銀西鐵路隧道工程建設信息化與精益化管理關鍵技術

李喜鋒

（西成鐵路客運專線陜西有限責任公司，西安710000）

1 引言

高速鐵路隧道工程建設過程中需要應對各種不可預見的風險因素，這些風險因素會影響高速鐵路隧道工程安全、工期、成本等目標的順利實現(xiàn)。要想實現(xiàn)高速鐵路隧道工程施工組織、資源的優(yōu)化，以及現(xiàn)場進度、風險、紅線、質(zhì)量的控制，必須積極引進精益化管理模式，了解其關鍵技術，提升整個高速鐵路隧道工程建設管理的水平。

西成鐵路客運專線陜西有限責任公司管理范圍內(nèi)的西銀鐵路陜西段，從項目開始就注重信息化管理，目前通過鐵路總公司信息化管理平臺，在現(xiàn)場圍巖量測、沉降觀測、攪拌站、實驗室、施工日志、檢驗批資料、形象化進度、施工步距、超前地質(zhì)預報等方面均進行了信息化管理，各信息化模塊之間相互關聯(lián)，直接反映現(xiàn)場施工情況，可以做到“足不出戶”便知“天下事”。

2 精益化管理的概況

2.1 精益化管理的概念

精益化管理概念始于日本豐田公司，其核心是將浪費現(xiàn)象在生產(chǎn)環(huán)節(jié)及運營活動中徹底消滅掉。精益化管理最初在生產(chǎn)系統(tǒng)中應用，逐步延伸到其他管理領域，由最初的業(yè)務管理到戰(zhàn)略管理，能夠降低成本、提升質(zhì)量、加快流程、改善資本，實現(xiàn)價值的最大化。精益化管理的主要要素在于“精”“益”，即通過少投入、少消耗資源、時間，多產(chǎn)出經(jīng)濟效益，實現(xiàn)企業(yè)升級的目標。以往精益化管理思想多被簡單理解為消除浪費、提高效率、流程再造等，是一種片面、危險的視角，不僅需要關注消除浪費，還要創(chuàng)造價值，是在創(chuàng)造價值的目標下不斷地消除浪費[1]。

2.2 精益化管理的工作原理

精益化管理工作需要企業(yè)在內(nèi)部管理上消除一切浪費，并快速應對市場，追求精益求精和不斷改善，進而增強企業(yè)核心競爭力，提升自身經(jīng)濟效益。為降低成本消除實際生產(chǎn)過程中的不合理過?，F(xiàn)象，在需要的時間，按需要的數(shù)量生產(chǎn)所需的產(chǎn)品。精益化管理通過層層拉動形成環(huán)環(huán)相扣且完全圍繞最終目標的系統(tǒng)解決方案，樹立和嚴格執(zhí)行準時生產(chǎn)經(jīng)營的理念，消滅過剩制造，推行“均衡化生產(chǎn)”和“一個流”生產(chǎn)。

2.3 高速鐵路隧道工程精益化管理

高速鐵路隧道工程建設過程中借助精益化管理方式將一切不產(chǎn)生附加值的工作進行精簡，以最優(yōu)品質(zhì)、最低成本和最高效率推動高速鐵路隧道工程建設順利開展。利用精益化管理價值流圖，結合隧道施工空間時序，優(yōu)化作業(yè)面聯(lián)合調(diào)度、建立精益化施工作業(yè)標準，運用隧道施工全面安全質(zhì)量管理等創(chuàng)新理論，在有限的隧道工程建設空間中優(yōu)化人員、機具、物料，消除隧道建設過程中存在的資源浪費問題，確保隧道有效開展開挖、支護、防排水、襯砌等施工，最終實現(xiàn)降低高速鐵路隧道工程建設成本、減少現(xiàn)場質(zhì)量安全事故，達到高速鐵路隧道工程精益化建設管理目標[2]。

3 高速鐵路隧道工程精益化建設管理的關鍵技術

3.1 建立可視化的工程模型

利用計算機技術、信息技術、網(wǎng)絡技術等建立高速鐵路隧道工程的工程地質(zhì)模型、工程主體模型、施工機具及材料模型。將高速鐵路隧道工程中涉及項目質(zhì)量、安全、工期、環(huán)境、效益等方面的內(nèi)容嵌入其中，形成三維虛擬建造及動態(tài)模擬分析基礎，對高速鐵路隧道工程關鍵施工工藝、工法進行模擬，分析、優(yōu)化現(xiàn)場施工方案，二維圖紙向三維可視化進行轉換，提升現(xiàn)場施工技術交底質(zhì)量，利用三維可視化圖紙加強現(xiàn)場交底效果，克服傳統(tǒng)意義上現(xiàn)場交底存在的弊端，為高速鐵路隧道工程優(yōu)化工期、提高施工質(zhì)量、發(fā)現(xiàn)安全隱患問題等提供必要的技術手段。

3.2 進行超前地質(zhì)預報

利用相關技術將高速鐵路隧道工程地質(zhì)超前預報、超前鉆孔等需要獲取超前地質(zhì)預報信息的施工工藝與高速鐵路隧道工程地質(zhì)模型進行融合，然后開展仿真、模擬，利用相應圖例進行標記，將高速鐵路隧道開挖掌子面前方的各種水文、地質(zhì)、圍巖情況轉化成三維可視化信息，為高速鐵路隧道工程提供輔助決策和信息留痕，為現(xiàn)場工程變更提供有效證據(jù)。同時，利用高速鐵路隧道工程地質(zhì)模型，對高速鐵路隧道地質(zhì)條件進行風險等級、風險程度的識別，實現(xiàn)安全風險評估可視化，為后續(xù)高速鐵路隧道開挖提供作業(yè)指導，保證隧道開挖的安全[3]。

3.3 獲取圍巖變形情況及具體信息

將高速鐵路隧道工程模型與圍巖測量技術進行結合，在模型當中創(chuàng)建監(jiān)控量測點，按照一定的標準、規(guī)則進行編輯，通過技術手段將測點監(jiān)測數(shù)據(jù)、預警信息對應關聯(lián)到測點模型上，若監(jiān)測數(shù)據(jù)或施工數(shù)據(jù)出現(xiàn)超標情況會出現(xiàn)相應的報警提示，并在高速鐵路隧道工程模型中標記出危險區(qū)域，實現(xiàn)對現(xiàn)場施工環(huán)境的可視化監(jiān)控及預報警的效果，最終達到根據(jù)高速鐵路隧道工程實際開挖進度動態(tài)展示隧道圍巖安全狀態(tài)，形象、準確地指導現(xiàn)場施工，確保高速鐵路隧道工程施工安全。

3.4 獲取施工工作面的質(zhì)量信息

高速鐵路隧道工程質(zhì)量與隧道施工過程中的超欠挖、平整度等存在直接關聯(lián)。若是超挖，襯砌量增多，則工程費用會因為超挖部分而大大提高，且局部超挖會導致圍巖的穩(wěn)定性得不到保證，進而存在安全隱患；至于欠挖，不僅改變了襯砌質(zhì)量，還會導致隧道的開挖質(zhì)量下降，為以后的運營帶來極大的安全隱患。利用激光掃描技術，大面積、高分辨率地快速獲取隧道各道工序作業(yè)面的三維坐標數(shù)據(jù)，基于圖像處理拼接融合處理技術，獲取隧道完整點云數(shù)據(jù)，進而形成隧道工程三維模型和各種圖件數(shù)據(jù)。結合高速鐵路隧道工程模型進行深度融合、對比分析，實現(xiàn)對隧道開挖、初期支護和二次襯砌的斷面超欠挖、中線偏差等精細化計算分析，實現(xiàn)三維可視化的質(zhì)量控制。

3.5 獲取立體化的進度信息

由于高速鐵路隧道工程施工環(huán)境惡劣，施工過程中涉及的點多、面廣，現(xiàn)場作業(yè)人員通過終端將各類進度、質(zhì)量、安全等信息，以文字、圖片、視頻的形式進行上傳、報送，實現(xiàn)進度、質(zhì)量、安全工作流程的可視化閉環(huán)管理，能夠快速定位質(zhì)量問題、查找安全隱患、了解現(xiàn)場進度。通過高速鐵路隧道工程施工組織計劃、現(xiàn)場施工日志等信息借助相關軟件制作格式化的進度報表，同時，進行計劃編制、預演，并開展進度跟蹤、對比、分析工作，實現(xiàn)對高速鐵路隧道工程各道工序的動態(tài)控制，確?，F(xiàn)場進度控制、重要節(jié)點的精益化管控目標得以實現(xiàn)[4]。

4 結語

精益管理理念的應用能夠解決高速鐵路隧道工程建設管理存在的各類問題，西成公司利用信息化管理理念，在管理上精益求精，對各個部門、崗位的職能定位準確，將高速鐵路隧道工程施工工序、環(huán)節(jié)進行規(guī)范，確保銜接緊密，并以高標準、嚴要求的控制管理措施做到任務層層分解，及時考核、獎懲，各參建單位能夠及時、準確地獲取高速鐵路隧道工程施工信息，現(xiàn)場施工進度始終可控、保障質(zhì)量、預防安全風險，有效地提升各參建單位協(xié)同作業(yè)效率，達到了精益化建設管理目標，進而推動高速鐵路隧道工程的順利開展。