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受工程地质条件复杂、施工规律不明、信息传递效率低
下等因素的影响，盾构施工成为一项高风险工程，如何实现
对盾构施工的全过程监控、建立健全风险预警与干预机制，
成为当前行业内部广泛探讨的热点问题。
1 盾构施工信息化管理系统设计与开发
1.1 BIM
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1.1.1 工程概况
以某城市轨道交通线路 TG站-BY 站盾构区间施工项目
为例，TG-BY 盾构区间全长为 1.1 km，在区间范围内投放 2台
泥水盾构机执行掘进作业。区间隧道沿线穿过引水渠、高架
桥与建筑群，隧道埋深为 6.05~16.15 m，穿越地层包含粉细砂、
中粗砂、砾砂、粉质粘土、淤泥质土、灰岩残积土、灰岩微
风化地层等，在盾构区间内分布有粒径跨度较大的冲洪积砂
层，砂层位于地下水位以下、处于饱和状态。
1.1.2 模型建立
基于BIM技术建立盾构施工信息模型，首先将盾构施工
涉及的各类信息数据进行整理与分类，以工程对象作为分类
标准，可划分出以下 3种类别。
（1）掘进设备。数据包含盾构机的几何参数（长度、刀盘
直径等）、性能参数（盾构类型、最大推力等）、刀盘参数（扭矩、
转速、位置、油温等）、推进参数、同步注浆参数、泥水平衡参数、
管片拼装参数及姿态参数共 8种类型，以文字、表格形式存储。
（2）工程实体。数据主要用于描述隧道结构，包含线型设计、
管片环设计参数（材质、厚度、内外径等）、功能设计和隧道
成型参数共 4种类型，以 CAD图纸、文字、表格形式存储。（3）
土层信息。数据主要用于记载地质空间数据，包含施工区域
水文地质条件（地表水、地下水等）、围岩类别、土石等级和
工程地质评价参数与设计取值共 4种类型，以文字、表格形式
存储。
建立盾构施工 BIM模型，包括盾构机模型，隧道结构模
型，地质空间模型 3个子模型。其中，盾构机模型包含土压平衡、
泥水平衡 2种类型，由盾构机构与后配套系统 2部分组成，将
各部分的主要部件与对应的语义信息建立关联，实现对盾构
机各项参数的集成化显示，并提供异常状态报警功能 ；隧道
结构模型由多环管片、始发工作井、接收工作井组成，需确
保各环管片均与其内外径、厚度等信息建立关联，并且在管
片环模型上集成拼装位置、材料用量、拼装偏差等信息，将
管片环模型依据拼装点位进行连接，完成隧道结构模型的建
立 ；地质空间模型主要由土层模型和地下水模型组成，利用
GIS 软件获取到的监测数据与实地勘测结果相结合，建立地质
空间三维模型。
基于 IFC标准实现盾构施工 BIM模型的数据表达，引入
IFC标准建立上述 3个盾构施工子模型，在盾构机模型与隧道
结构模型间实行进度信息共享，在隧道结构模型与地质空间
模型间实行成本信息共享，在地质空间模型与盾构机模型间
实行质量、安全信息共享，借此基于盾构施工 BIM模型实现
各类信息集成与共享机制的建设。
1.2 ?
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基于 B/S架 构、JDK 开发环境进行盾构施工信息监控管
理系统的开发，以 MyEclipse作为开发工具，选择 Java语言，
配合 SQL Server 2008 数据库完成系统开发环境的部署。在软
硬件环境的设计上，选用 Win7作为服务器的操作系统与客户
端，硬件采用四核 CPU、4 G内存、1 T存储空间，浏览器选
用IE8，配 合 PC机完成系统运行环境搭建。在系统架构设计上，
主要由数据管理、数据操作与数据应用 3个模块组成。
（1）数据管理模块。用于负责 BIM模型数据的导入、存
储、管理与维护。支持导入 3D模型或利用 3DX MAX等软件
直接建模，基于 IFC标准建立模型与施工信息间的关联，在
系统中设有数据转换接口，可实现二次开发 ；利用 PLC存储
盾构机模型采集到的数据，经由光纤传递至地面服务器中，并
依托专用网络上传至数据中心，存入数据库中留待后续调用 ；
该模块还用于填报施工日志，
信息监控管理系统在盾构施工管理中的应用（论文）.pdf
