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摘要:總結盾構施工標準化管理的一些創新做法，探討了盾構施工標準化管理的實踐與創新，提出盾構施工標準化管理的重點創新方向是將建筑工業化理念和信息化新技術深度融入盾構標準化作業全過程，加快盾構施工設備智能化改造，建設數字化工廠、智慧工地，推進綠色建造，實現盾構施工高質量發展。
關鍵詞:盾構施工;標準化管理;實踐與創新
我國的城市軌道交通建設已進入一個新的快速發展時期，截至2017年底，我國大陸33個城市、161條軌道交通線路投入營運，總運營線路長度達4712km;在建線路228條，總線路長度達5636km。據不完全統計，我國城市軌道交通隧道工程85%以上采用了盾構(或隧道掘進機)施工。目前，市場對建設標準的要求越來越高，必須通過創新驅動實現高質量發展，以技術創新為基石促進管理創新。通過創新將建筑工業化、信息化、綠色施工等理念融入盾構施工標準化，實現盾構構件部品化、作業流程標準化、生產高效化和決策科學化，將有助于推動盾構施工高質量發展。本文通過對盾構施工標準化管理的一些創新做法，探討盾構施工標準化管理的實踐與創新，提出盾構施工標準化管理的重點創新方向是將建筑工業化理念和信息化新技術深度融入盾構標準化作業全過程，加快盾構施工設備智能化改造，建設數字化工廠、智慧工地，推進綠色建造，實現盾構施工高質量發展。
1將建筑工業化理念融入盾構施工，提升施工質量和效率
建筑工業化憑借設計標準化、構件部品化、施工機械化和管理科學化的特征為實現建筑業綠色、高效和可持續發展創造了重要條件［1］?？蓪⒔ㄖI化理念融入盾構施工標準化作業，在盾構管片工廠化預制、臨時設施構件裝配化、施工機械智能化改造等方面進行創新，實施模數化設計和加工制作、標準化作業，以提高構件部品加工質量，降低成本，提升盾構施工效率。
1．1臨時設施規劃設計標準化
城區盾構作業場地通常都比較狹窄，而盾構機和配套設施體積較大，如何合理規劃設計盾構施工場地，將臨時設施構件裝配化以便于安裝、拆除和重復利用，是臨時設施規劃設計應考慮的重點。為此，將盾構作業場區規劃設計標準化，對盾構管片存放、周轉材料存放區等實行標準化布置;創新盾構管片存放支架，設計了專用支架;采用型鋼焊接，與管片接觸面采用橡膠襯墊，以保護管片;管片架與地面采用鋼筋固定，保證支架的穩定性;盾構管片存放支架采用工廠化生產，安裝和拆卸快捷方便，可周轉重復利用，極大提高了支架的利用率。盾構作業場地標準化布置見圖1，盾構管片存放支架見圖2。在盾構隧道內對管線和走行系統作出了一些創新，實現了標準化布設，將“一纖二道三水三電”和走行系統分別設置在盾構隧道兩側，位置固定，提升了盾構隧道內的整潔美觀性(見圖3)。用于固定盾構管線的定型掛鉤、水管抱箍連接式鋼管、鍍鋅鋼板整體沖壓走道板、槽鋼軌枕、管片存放專用支架等均采用模數化設計、工廠化生產、統一標準、集中制作，以降低成本，確保加工質量，提高臨時設施部件的周轉利用率。盾構隧道的電力系統采用扁鐵定型加工掛鉤集中掛設固定;照明燈具采用LED(發光二極管)燈帶，掛于掛鉤最上方，順次再掛設光纖、照明電纜、洞內施工動力電纜、盾構高壓電纜等。盾構排水系統水管采用抱箍連接式鋼管，可分節安裝，方便安拆、堆放和運輸。為便于區分水管用途，水管上涂以不同顏色，其中循環水管為黃色、污水管為暗紅色，表面再配以文字標明用途和水流方向。盾構隧道內走行系統中的走道板采用鍍鋅鋼板整體沖壓成型，反向排孔增加結構剛度，并分塊制作，極大地提升了走道板的防滑、耐用性。布設后的走道板美觀、便于清洗。盾構隧道軌道系統水平運輸采用43kg/m鋼軌，定制槽鋼軌枕;軌枕與軌道采用卡槽連接，限位牢固可靠，免螺栓安拆，安裝和拆卸方便快捷，極大地減輕了維護工作量。
1．2盾構管片工廠化預制
應基于建筑工業化理念構建盾構管片自動化生產線，從場區設計、生產流程、養護、場內試驗、出場等環節，將機械化、自動化、智能化、信息化和綠色理念融入盾構管片生產全過程，實現盾構管片預制的標準化作業，提升盾構管片預制的質量和效率。自動化生產流水線應充分考慮管片預制模具、鋼筋制作、混凝土拌制、管片澆筑線及管片蒸汽養護線的匹配。鋼筋制作采用數控彎曲以提升機械化智能制作水平。管片預制生產線的行走系統(包括驅動、行走及牽引)、蒸汽養護線行走系統(包括驅動、行走及牽引)和橫移系統(含橫移小車、定位裝置)應體現自動化和智能化。混凝土拌制采用脫軌式振動平臺(振動平臺采用專用橡膠減振塊，當模具進入振動平臺時車輪會脫離軌道懸空，振動能量不會影響車輪和模具的使用壽命，模具小車可自行進入振動平臺、自行脫離振動平臺)。預制管片蒸汽養護采用碰撞式蒸養室門和溫控系統。為精確控制蒸養室的溫度，提高蒸汽養護效果，蒸養室采用PID(比例積分微分)控制模式。
1．3提升盾構施工機械化和智能化水平
在常規盾構機械化作業基礎上，通過技術創新，提升了盾構渣土運輸、盾構隧道洞內運輸、泥漿處治等長期制約盾構作業進度的難題。創新應用渣土皮帶機輸送系統，盾構出土實現了機械化、全程自動化控制，極大提升了出渣效率。渣土運輸系統由水平運輸系統和垂直夾帶輸送系統組成，包括水平螺旋輸送機、洞內水平皮帶機、垂直夾帶機、轉載機(橫向皮帶機)等裝置。皮帶機的機尾搭在盾構機臺車上，渣土通過盾構機的皮帶轉運到連續皮帶輸送機上，輸送到始發井，然后通過垂直夾帶輸送機直接傳輸到地面渣土池。在傳統電瓶車出渣模式中，當出渣斗車滿載時，盾構必須停止掘進，待滿載渣土的電瓶車行至道岔處，另一輛空倉的渣土車再開進至出渣口，此時盾構才能繼續推進，這一過程耗時至少要30min。采用渣土皮帶機輸送系統極大地降低了勞動強度和運輸成本，提升了出土效率，提高了盾構長距離掘進速度，較傳統電瓶車出渣模式節省了時間，且更加節能環保。開發應用超級電容車水平運輸系統大幅提高了出渣車的重載大坡道運行的安全性能。超級電容車具有充電速度快、使用壽命長等特點，且在動力、荷載等方面優勢明顯。超級電容出渣車無需配備備用電池，充電時間短，可利用出渣車在隧道井口停歇時間快速充電。推廣應用真空抽漿系統清除盾構泥漿，可提升盾構作業文明施工水平。針對盾構掘進過程中盾構車架及隧道內泥漿特性，研制了一種具有高實用性、高效率的真空抽漿系統，提高了盾構隧道文明施工管理水平。該系統操作簡單、維修方便，替代了傳統意義上的純人工清理。
1．4推進綠色施工實現可持續發展
據統計，在我國，建筑業、制造業和交通行業已成為三大資源消耗大戶，也是污染排放的大戶［2］。通過對盾構施工工藝、技術、模具的優化與持續創新，可提高資源利用率，節能減排，推動綠色施工和可持續發展。通過對超級電容車水平運輸系統、渣土皮帶機輸送系統、泥水分離設備、污水處理等進行改進創新，以及革新傳統施工工藝，對走道板等模具進行裝配化設計、工廠化制作，將綠色施工貫穿盾構施工全過程，踐行綠色發展理念。
2將信息化融入盾構施工，助推盾構施工標準化
信息化以其高知識性、技術性和智能性等特征為盾構作業實現管理規范化、流程標準化、生產高效化和決策科學化創造了有利條件。推動信息化、智能化與盾構傳統施工融合，助推盾構施工標準化，已成為實現盾構施工高質量發展的重要選擇和迫切需要。通過開發應用二維碼技術、多終端物資信息化管理系統、盾構遠程監控大數據管理系統、BIM(建筑信息模型)等信息化技術，搭建盾構施工信息化、智能化管理平臺，以信息化手段促進管理效能的全面提升，打造“標準、智慧、創新、綠色”的數字化工地。在此基礎上，應進一步研究基于大數據技術的海量數據分析，提供更符合實際的水文地質環境和理論模型，結合盾構遠程大數據監控系統、BIM技術、數字化掘進系統，開發基于人工智能算法的掘進參數的預設以及智能調整的掘進平臺，以規避盾構高風險工程作業風險，提升盾構施工安全與效率。
2．1開發應用盾構遠程監控大數據管理系統
通過開發應用盾構遠程監控大數據管理系統，實現了公司所有盾構掘進參數(推力、扭矩、速度、轉速、土壓、油溫)的及時采集、與實時監控。通過手機App及時推送盾構作業參數異常信息，及時啟動預警，可在第一時間發現、分析和解決問題。該系統具有強大的數據分析功能，可對關鍵參數、綜合參數，以及導向異常、管片姿態、地表沉降、設備管理與維護等參數進行實時數據統計分析，通過收集、整理、統計、分析盾構施工相關數據，形成盾構施工技術總結，為類似地質環境盾構施工提供參考。
2．2BIM技術應用
作為建筑業信息化的重要組成部分，BIM技術在建筑全生命周期的精細管理上優勢明顯，不僅能實現各參與方在建筑全生命期對同一信息模型的數據共享，而且能為建筑工業化的實現提供技術保障。BIM技術作為一種全新的理念及系統性方案，在建筑行業受到廣泛關注和認可，隨著建筑產品資源庫的逐步完善，BIM技術將在綠色建筑的大數據時揮重要作用［3］?；诙軜嫻芷A制和盾構施工作業全過程工序特點，引進開發BIM施工協同管理平臺，深度應用BIM技術提升盾構施工信息化水平，助推盾構施工標準化作業的快速落地。將BIM技術應用于盾構施工場地規劃布置、三維建模、圖紙優化、可視化交底、施工模擬、施工協同管理等施工全過程，通過建立盾構掘進施工模型，細化各地層盾構掘進參數，優化盾構施工工藝，強化風險工程預控，提升盾構施工作業的安全性和效率。
2．3二維碼技術應用
在物資管理、臨電配電箱、試件、技術交底等環節采用二維碼技術，實現材料可追溯性，方便現場快速查閱技術交底書等技術資料，實現實時、無紙、可追溯化管理。配電箱創新采用快速接頭，避免了“一閘多機”等違規現象。同時，采用二維碼技術，授權電工掃碼操作，其他人員可通過掃碼查看臨電安全負責人、電工操作證、巡視檢查記錄等，既規范了臨電管理，也方便操作。
2．4開發應用多終端物資信息化管理系統
倉庫物資管理運用超市管理理念，開發應用多終端物資信息化管理系統。手持掃碼終端掃描出入庫中對應物資唯一的識別條形碼，將物資出入庫數據上傳至數據庫后，該物資方可出入庫，提高了物資管理效率。通過手機端、電腦端軟件，工區和物資管理人員可隨時查看物資庫存數量，設置物資庫存報警信息，避免停工待料。
2．5VR(虛擬現實)漫游及安全體驗
結合VR眼鏡實現動態漫游。設計VR安全體驗軟件，模擬真實場景下的安全事故，同時結合VR眼鏡，讓體驗者更加逼真地體驗高空墜落、坍塌、物體打擊、觸電、爆炸、機械傷害、火災等場景，提高工人對安全事故的感性認識，自覺提高安全意識。
2．6人臉識別門禁及儲物柜
采用智能門禁系統，進出人員通過人臉識別、指紋識別、智能卡進入閘口，屏幕顯示作業人員信息。智能儲物柜可儲存安全帽等小件隨身物件，通過人臉識別進行存取。
3通過管理創新，提升盾構施工標準化管控水平
科學的管理是落實現場標準化管理的關鍵，為此，在盾構施工標準化作業管理方面開展了一些探索。一是實現標準化工地掛牌評比管理。制定標準化工地掛牌評比管理辦法，明確標準，對滿足標準的進行掛牌，舉行授牌儀式，管理過程中不達標時實施摘牌，形成“掛牌光榮、摘牌可恥、無牌平庸”的良性競爭氛圍，進一步鞏固和提高現場標準化管理意識，弘揚先進，樣板引路。二是實施盾構掘進質量專項獎勵機制。制定質量專項獎勵標準，將盾構成型質量中拼裝錯臺錯縫標準提升至5mm以內，以無碎裂、無滲漏等質量管控要素為核心，對實現標準的成型隧道實行專項獎勵，提升全員質量意識。三是實行安全、質量和環境工分兌換管理制，激發全員安全管理主動性。為夯實現場安全、質量、環境管理，鼓勵作業人員參與安全、質量和環境的管控，開展作業人員安全、質量和環境工分制，對發現、消除不同隱患作業人員對應獎勵相應面值工分票。工分票可兌換相應等價物品，并與自動售賣機兌換結合，從而調動全員參與安全、質量和環保管理的積極性，激發全員安全管理主動性。四是采用安全教育視頻交底。結合盾構施工各個工序安全特點，利用動漫等形式生動形象地展示垂直運輸、水平運輸、管片拼裝等安全教育，闡述作業工序的風險點及風險控制措施，列舉工序施工事故案例等。作業工人從應付安全教育到愿聽、會聽、想聽，取得了明顯的效果。
4結語
隨著我國城市軌道交通的快速發展，盾構施工將面臨更加復雜的環境，市民對環保的期望更加強烈，各方對盾構施工的標準和要求也更加嚴苛。因此，必須通過技術和管理的持續改進與創新，融入信息化、智能化的先進技術和管理理念，創新工藝和模具，對機具進行智能化改造，實施標準化管理，建設綠色、智慧型工地，進一步推動盾構建設高質量發展。
參考文獻
［1］毛林超．我國建筑工業化與信息化融合的關鍵影響因素研究［D］．北京:北京建筑大學，2016．
［2］徐義屏．中國建筑業協會徐義屏副會長在綠色施工分會專家研修班上的講話［J］．中國有色建設，2015(1):13．
［3］劉學賢，馬祥，張婧一．BIM與建筑工業化融合的綠色建筑發展前景分析［J］．建筑咨詢，2017，44(22):9.
作者:王勇 劉澤 單位:中鐵二局集團有限公司