評(píng)價(jià)。

（3）TBM施工監(jiān)控系統(tǒng)。針對(duì)隧道TBM施工過程

受地質(zhì)和環(huán)境影響大、安全風(fēng)險(xiǎn)高和施工進(jìn)度難以把

控等難題，高頻次采集TBM各子系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)，對(duì)

TBM工作狀態(tài)、軸力、扭矩、掘進(jìn)速度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)

時(shí)監(jiān)控，通過對(duì)TBM大數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)評(píng)判TBM軸線

偏差、運(yùn)行效率和健康狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)隧道TBM設(shè)備狀態(tài)

智能監(jiān)控、施工質(zhì)量評(píng)價(jià)判識(shí)、作業(yè)工效指標(biāo)分析、

設(shè)備維修自動(dòng)提醒等功能，并對(duì)前方不良地質(zhì)情況進(jìn)

行提前預(yù)警

［2-3］

。

3.3材料管理

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路沿線存在工業(yè)基礎(chǔ)薄弱、交通

運(yùn)輸能力不足、建筑材料匱乏、電網(wǎng)覆蓋率低、單體

控制性工程多、建設(shè)周期長(zhǎng)等難點(diǎn)，造成物流組織和

材料供應(yīng)成為影響復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路工程最主要的因

素之一。通過構(gòu)建物資管理系統(tǒng)、物料驗(yàn)收系統(tǒng)、機(jī)

制砂監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的信息化管理：

（1）物資管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)物資從采購、招標(biāo)、發(fā)

貨、收貨、試驗(yàn)、檢驗(yàn)、發(fā)放、安裝使用、結(jié)算、驗(yàn)

工計(jì)價(jià)全過程的數(shù)字化管理，面向建設(shè)單位、施工單

位、監(jiān)理單位、供應(yīng)商等用戶，提供統(tǒng)一編碼的物資

分類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、綜合決策的統(tǒng)計(jì)看板、物資的全過程

追溯等。

-12-

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用魏新元等

（2）物料驗(yàn)收系統(tǒng)。通過硬件防作弊、實(shí)時(shí)動(dòng)作

圖像抓拍、全程視頻監(jiān)控等技術(shù)，杜絕項(xiàng)目供應(yīng)商缺

斤少兩、規(guī)范項(xiàng)目收發(fā)料過程、減少項(xiàng)目物資過磅員

工作量、減少項(xiàng)目物資重復(fù)做賬、堵塞物料驗(yàn)收環(huán)節(jié)

管理漏洞、避免材料進(jìn)場(chǎng)便損失、規(guī)范項(xiàng)目物資管理

等。系統(tǒng)功能包括供應(yīng)商供貨合格分析、車輛供貨合

格分析、單車料標(biāo)準(zhǔn)偏差分析、自動(dòng)預(yù)警提示、遠(yuǎn)程

監(jiān)控與分析等。

（3）機(jī)制砂監(jiān)控系統(tǒng)。通過傳感器實(shí)時(shí)獲取機(jī)制

砂的級(jí)配和產(chǎn)量，利用自動(dòng)取樣器和影像識(shí)別技術(shù)，

快速判斷機(jī)制砂級(jí)配，并將結(jié)果反饋給生產(chǎn)管理系統(tǒng)

進(jìn)行生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢、曲線展示、

報(bào)表輸出和短信預(yù)警功能，確保機(jī)制砂生產(chǎn)過程可控、

質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

3.4環(huán)境管理

包括生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警

系統(tǒng)和地震預(yù)警系統(tǒng)：

（1）生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。結(jié)合工程實(shí)際，從

環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)估、生態(tài)環(huán)境影響

分析、渣土智能監(jiān)控、施工泥漿管理、隧道作業(yè)環(huán)境

等方面實(shí)施信息化管理。通過信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵

路建設(shè)期環(huán)境污染因素和生態(tài)影響因素?cái)?shù)據(jù)的自動(dòng)采

集；對(duì)施工污廢水、揚(yáng)塵、噪聲等環(huán)境因素，以及隧

道棄土棄渣、TBM施工泥漿、隧道作業(yè)環(huán)境等進(jìn)行實(shí)

時(shí)監(jiān)控；對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行綜合分析評(píng)

估。按照分級(jí)響應(yīng)建立問題閉環(huán)管理機(jī)制，進(jìn)行環(huán)境

閾值預(yù)警降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，通過綜合分析判定生態(tài)影響

程度，全面減緩鐵路建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，確保項(xiàng)

目建設(shè)合法合規(guī)、環(huán)境影響自主可控。

（2）地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。特殊氣候條件、地

震活動(dòng)及工程活動(dòng)造成地質(zhì)應(yīng)力狀態(tài)改變，成為地質(zhì)

災(zāi)害的誘發(fā)因素。為了有效降低地質(zhì)災(zāi)害影響，一方

面要通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做好地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)；另一方面要通

過BIM模型動(dòng)態(tài)模擬施工過程并進(jìn)行應(yīng)力檢算，對(duì)受

力薄弱點(diǎn)進(jìn)行預(yù)加固處理。地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采

用“永臨結(jié)合”的空天地一體化監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，針對(duì)

鐵路沿線地質(zhì)災(zāi)害隱患“點(diǎn)多面廣”的情況，構(gòu)建基

于衛(wèi)星SAR遙感數(shù)據(jù)的區(qū)域性地理信息模型庫，篩選

CHINARAILWAY2021/04

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用魏新元等

道壓漿系統(tǒng)。

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控重點(diǎn)區(qū)段，通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘、無人機(jī)

件、地形地貌等信息，在工點(diǎn)、營(yíng)地、大臨設(shè)施所在

區(qū)域布設(shè)自動(dòng)化采集單元，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵致災(zāi)參量，

評(píng)估災(zāi)害規(guī)模及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并及時(shí)預(yù)警。

（3）地震預(yù)警系統(tǒng)。針對(duì)復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)地形地貌

復(fù)雜，斷裂帶數(shù)量多、分布廣，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)等情況，

采用斷裂帶烈度儀臺(tái)站與工點(diǎn)P波臺(tái)站相結(jié)合的方式預(yù)

警。地震發(fā)生時(shí)，臺(tái)站設(shè)備將地震波數(shù)據(jù)以無線方式

傳輸至監(jiān)測(cè)中心平臺(tái)進(jìn)行綜合處理判別，計(jì)算各施工

區(qū)域影響程度，并將報(bào)警信息傳輸至各終端

［4-5］

。

LiDAR與航攝技術(shù)，全面收集監(jiān)控重點(diǎn)區(qū)段的地質(zhì)條

3.5.1通用信息系統(tǒng)

通用信息系統(tǒng)包括施工日志、檢驗(yàn)批、工程資料、

施組等管理模塊，以新研發(fā)的工序報(bào)檢系統(tǒng)為例進(jìn)行

說明。

工序報(bào)檢系統(tǒng)通過平臺(tái)對(duì)所有構(gòu)件進(jìn)行工序設(shè)定，

質(zhì)量員對(duì)工序自檢；檢驗(yàn)合格后通過移動(dòng)端上傳證明

材料和影像資料，提請(qǐng)監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)檢查；監(jiān)理檢查后可

選擇通過或整改再報(bào)，并反饋整改要求；整改完畢后

再次提報(bào)，直至問題閉環(huán)。系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)“一次報(bào)檢通過

率”，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞至電子施工日志和監(jiān)理日志，

報(bào)檢效率顯著提升。

3.5工程本體管理

主要分為通用性系統(tǒng)和專業(yè)性系統(tǒng)：

（1）通用性系統(tǒng)。雖然工程本體的專業(yè)和工序不

同，但由于管理程序、作業(yè)過程、技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式類似，

可設(shè)計(jì)為一個(gè)系統(tǒng)覆蓋多個(gè)專業(yè)和工序。如檢驗(yàn)項(xiàng)目

不同，但報(bào)檢程序類似的檢驗(yàn)批系統(tǒng)。

（2）專業(yè)性系統(tǒng)。為解決某個(gè)專業(yè)、某個(gè)工序的

自動(dòng)感知和效率提升而單獨(dú)設(shè)置的系統(tǒng)。如預(yù)應(yīng)力管

3.5.2隧道工程

隧道工程施工常表現(xiàn)為開挖、初支、仰拱、二次襯

砌等工序的循環(huán)，依據(jù)隧道工作面，將隧道劃分為超前

支護(hù)、開挖、初期支護(hù)、二次襯砌等區(qū)段

［6-7］

。基于施

工工序，構(gòu)建隧道工程信息化系統(tǒng)，其部分子系統(tǒng)僅支

持一個(gè)工序，部分子系統(tǒng)可支持多個(gè)工序甚至全工序覆

蓋。該系統(tǒng)在各區(qū)段的具體功能如下（見圖4）：

圖4隧道工程信息化系統(tǒng)功能架構(gòu)示意圖

（1）超前支護(hù)區(qū)段。針對(duì)掌子面前方地質(zhì)情況進(jìn)據(jù)采集、上傳、結(jié)果分析、預(yù)警、提醒、展示等功能。

行探測(cè)和預(yù)報(bào)，常用的為超前地質(zhì)預(yù)報(bào)管理系統(tǒng)。系通過系統(tǒng)客戶端及時(shí)上傳預(yù)報(bào)成果，為線路、標(biāo)段、

統(tǒng)將物探法、鉆探法、掌子面素描、洞身素描、地表工區(qū)和工點(diǎn)（施工掌子面）等4個(gè)層級(jí)提供信息化

補(bǔ)充調(diào)查取得的地質(zhì)預(yù)報(bào)成果進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)管理。

CHINARAILWAY2021/04

-13-

（2）開挖區(qū)段。包括火工品管理、超欠挖分析和

有毒有害氣體監(jiān)測(cè)等子系統(tǒng)。

輛管理、火工品消耗管理等功能，實(shí)現(xiàn)火工品“存、

①火工品管理系統(tǒng)。包括人員資質(zhì)管理、運(yùn)輸車

領(lǐng)、用”等流程管理，實(shí)現(xiàn)特種運(yùn)輸車輛軌跡跟蹤，

對(duì)不規(guī)范行為進(jìn)行過程記錄和自動(dòng)判識(shí)，自動(dòng)匯總各

項(xiàng)統(tǒng)計(jì)信息，給現(xiàn)場(chǎng)管理提供抓手，實(shí)現(xiàn)爆破管理規(guī)

范化、信息化，提升火工品安全監(jiān)管水平。

斷面，應(yīng)用采集終端軟件比對(duì)計(jì)算隧道開挖斷面與設(shè)

②超欠挖分析系統(tǒng)。通過三維激光掃描隧道開挖

計(jì)斷面的偏差和超欠挖方量，推算開挖平整度，自動(dòng)

上傳分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)隧道施工超、欠挖問題的閉環(huán)管

理，并為后續(xù)灌漿監(jiān)測(cè)、脫空檢測(cè)、混凝土實(shí)際使用

方量核算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

集箱、終端監(jiān)測(cè)裝置組成。系統(tǒng)接收現(xiàn)場(chǎng)采集器的

③有毒有害氣體檢測(cè)系統(tǒng)。由現(xiàn)場(chǎng)級(jí)工作站、采

度、氧氣濃度等，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電閉鎖、瓦電閉鎖和濃度超

CO、SO

24

、CH濃度數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有毒有害氣體濃

限報(bào)警，提升施工安全監(jiān)控水平。

（3）初期支護(hù)區(qū)段。應(yīng)用圍巖監(jiān)控量測(cè)系統(tǒng)，對(duì)

地表沉降、拱頂下沉、周邊收斂等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，

實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道開挖斷面變形速率超標(biāo)和累計(jì)變形量超標(biāo)

的雙控報(bào)警，按紅色、黃色2級(jí)預(yù)警管理，自動(dòng)發(fā)送超

標(biāo)報(bào)警短信，按流程實(shí)現(xiàn)報(bào)警閉環(huán)處置，自動(dòng)繪制隧

道測(cè)點(diǎn)變形趨勢(shì)曲線，降低隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)，提升

風(fēng)險(xiǎn)管控能力。

（4）二次襯砌區(qū)段。包括二次襯砌防脫空自動(dòng)報(bào)

警、襯砌質(zhì)量檢測(cè)等子系統(tǒng)。

拱頂混凝土澆筑，通過混凝土與電路接觸導(dǎo)電，觸發(fā)

①二次襯砌防脫空自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

對(duì)應(yīng)按鈕的聲光系統(tǒng)，發(fā)送注滿信號(hào)，更直觀地提示

現(xiàn)場(chǎng)操作人員注意混凝土澆筑高度，檢測(cè)襯砌脫空，

確保混凝土灌注飽滿密實(shí)。

速采集隧道表面圖像，清晰獲取襯砌表面缺陷、隧道

②襯砌質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。通過三維實(shí)景建模技術(shù)快

附屬設(shè)施及結(jié)構(gòu)特征，自動(dòng)識(shí)別襯砌裂縫，自動(dòng)計(jì)算

裂縫里程、位置等空間信息以及長(zhǎng)度、寬度等幾何特

征，針對(duì)新建隧道的初始病害普查，建立隧道“零點(diǎn)

-14-

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用魏新元等

狀態(tài)”的數(shù)字檔案。隧道三維實(shí)景模型示意見圖5。

圖5隧道三維實(shí)景模型示意圖

（5）多工序聯(lián)合施工管理。主要包括隧道動(dòng)態(tài)管

理和隧道施工專家咨詢等子系統(tǒng)。

巖動(dòng)態(tài)變化，不同圍巖采用不同的開挖、支護(hù)方式，

①隧道動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)。隧道施工過程中，隨著圍

導(dǎo)致施工組織持續(xù)動(dòng)態(tài)調(diào)整。基于BIM技術(shù)的隧道動(dòng)

態(tài)管理系統(tǒng)，可根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和掌子面揭示的圍

巖類型，用預(yù)制族庫實(shí)現(xiàn)參數(shù)化模型調(diào)整，實(shí)現(xiàn)施工

狀態(tài)的真實(shí)表達(dá)，為隧道施工組織動(dòng)態(tài)變化提供施工

建議和形象化的管理手段，生成模型可轉(zhuǎn)入應(yīng)力計(jì)算

軟件，提供力學(xué)分析結(jié)果，避免和降低施工的不可預(yù)

見性，提高隧道安全施工水平。

工法庫、專家知識(shí)庫，分析圍巖信息工程評(píng)價(jià)及超前

②隧道施工專家咨詢系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過構(gòu)建工藝

地質(zhì)預(yù)報(bào)信息，自動(dòng)完成施工預(yù)案及相匹配的工藝

工法。

3.5.3橋梁工程

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路工程中高墩大跨橋梁數(shù)量較多。

以某大跨度懸索橋?yàn)槔摌蛭挥谏钋袓{谷，存在不

良地質(zhì)，易發(fā)生危巖、落石和庫岸崩塌等風(fēng)險(xiǎn)，晝夜

溫差大，其主要工程有：邊坡防護(hù)、主塔及基礎(chǔ)、主

索鞍及散索鞍、主纜、吊索和索夾、加勁梁、錨錠、

主纜錨固系統(tǒng)、橋臺(tái)等。

依據(jù)重點(diǎn)工序和工程特點(diǎn)，主要針對(duì)以下7個(gè)方面

設(shè)計(jì)數(shù)字化管控方案：

（1）邊坡防護(hù)。

依據(jù)工程特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)勘察實(shí)際情況，對(duì)高陡邊坡

開展巖體結(jié)構(gòu)面穩(wěn)定性及變形失穩(wěn)分析評(píng)價(jià)，建立邊

坡有限元模型，探索其在重力、雨水、施工擾動(dòng)等因

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復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用魏新元等

素影響下的破壞形式，并模擬不同加固方案，進(jìn)行橫

向?qū)Ρ群蛿?shù)據(jù)分析，形成最終方案。在施工期間，對(duì)

邊坡進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，建立監(jiān)測(cè)坡面、監(jiān)測(cè)網(wǎng)和監(jiān)測(cè)系

統(tǒng)，通過定期測(cè)量獲得各變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算位移

變化，開展風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提醒，驗(yàn)證加固方案，保證施工

期邊坡處于整體穩(wěn)定的安全狀態(tài)

［8-9］

。

（2）主塔與基礎(chǔ)。

式框架結(jié)構(gòu)，高度高、截面積大、混凝土裂縫控制要

①樁基施工管理系統(tǒng)。由于主塔為鋼筋混凝土門

求高。主塔采用大直徑群樁基礎(chǔ)，由大功率旋挖鉆機(jī)

逐級(jí)擴(kuò)徑成孔。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)過程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，

完成樁檢數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳、報(bào)檢單在線提報(bào)、靜載試驗(yàn)

遠(yuǎn)程監(jiān)視和預(yù)警，實(shí)現(xiàn)樁檢數(shù)據(jù)回溯。

大體積混凝土內(nèi)埋設(shè)溫度傳感裝置，自動(dòng)獲取養(yǎng)護(hù)期

②大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在承臺(tái)、塔身等

間溫度數(shù)據(jù)，生成溫度曲線，實(shí)現(xiàn)溫差超限預(yù)警，自

動(dòng)控制降溫排水閥門。

場(chǎng)，高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)高。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)塔吊運(yùn)行狀

③塔吊智能監(jiān)控系統(tǒng)。主塔處于典型深切峽谷風(fēng)

態(tài)預(yù)警，防止塔吊與山體、邊坡發(fā)生干涉碰撞，并對(duì)

吊鉤進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻動(dòng)態(tài)追蹤，杜絕盲吊。

護(hù)、鋼筋整體吊裝等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主塔快速、安全施工。

④抗風(fēng)液壓爬模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。結(jié)合主塔智能噴淋養(yǎng)

該系統(tǒng)可確保爬模施工安全可靠，監(jiān)測(cè)參數(shù)包括爬模

主體結(jié)構(gòu)受力安全、爬升過程安全、作業(yè)條件安全等。

澆施工，支架為不落地鋼結(jié)構(gòu)支架，為防止因受力不均

⑤應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)。塔柱上下橫梁均為支架法現(xiàn)

導(dǎo)致的塔柱傾斜或扭轉(zhuǎn)，應(yīng)嚴(yán)格控制澆筑層厚，并保證

對(duì)稱澆筑。該系統(tǒng)可在線監(jiān)測(cè)支架體系控制截面的受力

狀態(tài)、變形等，掌握其變化規(guī)律，確保施工安全。

（3）隧道錨。

在隧道錨施工中，周邊巖體和錨體共同承受主纜

拉力，其開挖過程中的巖體保護(hù)非常重要

［10-11］

。建立

完整精確的隧道錨BIM模型（見圖6），將模型導(dǎo)入應(yīng)

力計(jì)算軟件，模擬隧道錨開挖、支護(hù)施工過程，對(duì)應(yīng)

力、變形和塑性破壞區(qū)分布情況進(jìn)行分析，形成建議

性的隧道錨施工工序安排和施工注意事項(xiàng)，確保施工

安全

［12-13］

。

CHINARAILWAY2021/04

圖6隧道錨BIM模型示意圖

由于隧道傾角較大，為方便施工機(jī)械設(shè)備的作業(yè)

與運(yùn)輸，沿底板布置2條軌道，分別用于出渣和設(shè)備出

入，為確保施工作業(yè)安全，設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)和應(yīng)急

處理終端，發(fā)生意外時(shí)可進(jìn)行應(yīng)急救援。隧道錨挖掘

機(jī)出入示意見圖7。

圖7隧道錨挖掘機(jī)出入示意圖

為了加強(qiáng)隧道錨施工過程中對(duì)圍巖的三維變形測(cè)

量，將原有圍巖量測(cè)系統(tǒng)改造完善，實(shí)現(xiàn)X、Y、Z3個(gè)

方向的變形監(jiān)測(cè)，確保圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)；由于隧洞

開挖產(chǎn)生的振動(dòng)極易造成觀測(cè)墩移位，要經(jīng)常性復(fù)核

觀測(cè)墩坐標(biāo)和高程，防止測(cè)量放樣偏差。

錨塞體和散索鞍支墩都屬于大體積混凝土施工，

需要進(jìn)行溫控專項(xiàng)設(shè)計(jì)，分層澆筑錨塞體混凝土，合

理選擇分層厚度，優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，同時(shí)采用

混凝土溫控系統(tǒng)，利用溫度監(jiān)測(cè)和冷卻水管進(jìn)行溫度

控制，防止產(chǎn)生溫度裂縫。

錨碇預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)將主纜的巨大索力傳遞給錨

碇，當(dāng)錨塞體分層澆筑完成混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，建議

采用智能預(yù)應(yīng)力設(shè)備進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束張拉。針對(duì)隧道

錨大落差預(yù)應(yīng)力管道壓漿，采用智能壓漿系統(tǒng)，從后

-15-

錨室進(jìn)漿、前錨室出漿，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)漿、返漿流量，

自動(dòng)計(jì)算管道內(nèi)漿液體積和充盈程度，監(jiān)測(cè)灌漿壓力

和穩(wěn)壓時(shí)間等指標(biāo)，確保壓漿施工質(zhì)量

［14-16］

。

（4）主纜架設(shè)。

主纜架設(shè)施工包括主索鞍安裝、散索鞍安裝、牽

引系統(tǒng)安裝、貓道架設(shè)、主纜架設(shè)、緊攬施工和纏絲

施工等工序。主索鞍位于主塔頂（見圖8），為了減輕

鑄造、吊裝及運(yùn)輸質(zhì)量，鞍體縱向分3塊制造，通過塔

吊吊裝至塔頂，用高強(qiáng)度螺栓拼接；散索鞍為滑移支

座式結(jié)構(gòu)，用高強(qiáng)螺栓固定于錨室混凝土前墻。為了

確保螺栓緊固達(dá)到設(shè)計(jì)要求，利用智能扭矩扳手，控

制螺栓連接質(zhì)量。

圖8主索鞍BIM模型

主纜是懸索橋的主要結(jié)構(gòu)組成部分，承載著橋梁

上部結(jié)構(gòu)全部恒載及活載，主纜架設(shè)成型的質(zhì)量關(guān)系

到成橋質(zhì)量，是懸索橋施工的關(guān)鍵工序。由于索股數(shù)

量多，現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)與線形觀測(cè)難度較大，應(yīng)先進(jìn)行基準(zhǔn)

股架設(shè)線形控制。在基準(zhǔn)股架設(shè)過程中，應(yīng)精確監(jiān)測(cè)

并控制其幾何線形，并考慮索股錨固位置、橋塔偏位、

塔頂高程、架設(shè)溫度等因素對(duì)主纜架設(shè)線形的影響。

因此，應(yīng)在夜間溫度穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行基準(zhǔn)股調(diào)整，并連續(xù)

觀測(cè)和記錄對(duì)應(yīng)的跨中高程、氣溫、索股溫度和索鞍

頂點(diǎn)的偏移量

［17-18］

。

（5）索夾與吊索安裝。

懸索橋索夾螺栓張拉軸力精準(zhǔn)控制，采用控制系

統(tǒng)對(duì)纜索吊機(jī)進(jìn)行集成，自動(dòng)監(jiān)測(cè)并傳輸?shù)鯔C(jī)運(yùn)行過

-16-

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用魏新元等

程中的風(fēng)速、起重質(zhì)量、起重速度、高差、牽引速度、

位移差、錨固索力、纜力等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。

針對(duì)橋梁施工中的加勁梁節(jié)段安裝中的焊接和栓接施

工，利用智能扭矩扳手，控制螺栓連接質(zhì)量，通過焊

接檢查，控制焊縫質(zhì)量。索夾安裝前，應(yīng)進(jìn)行索夾的

螺栓緊固試驗(yàn)和抗滑試驗(yàn)，觀察索夾安裝和螺栓軸力

導(dǎo)入時(shí)可能出現(xiàn)的問題，以及螺栓軸力隨時(shí)間的變化

規(guī)律，并測(cè)定索夾和主纜間的摩擦系數(shù)，用于指導(dǎo)施

工。大溫差狀態(tài)下，主纜自然扭轉(zhuǎn)嚴(yán)重，要求索夾定

位精準(zhǔn)；另外，由于二次應(yīng)力的存在，應(yīng)建立扭轉(zhuǎn)監(jiān)

控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，找出主纜扭轉(zhuǎn)規(guī)律，選擇溫度相對(duì)恒定

的時(shí)間進(jìn)行索夾放樣。

（6）鋼梁架設(shè)。

主梁智能吊裝設(shè)備監(jiān)控包括機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)、傳感

器測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)主梁

吊裝過程中的纜索吊系統(tǒng)的主要桿件應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測(cè)、

纜索吊系統(tǒng)行走及纜索吊吊臂狀態(tài)監(jiān)測(cè)、纜索吊系統(tǒng)

控制數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)等，通過無線傳輸張拉數(shù)據(jù)，與平臺(tái)

進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和共享。

鋼桁梁節(jié)段要根據(jù)每節(jié)段加載過程進(jìn)行計(jì)算，利

用連續(xù)剛構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行施工控制，將實(shí)際測(cè)量結(jié)果與計(jì)

算進(jìn)行分析，在確保制造和拼裝誤差的前提下，盡可

能滿足施工過程的數(shù)據(jù)與理論計(jì)算一致，避免產(chǎn)生累

積誤差而無法消除。鋼桁梁架設(shè)分為主跨和邊跨鋼梁

架設(shè)，邊跨鋼梁在支架上拼裝往中跨方向頂推到位，

中跨鋼梁在拼裝場(chǎng)組拼成雙節(jié)間節(jié)段后直接采用纜索

吊從中間向兩邊架設(shè)。

（7）鋼桁梁?jiǎn)卧z查與驗(yàn)收。

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路鋼梁質(zhì)量要求很高。通過鋼梁

智能制造信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鋼梁的駐廠監(jiān)造，基于鋼梁

智能制造生產(chǎn)線（板材智能下料切割生產(chǎn)線、板單元

智能焊接生產(chǎn)線、節(jié)段智能總拼生產(chǎn)線、鋼箱梁智能

涂裝生產(chǎn)線）和車間制造執(zhí)行智能管控系統(tǒng)，建立業(yè)

主、監(jiān)理、施工、鋼梁制造廠家等的多方協(xié)同管理，

及時(shí)處理現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的質(zhì)量問題，保證各工序處于受控

狀態(tài)，維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量體系正常運(yùn)行。

3.6臨時(shí)工程管理

針對(duì)不同類型工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估算，發(fā)現(xiàn)臨時(shí)

CHINARAILWAY2021/04

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用魏新元等

工程和隧道工程是主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。臨時(shí)工程包括臨時(shí)道

路、制梁場(chǎng)、軌道板場(chǎng)、拌合站、構(gòu)配件加工場(chǎng)、隊(duì)

伍駐地、臨時(shí)通信等，所有工程暴露于自然環(huán)境，極

易受到自然災(zāi)害及地質(zhì)災(zāi)害沖擊。應(yīng)將臨時(shí)工程和正

式工程納入一體化管理，減小臨時(shí)工程施工風(fēng)險(xiǎn)

［6］

。

臨時(shí)工程管控主要包括營(yíng)地選址管理和道路施工管理。

（1）臨時(shí)營(yíng)地選址管理。應(yīng)綜合考慮周邊地質(zhì)情

況、營(yíng)地建筑安全、科學(xué)布局營(yíng)地。針對(duì)鐵路滑坡泥

石流自然災(zāi)害頻發(fā)特點(diǎn)，組織參建單位充分開展區(qū)域

調(diào)查，必要時(shí)開展地質(zhì)鉆探，確定區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性，

繞避地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)確定營(yíng)地選址；扎實(shí)開展駐

地建筑專業(yè)設(shè)計(jì)，嚴(yán)格開展地質(zhì)、建筑、安全、環(huán)保

等駐地設(shè)計(jì)文件安全評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)合格方可進(jìn)行建設(shè)。

高陡巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性問題是復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路

建設(shè)中面對(duì)的重要問題。應(yīng)用BIM技術(shù)，建立高陡巖

質(zhì)邊坡周邊的地質(zhì)模型，通過性能分析軟件，計(jì)算位

移量和應(yīng)力，通過應(yīng)力云圖監(jiān)測(cè)應(yīng)力分布和應(yīng)力集中

點(diǎn)（見圖9），確定不同施工工法對(duì)地質(zhì)穩(wěn)定性的影響

程度，合理規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

圖9隧道偏壓時(shí)巖體應(yīng)力計(jì)算分布圖

（2）道路施工管理。結(jié)合GIS空間數(shù)據(jù)、BIM模型

數(shù)據(jù)等管理施工便道、臨時(shí)電力干線、臨時(shí)通信線路

等施工重點(diǎn)區(qū)域，施工期間，應(yīng)用“GIS+BIM”形象地

展示工程進(jìn)度，對(duì)周邊風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行管理和分析；施工

完畢后，形成物資運(yùn)輸、應(yīng)急救援方案編制的基礎(chǔ)數(shù)

據(jù)，為物流組織、車輛軌跡跟蹤，以及司機(jī)導(dǎo)航提供

服務(wù)，提升整體運(yùn)輸效率和應(yīng)急救援效率。

4竣工驗(yàn)收

竣工驗(yàn)收包括靜態(tài)驗(yàn)收、動(dòng)態(tài)驗(yàn)收、竣工交付、

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國(guó)家驗(yàn)收等管理活動(dòng)，傳統(tǒng)手工記錄的驗(yàn)收方式數(shù)據(jù)

量大、統(tǒng)計(jì)效率不高、準(zhǔn)確率低，通過移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行

數(shù)據(jù)錄入和驗(yàn)收，實(shí)時(shí)反饋缺陷問題，并提供現(xiàn)場(chǎng)照

片、工程部位、里程位置等信息，便于真實(shí)準(zhǔn)確了解

驗(yàn)收進(jìn)度、降低驗(yàn)收工作成本、提升作業(yè)管理效率。

5配套保障

5.1驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整

在充分吸納類似工程項(xiàng)目的先進(jìn)理論、方法和相

關(guān)科研成果基礎(chǔ)上，結(jié)合具體鐵路工程的特點(diǎn)和特殊

工藝工法，特別是結(jié)合長(zhǎng)大高風(fēng)險(xiǎn)隧道工藝特點(diǎn)，編

制適用于復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路的施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，在

檢驗(yàn)批系統(tǒng)、工序報(bào)檢等相關(guān)系統(tǒng)中增加驗(yàn)收表格模

板和驗(yàn)收項(xiàng)目，如高地應(yīng)力軟巖大變形、巖爆地層隧

道的預(yù)應(yīng)力錨桿（錨索）、高強(qiáng)鋼筋網(wǎng)、高地溫隧道隔

熱層、防排水材料、混凝土耐高低溫要求，并增加

TBM隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)場(chǎng)、掘進(jìn)、支護(hù)等相關(guān)驗(yàn)收內(nèi)容，

為高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量管理提供支撐。

5.2監(jiān)理新模式

依托智能建造管理平臺(tái)，將現(xiàn)場(chǎng)人工監(jiān)理改為基

于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互協(xié)同的遠(yuǎn)程監(jiān)理，僅在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置少量

專業(yè)人員作為信息化手段的補(bǔ)充和完善，與遠(yuǎn)程監(jiān)理

形成互補(bǔ)。監(jiān)理工程師可將主要精力放在施組、方案、

變更審查等工作內(nèi)容，利用數(shù)字化平臺(tái)相關(guān)功能進(jìn)行

結(jié)果印證、方案審查和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判等，提高監(jiān)理效率。

5.3中心試驗(yàn)室信息化

中心試驗(yàn)室承擔(dān)工地試驗(yàn)室、中心試驗(yàn)室的職能，

接受監(jiān)督局、監(jiān)督站、建設(shè)單位、施工單位等用戶的

委托試驗(yàn)和檢測(cè)任務(wù)。為提高智能化管理水平，構(gòu)建

中心試驗(yàn)室信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)檢測(cè)的在線委

托申請(qǐng)、流程辦理和試驗(yàn)結(jié)論查詢，對(duì)于能自動(dòng)采集

數(shù)據(jù)的試驗(yàn)，如溫度、濕度、稱重、力學(xué)等，通過試

驗(yàn)儀器網(wǎng)絡(luò)化改造、終端采集程序適配，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)

據(jù)自動(dòng)采集，試驗(yàn)記錄自動(dòng)生成、試驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)計(jì)算

和試驗(yàn)資料電子化管理等功能。

山區(qū)鐵路的配套工程，為BIM模型快速加載傳輸、現(xiàn)

場(chǎng)視頻快速傳輸與預(yù)警、遠(yuǎn)程旁站監(jiān)理、海量監(jiān)測(cè)數(shù)

據(jù)共享與分析、應(yīng)急救援指揮等提供通信保障。

5.5網(wǎng)絡(luò)安全

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路需要應(yīng)用更廣泛、更全面的信息

化平臺(tái)，其網(wǎng)絡(luò)安全面臨更具挑戰(zhàn)性的威脅，網(wǎng)絡(luò)安全

防護(hù)更加重要。要按照“等保2.0”相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)

全通信網(wǎng)絡(luò)、安全區(qū)域邊界、安全計(jì)算環(huán)境和安全管理

中心等方面進(jìn)行安全補(bǔ)強(qiáng)規(guī)劃與建設(shè)，確保“網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

合規(guī)、安全防護(hù)到位”，為智能建造提供有力保障。

5.6應(yīng)急救援

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路建設(shè)面臨“地質(zhì)災(zāi)害、工程艱

巨”兩大挑戰(zhàn)，建設(shè)單位應(yīng)聯(lián)合當(dāng)?shù)叵馈⑨t(yī)療機(jī)構(gòu)

建立統(tǒng)一的應(yīng)急救援指揮體系；各參建單位制定完整

應(yīng)急預(yù)案，利用VR等技術(shù)開展常態(tài)化應(yīng)急模擬和演

練，確保相關(guān)人員面臨突發(fā)情況能順利執(zhí)行預(yù)案；各

單位應(yīng)配置一定醫(yī)療物資和醫(yī)務(wù)人員，加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害

系統(tǒng)和應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)建設(shè)，確保視頻、網(wǎng)絡(luò)、電

話、北斗等多通道、多方式實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)高效的應(yīng)

急處置和協(xié)同應(yīng)急指揮。

6結(jié)論

（1）結(jié)合復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)智能

建造管理平臺(tái)的功能和技術(shù)架構(gòu)，提出智能建造目標(biāo)，

從開工前置條件、建造執(zhí)行管控、配套保障等方面提

出智能化信息化手段，其中建造執(zhí)行部分從人員、機(jī)

械、材料、環(huán)境、臨時(shí)工程和工程本體等方面提出針

對(duì)性的信息化系統(tǒng)，并分別對(duì)功能組成和實(shí)現(xiàn)思路進(jìn)

行描述，提出針對(duì)性的智能建造系統(tǒng)及方法，滿足建

設(shè)管理和施工管理要求。

（2）在工程本體智能化管理方面，結(jié)合橋梁、隧

道專業(yè)的工程特點(diǎn)和難點(diǎn)，針對(duì)長(zhǎng)大隧道工程和典型

懸索橋的工序、工藝以及施工過程提出翔實(shí)的智能化

管理手段，為復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能管控提供精細(xì)化

的解決方案。

（3）為保障智能建造的順利執(zhí)行，分別從應(yīng)急救

援、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整、監(jiān)理新模式、中心試驗(yàn)室信息化、

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復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用魏新元等

網(wǎng)絡(luò)安全和通信保障等方面提出工程化實(shí)施的保障建

議和措施。

參考文獻(xiàn)

［1］盧永華.深圳市征地拆遷信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)

現(xiàn)［J］.測(cè)繪地理信息，2010，35（6）：23-24.

［2］謝成濤，趙海雷.高黎貢山鐵路隧道彩云號(hào)TBM的

創(chuàng)新性設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.隧道建設(shè)（中英文），2019，

39（7）：1201-1208.

［3］鄧銘江，譚忠盛.超特長(zhǎng)隧洞集群TBM試掘進(jìn)階段

存在的問題與施工技術(shù)發(fā)展方向［J］.現(xiàn)代隧道技

術(shù)，2019（5）：1-12.

［4］劉志明.高速鐵路地震預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與優(yōu)化［J］.

鐵道通信信號(hào)，2019，55（S1）：171-175.

［5］張志方.我國(guó)高速鐵路地震預(yù)警技術(shù)的創(chuàng)新與思

考［J］.中國(guó)鐵路，2014（6）：24-27.

［6］LUChunfang，CAIChaoxun.Challengesandcountermea?

［7］王志堅(jiān).鄭萬高鐵隧道大斷面機(jī)械化施工關(guān)鍵技

Railwayproject［J］.Engineering，2019，5（5）：49-61.

suresforconstructionsafetyduringtheSichuan-Tibet

術(shù)研究［J］.隧道建設(shè)（中英文），2018，38（8）：7-20.

［8］郭永福.隧道穿越崩塌高風(fēng)險(xiǎn)高陡邊坡的穩(wěn)定性

分析［J］.鐵道建筑，2014（5）：79-81.

［9］付軍鋒，劉立，陳帆，等.

高陡邊坡的監(jiān)測(cè)與穩(wěn)定性

分析［J］.西華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，

［10］鄭朝林，尹小濤，王東英，等.金沙江大橋隧道式

29（1）：107-110.

錨碇的安全評(píng)價(jià)［J］.交通科學(xué)與工程，2018，

［11］楊斐，王坤，丁亞輝.金安金沙江大橋隧道式錨碇

34（4）：38-45.

開挖施工測(cè)量及監(jiān)控方法［J］.建筑技術(shù)開發(fā)，

［12］江南，馮君.鐵路懸索橋大噸位隧道錨承載性能

2019，46（2）：114-115.

分析［J］.鐵道學(xué)報(bào)，2013，35（8）：92-97.

［13］門永斌，彭運(yùn)動(dòng)，范安軍.瀘定大渡河大橋隧道錨

計(jì)算分析［J］.西南公路，2018（4）：2-6.

［14］相龍，楊斐，丁亞輝.金安金沙江大橋索塔施工測(cè)

量［J］.綠色環(huán)保建材，2018，141（11）：163.

［15］于海力，余劍，張永康，等.江津中渡長(zhǎng)江大橋隧

道式錨碇大落差預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工技術(shù)［J］.施

工技術(shù)，2016（24）：29-31.

［16］汪學(xué)省，咼佳，宣世艷，等.江津中渡長(zhǎng)江大橋南

錨碇預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，

CHINARAILWAY2021/04

“統(tǒng)一規(guī)劃、重點(diǎn)明確、合理建設(shè)”的基本原則，在安

復(fù)雜艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路智能建造技術(shù)應(yīng)用魏新元等

施工中的綜合應(yīng)用［J］.上海鐵道科技，2018（3）：

［17］李迎九.千米跨度高速鐵路懸索橋建造技術(shù)現(xiàn)狀

與展望［J］.中國(guó)鐵路，2019（9）：1-8.

［18］李冰.4D-BIM技術(shù)在千米跨度公鐵兩用懸索橋

2016（24）：24-25，48.

94-97.

責(zé)任編輯苑曉蒙

收稿日期2020-07-23

WEIXinyuan,XIEYalong,WANGWanqi,BAOLiu,LIUHongfeng,ZHIPeng

122232

(1.Sichuan-TibetRailwayCoLtd,ChengduSichuan610043,China;

2.InstituteofComputingTechnology,ChinaAcademyofRailwaySciencesCorporationLimited,Beijing100081,China;

3.BeijingJingweiInformationTechnologyCoLtd,Beijing100081,China)

Abstract:

Badonthecharacteristicsoftherailwayengineeringinthecomplexandchallengingmountainous

areas,thispaperputsforwardtheoverallobjectiveofengineeringapplicationofintelligentconstruction

technology,designsthefunctionandtechnicalarchitectureofintelligentconstructionmanagementplatform,and

providesintelligentmanagementintermsofpreconditionsforcommencement,constructionimplementation

managementandcontrol,completionacceptanceandsupportingguarantee,etc.Theplatformsupportsinformation

managementsuchasgeologicalsurvey,designconsultation,landacquisitionandrelocation,realizessystematic

managementandcontrolinpersonnel,machinery,materials,environment,temporaryworksandmainworks,and

proposdetaileddigitalconstructionmanagementmeansincombinationwithtypicalworkssuchastunnelsand

bridges;supportingguaranteemeasuresforengineeringimplementationareestablishedintheaspectsof

emergencyrescue,revisionofacceptancestandard,newsupervisionmode,centrallaboratoryinformatization,

networkcurityandcommunicationsystem,etc.Theapplicationcanprovideanoverallsolutionandguidance

fortheconstructionmanagementoftherailwaysinthecomplexandchallengingmountainareas.

Keywords:

railwaysinthecomplexandchallengingmountainareas;intelligentconstruction;railway

engineeringmanagementplatform;supervisionmode;centrallaboratory;ITapplication;emergencysupport

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