隧道信息化（精选9篇）
隧道信息化 篇1
智能控制是将人工智能的技术方法和控制理论相结合的产物, 不同的结合方式构成了智能控制的不同研究方向。专家控制将人工智能中的专家系统技术与传统控制方法相结合, 依据负荷、进料情况、环境条件和系统工作情况等因素, 决定控制作用、决定控制器参数或决定控制系统类型和结构等。它在实际应用中取得了良好的效果, 并有着广阔的应用前景为了便于安全顺利施工, 保证隧道日后正常运作, 建议变更设计, 增设超前小导管注浆, 以及增厚喷射混凝土厚度。后来, 施工表明变更设计是及时的, 保证了施工安全和工程质量。但是, 在行车右侧下脚处, 岩石呈破碎状。经研究决定变更支护形式, 喷射混凝土改为钢纤维喷射混凝土。随后对上行线观察时发现, 爆破后暴露出掌子面的岩性比以前更差, 岩石中还夹有白色方解石, 节理发育, 说明变更支护形式还是适当、及时的成功地避免了一场意外事故的发生。
1 隧道信息化施工的运行体系
隧道信息化施工可以笼统地表述为:依据超前地质预报、监控量测数据等信息, 结合实际开挖过程中的地质描述, 在现场及时做出决策, 迅速改变施工方法, 或调整支护结构, 以适应地质条件的变化。这里所说的改变施工方法和调整支护结构, 完全是针对预设计而言的。隧道信息化施工, 犹似战时的军事行动。“军队是否行动”, 根据军事情报做出判断, 而隧道信息化施工, 是根据地质信息 (情报) , 作出是否改变施工方法或调整支护结构的决策。前者, 由战时指挥官作决策, 而隧道信息施工决策, 由隧道建设决策机构作出决策。超前地质预报信息是实施信息化施工的重要信息。由于数据信息集中存储在数据库服务器上, 其中包含学生课程成绩、选课纪录等许多十分重要的信息, 因此一方面要严格限制非授权用户访问学生信息管理系统, 对各类合法用户建立完善的用户权限管理体制, 另一方面要保障系统本身运行的安全性和稳定性, 防止由于系统故障而导致的数据丢失。是一个不可缺少的“战地”信息。因此, 从多方面了解和掌握各项信息, 及时做出反馈设计, 制订出科学的施工方法, 是保证隧道工程质量和安全施工的重要手段。在隧道开挖过程中, 通过超前地质预报探测出前方的围岩状况;根据进深方围岩类别适时选择洞身开挖方式;根据监控量测信息, 适时变更施工方法, 调整施工顺序;依据量测数据, 修改支护设计, 这就是大风垭口隧道信息化施工的核心。
2 隧道信息化施工工程病害分析
随着现代科学技术的迅猛发展, 特别是计算机技术、通讯技术、网络技术、信息技术、自动化控制技术、办公自动化技术应用的普及, 智能化技术飞速发展并不断趋向成熟。地质分析操作安全性:在监控中心组成监视电视墙、对图像实现视频矩阵切换控制及对前端云台和镜头的遥控。当摊铺机在凹凸不平的路基上摊铺作业时, 由于路基不平, 将使调平系统产生波动。例如:行进左侧凹下时, 摊铺机左侧下降, 因此左牵引点滑块也下降, 则熨平板左侧工作角a变小, 熨平板左侧下降, 使摊铺层减薄, 假使这时自动找平装置的纵坡控制器是装在熨平板的左侧。
3 处理措施
用于数据采集。数据采集可以用计数器累计记录采集到的脉冲数, 并定时地转存到数据寄存器中。数据采集也可用A/D单元, 当模拟量转换成数字量后, 再定时地转存到数据寄存器中。PLC还可配置小型打印机, 定期把DM区的数据打印出来。PLC也可与计算机通信, 由计算机把DM区的数据读出, 并由计算机再对这些数据作处理。这时, PLC即成为计算机的数据终端。电力部门曾使用PLC实时记录用户用电情况, 以实现不同用电时间、不同计价的收费办法, 鼓励用户在用电低谷时多用电, 达到合理用电与节约用电的目的。用于进行监控。随着社会和信息技术的快速发展, 使得企业的市政工程造价管理也发生了巨大的变化, 这时也就产生了市政工程造价管理外包, 它们的产生进一步导致了市政工程造价管理的专业化、技术化和集成化, 使企业实现了生产和市政工程造价管理的分工合作, 提高了各自的核心竞争力。20世纪90年代诞生供应链理论后形成的供应链管理系统, 进一步导致了市政工程造价管理的联合化、共同化、集约化和协调化。
每项工程所处地区、地段和地理环境的不相同, 使得工程造价的个别性更加突出。第一阶段军事后勤学上的价值工程在市政工程造价管理中的应用概念, 虽然字面相同, 但是意义已经不完全相同了:第一阶段军事后勤学上的logistics概念主要是指造价的个别性、差异性调度上的造价的个别性、差异性问题, 而新时期的logistics概念则是在各个专业市政工程造价管理全面高度发展的基础上基于企业供、产、销等全范围、全方位的市政工程造价管理问题。它是一种适应新时期所有企业, 包括军队、学校、事业单位的集成化、信息化、一体化的现代造价的个别性、差异性。这个阶段的主要事实是20世纪80年代中期以来企业内部的造价的个别性、差异性:MRPⅡ是把生产管理与生产能力管理、仓储管理、车间管理、采购管理、成本管理等集成起来;DRP是把分销计划、客户管理、运输管理、配送管理、车辆管理、仓储管理、成本管理等集成起来;ERP是把MRP和DRP二者集成起来;ERP是把MRPⅡ与人事管理、设备管理、行政办公等系统集成起来等等。对象选择。根据客观要求选择价值工程的对象, 并明确价值工程活动的目标、限制条件和分析范围。第二步, 组织工作小组。根据不同的价值工程对象, 确定价值工程活动的工作人数, 组成工作小组。第三步, 制订工作计划。工作小组应制订具体的工作计划, 包括具体执行人、执行日期、工作目标等。
参考文献
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隧道信息化 篇2
关键词：安全管理；预警；多元信息；隧道工程
伴随我国社会经济和科学技术水平的不断提高，信息化施工已经广泛应用于隧道工程中，要确保施工安全及质量就需要采用实时监测。在现代隧道施工中，通信技术和计算机网络技术实现了遥控化的远程监控，其将采集和反馈信息的效率大大提升、规避施工冲突，可同时检测多项施工内容。为了应对地下隧道施工恶劣环境，应实时掌握施工现场信息，对信息的监测与反馈提出了较高要求，在改善与优化施工方法后，才能够确保施工的顺利开展。为了确保监测数据的及时性与正确性，应采用自动监测，这样，如果量测数据一旦超出预警值范围，可触发系统立即报警。在监控量测内容中中，采用计算机软件代替传统的人工后处理，可以避免对监测实时性产生影响，系统自动化的反馈、分析、处理，可以有效监测纷繁数据，提高工作处理效率。为了将上述功能有效运用、实现于隧道施工中，文章介绍隧道施工多元信息预警与安全管理系统，以自动监测隧道施工、确保隧道施工安全性。
1、安全管理系统
隧道施工多元信息预警与安全管理系统保护了专业分析、图形显示、工程管理、用户管理等。
1.1专家系统
设计岩土工程模型主要包括三个方面，一是仅凭借专家知识和工程类比经验描述；二是利用数学方法进行描述；三是基于以上两点。以上述三类为前提，来设计动态的、能力系统。如自动生成设计模型的能力应在动态设计中体现出来。动态设计建模技术重点：①求解技术，包括采用模糊优化设计、随机变量设计、参数设计等各种人工智能方法以及数学方法对方案设计问题进行求解。②专家系统，为进一步落实决策过程的自动控制以及工程策略的自动优化选择，必须借助逻辑思维、知识和专家经验。③建立工程关联数据库和经验数学规划方法，以及参照岩土体失稳准则等。
1.2专业分析
系统软件主要的工作就是对数据的专业分析与处理。隧道多元信息按照一定频率采集信号，从而使大量的多元数据形成。隧道施工多元信息预警与安全管理系统的专业处理内容如下：分析有限元、分析极限应变、分析灰色系统、以及分析回归。
1.3定位管理人员及设备
为了对机械、整体隧道人员、工作面等分布情况进行实时掌握，应实行人员考勤管理、对机械设备和现场隧道施工人员位置分布展开实时了解。这样施工管理层才能及时掌握并合理调度和安排劳动力、施工进度等情况。为了最大限度地为事故后救援工作提供帮助，在隧道发生事故或进入红色警报后，将现场人员分布信息、详情有效提供。
1.4灾害预警
无论施工方案如何精准与安全，都必须对施工中可能出现的客观、主观原因以及诸多风险产生的影响预先进行考虑。当施工环境较为复杂，通过不断地转化与积累，造成安全隐患的次要因素可能会上升成为主要因素。因此，在隧道施工中十分有必要研究灾害预案。以下述内容为原则编写录入隧道施工多元信息预警与安全管理系统中。将可能发生的事故以及后果做一明确；各方的应急职责；经费保障、物资、设施、设备、人员等的應急资源；应急措施；指挥与协调应急行动；恢复现场；法律法规的要求、管理预案等其他工作的处理。
1.5参与平台
信息化设计就是对原设计的科学性、合理性根据施工过程中的监测和调查进行论证，也称之为动态设计。在隧道施工过程中将动态设计方法有效应用，开展现场量测，并将有关支护系统工作状态以及围岩稳定性等信息得到，之后向支护和决策系统的设计反馈该信息。我国动态设计存在问题包括：①CAD技术、网络技术以及动态设计没有相容；②动态设计系统的实用性、可操作性较弱，且体系有待完善；③难于推广、使用范围太过局限。隧道施工多元信息预警与安全管理系统利用管理技术、施工、设计、网络、计算机、通信等，创建起信息反馈、处理分析、采集信息为一身的局域网，通过与英特尔的连接，该局域网实现施工方、设计方、监理方与业主相互间进行远程通信、与访问的系统。
2、多元信息预警
隧道施工多元信息预警与安全管理系统为保障隧道施工安全与合理设计，根据测点阀值或预设标准值的不同，多元信息预警实现监测项目自动预警功能，并对如下监测项目提供支持：①视频，将无线摄像头安装于隧道内需要区域，通过多功能采集器，视频信息被发送往无线基站，现场办公室与无线基站相连接，可对施工现场情况及时掌握。②声音，用于施工掌子面与主控制台之前的指挥、调配、通讯交互控制等。③施工，包括钻孔位移计、钢丝式位移计、多点杆式位移计等位移；以及锚杆轴力、支柱压力计、孔隙水压力计、钢筋应立计、压力盒等应力。④照度、风速、湿度、温度等环境类项目。⑤粉尘浓度、相对静压、风压、烟雾浓度、CO浓度、瓦斯等安全类项目。⑥其他有关数据等的辅助类项目。
3、主要系统功能
隧道施工多元信息预警与安全管理系统主要实现功能包括：测量周边位移；测量拱顶下沉；安装就位辅助设备与放炮眼位置；稳定性监测预警掌子面；视频拍照掌子面；为监测单位、监理单位、施工方、设计方、建设方提供多元信息共享；通过鸣笛、警灯进行4级预警报；隧道内通讯可利用已有基站实现；无线监测预警数字类、开关量类、电压电流类、频率类的各种选测端面传感器；后台通讯与定位人员、设备；二衬厚度可通过二次扫描实现；扫描断面。可以说在隧道施工过程中，隧道施工多元信息预警与安全管理系统组合采用了视频监控、施工管理、多种传感器数据的采集、人机定位以及3维激光扫描等技术，能够采集、分析实施监测数据，定位管理车辆与掌子面人员、实时显示与分析掌子面图像等，实现了隧道施工的全方位控制。
结束语
为大力推进我国隧道工程技术，有机结合了安全管理、动态设计方法、隧道工程检测技术等，并创建了隧道施工多元信息预警与安全管理系统。该系统对隧道已有的专家经验、专家分析、超前预报信息、设计、勘察等进行有效利用，从而准确地评价了隧道施工状态，对于不同情况的危险程度，从位于采集器和各无线基站上的警报器、分级预警指示灯进行预警。该系统应用与隧道施工中能够有效降低发生灾害的概率，提醒和预防类型不同的灾害。在实际隧道工程施工中，一体化了监测数据、通讯、视频、人员设备定位等，全方位分析隧道数据，从而实现安全管理，确保了隧道施工的安全性。
参考文献：
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隧道信息化 篇3
关键词：三联拱,拆除,信息化,应用
1. 基本概况
1.1 工程概况
熊猫环岛站-安定路站区间工程位于北京市交通主干道北土城东路现状道路下方, 线路大体呈东西走向, 隧道拱顶埋深7.32m~10.88m。断面形式包括三联拱、双联拱和单洞断面, 其中三联拱隧道下穿熊猫环岛综合市场和熊猫环岛建材精品厅等建筑物。
三联拱隧道采用“中洞法”结合“CRD”工法施工, 隧道初期支护为格栅钢架+C25喷射混凝土结构, 厚度为300mm;二次衬砌为C30S8模筑钢筋混凝土结构, 厚度为400mm。初期支护与二次衬砌之间设置柔性防水夹层。断面型式由三个联拱隧道组成, 在联拱下设中隔墙, 以减小拱的跨度和受力。
1.2 工程地质及水文地质情况
根据地质纵断面图分析, 地层情况从上至下分别为:房渣土、粉土填土层、粉土层、粉质粘土层、粉细砂层、粉质粘土层、粘土层。隧道穿越地层上部粉质粘土, 饱和、潮湿, 中上部为粉细砂层, 密~密实;中下部为粉质粘土层, 饱和, 粘土层, 潮湿。
地下水包含上层滞水、层间水, 其中上层滞水水位标高为39.03~44.98m, 水位埋深为2.81~4.06m, 层间水分布很不均匀, 水位标高平均为35.03m, 水位埋深平均为10m。
1.3 周边环境
1.3.1 管线情况
隧道上方管线主要有φ400天燃气管线和φ300的上水管线, 管线走向均基本与线路走向平行。其中天燃气管线埋深2.6m, 位于正线左线上方, 上水管线埋深2.7m, 位于正线右线上方。
1.3.2 房屋现状
熊猫环岛综合市场及建材精品厅为轻钢桁架结构屋顶, 立柱为I42工字型钢, 纵向柱间距6.0m, 横向三排 (含边柱) , 柱基础为C20钢筋混凝土结构, 埋深1.4m;墙面为轻型复合薄板材+玻璃幕墙结构。位于区间隧道结构上方, 此处隧道拱顶埋深为14.0m~9.8m。熊猫环岛建材精品厅建筑边界侵入三联拱隧道开挖边界4.21~4.74m;熊猫环岛综合市场建筑边界侵入三联拱隧道开挖边界8.06~6.58m, 在综合市场西侧三联拱隧道变断面为双联拱隧道和联络线右线的单洞隧道。
清华大学房屋安全鉴定室对上述两建筑物进行了全面的现场调查和数据采集、分析, 建材精品厅地面有开裂现象, 裂缝形态为纵横向的贯通裂缝, 裂缝长度均较长。此外还发现建筑物外围护墙体底部散水破损开裂。综合市场及建材精品厅都存在不同程度的耐久性损伤。由采集的数据分析结果判定, 综合市场及建材精品厅均属于一般损坏房。
2. 信息化施工控制指标及重点分析
2.1 技术指标
依据清华大学房屋安全鉴定室对建筑物抗变形能力的分析, 考虑结构的最不利影响, 参照有关规范、国内外文献及类似工程施工经验, 为保证房屋的安全, 确定了以下技术指标:
(1) 三联拱结构拱顶沉降值:≯40mm
(2) 三联拱结构净空收敛值:≯20mm
(3) 地表沉降值:≯50mm
2.2 重点分析
(1) 三联拱隧道采用中洞法施工 (施工步序见图1) , 断面跨度大、分部多、施工工艺复杂、力学转换频繁, 必须建立完整可靠的监控量测体系, 但如何对监测数据进行筛选与分析, 根据监测数据来指导施工, 确保地面既有建筑物的安全尤为重要。
(2) 中洞和侧洞初支完成后, 进行二衬施工前需对临时初支结构进行拆除, 因此, 建立完整可靠的监测体系, 确定合理的拆除长度 (按照原设计要求, 每段拆除长度不大于6m, 无法满足工期的要求) , 既能满足施工进度要求, 又不会因拆除长度过长引起较大的变形, 是另一控制重点。
3 临时结构拆除信息化施工
3.1 存在的问题
按照三联拱隧道的施工工序, 中洞和侧洞初支完成后, 进行二衬前需对临时初支结构进行拆除, 按照原设计要求, 每段拆除长度不大于6m。根据工程的施工安排, 如按照设计要求施工, 则无法满足工期的要求, 而且不利于工序的展开, 不能形成流水作业, 将大大增加施工投入和施工难度。
3.2 对策及方法
由于本工程没有可借鉴的施工经验可循, 为保证结构和地面房屋的绝对安全, 我们通过现场的试验和数据分析, 确定临时结构每段拆除长度。
(1) 采用钢筋应力计配合常规监测项目的方法, 对临时结构拆除进行全过程监测, 根据监测情况确定拆除长度。
(2) 根据施工进展, 三联拱隧道临时结构拆除分中洞临时结构拆除和侧洞临时结构拆除两个阶段。根据三联拱隧道的特点, 经过认真的研讨和分析, 认为破除混凝土过程对结构及地表的影响较小, 割除临时支撑的影响是主要原因。同时中洞临时结构拆除时对结构本身和地表沉降的影响最大, 侧洞拆除时的影响要小很多。因此按照长度进行试验性拆除, 中洞割除长度分别为9m、18m和27m, 侧洞割除长度分别为18m、36m和72m, 破除可一次性破除到试验长度, 同时密切关注增大拆除长度时结构本身和监测数据的变化, 以确保万无一失。
(3) 实施方法
钢筋应力计原则上和围岩压力布设在同一个量测断面上, 每环钢架布设16个测点, 分别沿钢架的外边缘和内边缘成对布设。测点布设时在钢结构应测部位截去一部分钢筋, 把钢弦式钢筋计焊接在原部位, 代替截去的那部分钢筋。
根据轴力值绘制钢筋应力-随时间的变化曲线, 以直观显示临时结构拆除过程中钢筋轴力计的应力变化, 指导施工。
在钢拱架横断面图上, 以一定的比例把应力值点画在各应力计分布位置, 并以连线的形式将各点连接起来, 形成钢拱架钢筋应力分布状态图。
3.3 效果分析
按照既定的方案进行试验, 加强现场检查和巡视, 密切关注监测数据, 我们在临时结构的拆除试验中取得了成功, 中洞拆撑地表沉降最大值为27mm, 钢筋应力增加最大值为104KN, 侧洞拆撑地表沉降最大值为4.8mm, 钢筋应力增加最大值为26KN。满足制定的技术指标要求, 监测数据详见图2、图3、图4和图5。
根据熊~安区间工程地质、水文地质、设计参数等实际情况, 中洞每次拆除长度在30m以内, 侧洞每次拆除长度在80m以内, 结构本身是安全的, 地表沉降也在可控范围内。详见三联拱隧道施工各阶段变形统计分析表1。
由各阶段变形比例分析表得出以下结论：
本表统计数据为变形量最大的两个典型断面资料，从表中可以看出：拱顶沉降最大值为39.8mm，净空收敛最大值为15.6mm，地表沉降最大值为45.11mm, 均满足设定的技术指标要求。
三联拱隧道施工过程中，中洞施工对结构影响最大，占到总体影响的80%左右，其中尤以中洞临时结构拆除的影响最大，占到中洞整体影响的60%，侧洞初支和侧洞拆除占总体影响的20%左右，其中侧洞拆除临时结构的影响较小。
通过对三联拱隧道总体监测数据的分析，说明了我们在三联拱施工的工作思路和方法是正确的:实际监测数据基本与结构模型模拟计算的结果一致，证明当初的模型建立以及参数的选择符合现场实际情况。中洞临时结构拆除对结构的影响较大 (40%左右) ，因此说明施工前采用监测的方法确定拆撑长度是十分必要和正确的。
4. 主要经验与教训
4.1严格控制每循环进尺，开挖成形后及时进行初期支护, 确保工序衔接，尽早施做仰拱封闭成环，以改善受力条件, 对特殊地段缩小钢格栅的间距, 加强初期支护。重视辅助施工措施的作用, 严格按既定方案组织施工。
4.2灌筑混凝土前，应先检查挡头板是否稳定和严密, 灌筑时必须两侧对称进行，不使台车受到偏压。
4.3信息化施工作为新奥法原理的核心内容必须给予高度的重视，加强对监测数据的筛选和分析，根据监测数据指导施工，并且要贯穿整个施工过程。
4.4必须严格按工序组织施工，即:先采用交叉中隔墙法施工中洞初支，中洞初支施工完后, 施工中洞底板衬砌, 然后施做边墙与拱部衬砌，中洞衬砌完工后, 采用上下台阶法对称开挖侧洞，侧洞初支完成后，开始拆除中洞初支边墙及临时中板，最后先底板后边墙拱部施工侧洞衬砌。一般中洞衬砌要超前侧洞初支一组拱部衬砌 ( 12m) 即可, 绝对禁止中洞未衬砌前就开挖侧洞。
参考文献
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隧道信息化 篇4
1我国隧道施工管理中应用信息化技术存在的问题
1．1施工企业意识存在误区
隧道施工行业具有极高的劳动强度，为劳动密集型行业，且作业人员水平通常参差不齐，几乎没有接受安全教育培训的机会，因此对有效将信息化技术应用在施工过程中，全面增加个人安全作业的意识存在误区，再加上管理工作人员的个人创新意识过低，形成采取陈旧安全管理方法的习惯，进而导致隧道施工时无法接受新颖的技术及管理方式，从另外一个方面来说，也就是指信息化技术在隧道施工管理中应用的推广存在极大的难度［2］。
1．2信息化技术资金投入有限
随着经济全球化形势的到来，隧道施工企业面临的竞争也越来越严重，特别是最近几年我国不少地区的隧道施工项目均纷纷应用最低价中标的方式，从而致使各隧道施工企业间出现严重的恶性竞争现象，企业所获得的利润越来越少，甚至还出现少数企业为了获得工程，投标报价与成本接近或者低于成本，受上述各种现象的影响，隧道施工企业及工程项目均没有足够的资金投入到信息化技术管理必不可少的.软件及硬件中，从而导致信息化技术在我国隧道施工应用中严重缺乏资金投入。
1．3管理部门对信息化技术应用的积极性很低
堡镇隧道软岩信息化施工技术研究 篇5
堡镇隧道位于长阳县的贺家坪镇和榔坪镇之间,设左右两条隧道,相距30 m。隧道位于318国道北侧,与318国道大致平行;地处构造剥蚀、侵蚀中山区,山岭和沟谷呈NWW向延展,南部为岩溶地貌,北部为碎屑岩组成的尖棱状山脊。
堡镇隧道作为重点控制性工程,工期紧、任务量大、施工难度大。堡镇隧道出口段左线5 924 m、右线5 977 m。据资料显示,该隧道出口段不良地质有:高地应力软岩大变形(左线有4 082 m、右线有4 430 m),高地应力硬岩岩爆(左线有1 799 m),高地温(左线有1 800 m、右线有67 m),特别是隧道内地应力释放是不可预测的,更具破坏性和危险性。
面对隧道施工出现高地应力软岩大变形的状况,编制了堡镇隧道高地应力软岩大变形段施工技术指导书,组织举办了高地应力地质灾害知识培训班。同时,他们还邀请有关专家到现场勘察,综合“会诊”。专家组充分肯定了在进入高地应力软岩施工后所采取的应对措施和施工方案,并针对隧道软弱围岩的施工,提出了加强量测,通过变形量测随时调整支护参数,强化初期支护,调整支护结构,预留开挖变形量等指导性意见。
因此,针对以上地质环境情况,对堡镇隧道进行软弱围岩施工技术研究,形成一整套有效的施工工艺,在以后的隧道施工中加以推广,合理安排施工,解决施工安全、质量控制等问题,对今后同类工程施工将有一定的示范作用和指导意义。
2 模型建立
软岩由断层泥砾及碎裂岩组成,松散破碎,风化严重,破碎带出露宽度400 m～800 m,局部大于1 000 m,该断层为活断层。穿越该断层的截面为圆形截面,隧道外径4.93 m,初期支护为长3.5 m、间距0.8 m梅花形布置的中空注浆锚杆和20 cm厚的C20喷混凝土,内衬为50 cm厚的混凝土。为保证施工安全,采用超前预注浆技术,在隧道周围预先形成3 m厚的注浆层。
根据上述地质条件及施工情况,共分5步计算模拟施工开挖,计算模型如图1所示。
3 计算结果分析
计算结果分析见表1。
cm
从开挖进尺和拱顶下沉关系图可以看出,由于隧道开挖的空间效应,掌子面由于前期施工已经造成了沉降10.5 cm。拱底隆起也有类似的效应,从开挖进尺与洞底隆起关系图上可以看出,由于采用台阶法施工,洞底的应力逐步释放,掌子面上已经有隆起量3.5 cm,在施作初期支护后洞底隆起量增加速度放缓。从拱腰收敛与开挖进尺关系来看,虽然掌子面上也已经有收敛,但是数值很小,只有5 mm,而开挖后收敛量急剧增长,开始收敛速率较大,随着掌子面的前进,收敛速度放缓,当初期支护完成后,收敛量增长有限。从数值分析上来看,采用短台阶,短进尺的方案是合理的。
4 现场监测数据分析
隧道洞中段DK765+300、洞口段DK760+100两个断面的测量成果,对每一个断面进行了拱顶下沉量测、拱腰收敛量测和边墙收敛量测三个指标的位移量和位移速度,并给出分析,见图2～图4。
洞中段DK765+300采用台阶法开挖,施工时间为2008年3月6日,测量时间为2008年3月6日。如图2所示变形—时间曲线中,拱腰收敛和拱顶下沉曲线画在下方,边墙收敛曲线画在上方。
洞口DK760+100采用台阶法施工,施工时间为2008年3月12日,拱顶下沉测点和拱腰收敛测点埋设时间为2008年3月12日,初始读数为2008年3月12日;下台阶到达量测断面时间为2008年3月23日,边墙收敛埋设时间为2008年3月23日,测量时间为2008年3月25日。在图4变形—时间曲线中,拱顶下沉曲线画在下方,拱腰收敛和边墙收敛曲线画在上方。在图5收敛速度—时间曲线中,边墙和拱腰收敛都在上面。两图中,正负号不表示收敛位移的符号,边墙和拱腰都是收敛的。分析两个断面位移的情况,可以看出位移在前期随时间增长而迅速加大,位移速率逐渐降低。当达到一定时间后,位移趋向稳定。从图4看,变形大体经历了三个阶段即:增长和急剧增长阶段,此阶段变形量约占趋向稳定时总变形量的70%;慢增长阶段,以后是开始趋向稳定阶段。从位移收敛速率上可以看出,位移在施工后的第9天显著减小,说明隧道支护参数设计是合理的。
5结语
通过对堡镇隧道软岩信息化施工技术研究,发现台阶法是对沉降影响最为严重的一种施工方法。一般而言,台阶长度愈长,工作面前方土体对工作面的挤压流动会愈小,而工作面也愈稳定。在软弱地层采用台阶法时,应注意充分领悟“浅埋暗挖法”的精神实质即早封闭理念。
摘要：通过采用有限元模拟和现场监控量测相结合的方法,对堡镇隧道软岩信息化施工技术进行了研究,发现台阶法是对沉降影响最为严重的一种施工方法,以期为类似隧道工程施工积累宝贵经验。
关键词：隧道,软弱围岩,信息化施工,模型,监控量测
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[6]刘宝琛,林德璋.浅部隧道开挖引起的地表移动和变形[J].地下空间,1983(7):1-7.
[7]崔天麟.超浅埋暗挖隧道初期支护结构内力监测及稳定性分析[J].现代隧道技术,2001,38(2):29-33.
隧道信息化 篇6
隧道工程在极其复杂的岩土体中建造, 它是一种隐蔽性工程, 围岩与支护结构相互作用的力学特性极为复杂, 从而表现出复杂的变形特征, 这种复杂的变形特征与诸多因素有关, 如地层岩性、岩体结构、岩土体的物理力学特性、地下水状况、开挖方式、支护参数、支护时机等[1]。
寻求一种能够正确的反映隧道围岩和支护结构的力学特性与变形特征的数学模型是非常困难的, 因此, 在隧道施工过程中, 采用监控量测技术, 基于实测数据进行回归分析, 从而科学合理的掌握围岩和支护结构的力学特性和变形特征, 科学的指导施工。
2 坛厂隧道工程概况
遵赤公路起始遵义市终止赤水市的高速公路, 是连接崇遵、贵遵高速公路南下的重要通道。
坛厂隧道位于遵赤公路白蜡坎—茅台段, 为双洞单向行驶隧道。隧道单洞长约2 090 m;左线最大埋深为302.5 m, 右线最大埋深为335.2 m。
隧址区地貌为溶蚀～侵蚀山地, 坛厂隧道横穿南西向山体, 南侧为陡崖, 中间为山岭、裙峰、洼地及落水洞, 北侧为坡谷。隧址区内上覆地层为第四系残坡积层, 下伏三叠系灰岩、泥岩、二叠系灰岩、炭质泥岩、粉砂岩、白云岩及煤层。隧址区位于坛厂背斜南东翼, 与坛厂背斜斜交。隧址区可能存在的不良地质现象为:岩堆和软土、危岩、断层、地下水、瓦斯煤层等。
3 监控量测技术方案及数据回归分析
3.1 监控量测技术方案
坛厂隧道在信息化施工过程中, 主要开展常规量测项目, 如:净空收敛、拱顶下沉和地表沉降三项。测点布置见图1, 图2。
净空收敛和拱顶下沉是隧道围岩状态变化最直观的反映, 通过变形趋势可判断围岩和初期支护稳定状态和二衬施作的合理时机[2]。净空收敛累计值 (Sn) 和拱顶下沉累计值 (hn) 按照下式计算 (单位均为mm) :
(1)
其中, Li为第i次量测值;Li-1为第i-1次量测值;ΔSi为第i次与第i-1次量测收敛值。
(2)
其中, hi为第i次量测值;hi-1为第i-1次量测值;Δhi为第i次与第i-1次拱顶收敛值。
3.2 非线性回归分析
对给定的一组数据 (xi, yi) (i=0, 1, …, n) , 可找一个函数y=f (x) 使其能够表示两个变量yi和xi的关系, 则该曲线成为回归线。实测数据散点一般都不会落在该曲线上, 要使选择的函数y=f (x) 与实际散点相差最小, 最具有代表性, 则需用最小二乘法原理来判别。
最小二乘法原理是:给定若干数据系列 (xi, yi) (i=0, 1, …, n) , 若自变量x取某一个xi时, 对应的实测值为yi, 回归值为y′i, 使平方和
通常, 一元线性回归分析时假设的函数y′=a+b×x′, 使
一般情况下[4], 隧道净空收敛和拱顶下沉累计值多采用指数函数进行回归分析, 多采用的函数y=a×e-b/x, 通过如下变换公式转化为一元线性回归形式y′=a′+b′×x′, 从而很方便的确定a和b。
3.3成果分析
根据收敛型指数函数y=a×e-b/x的性质, 最终收敛值yw=a和对应的时刻, 只要yw=a不大于预留变形量, 即可建议施作二衬。
4实例分析
本文选择坛厂隧道左线ZK27+570断面作为研究对象 (该断面采集了近50 d的净空收敛和拱顶下沉数据) , 重点研究该断面中上断面收敛测线数据并进行回归分析。
据经验, 隧道净空收敛曲线的早期阶段并不适合采用收敛型的指数函数进行回归分析, 因此, 本文根据第22天以后的数据进行回归分析。
根据最小二乘法原理, 对该净空收敛数据进行回归分析, 并获取回归曲线, 该回归曲线为u=3.893e-1.263 1/t (见图3) 。该曲线表明, 该断面净空收敛最大累计值yw=3.893 mm (小于设计文件中要求的5 cm预留变形量) , 且预测该段围岩和支护结构变形已趋于稳定。事实上, 后续的监控数据基本和回归曲线预测的趋势一致。
5结语
1) 监控量测工作可掌握围岩和支护结构变形状态, 给施工决策提供参考意见;2) 对监控数据进行合理的回归分析可有效预测围岩和支护结构变形趋势以及确定二衬施作时机;3) 量测数据的科学分析、合理预测和及时反馈, 可确保隧道安全施工。
参考文献
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隧道信息化 篇7
目前，我国铁路建设进入高速发展时期，铁路隧道设计速度快，技术标准高。一方面，为使地下结构的变形处于可控状态，确保运营安全，需对其进行动态观测，以监测隧道线下工程的沉降与变形;另一方面，工后沉降监测周期较长，可以得到大量的监测数据，传统的处理方法在处理这些数据时，具有一定的缺陷:需要处理的信息量大，有时甚至需要进行重复性的工作，工作效率不高。随着信息技术的发展，GIS技术以数字化信息为核心的信息系统，对土木工程领域原有的设计模式、检测和监测技术产生了深远的影响。信息系统的自动化、网络化，以及数据库技术为解决现存监测工作的不足提供了重要途径。为了能及时对铁路隧道线下工程稳定程度和变形进行分析，并能长期安全地保存监测信息，以实现信息化施工，有必要建立一套隧道地下工程监测系统。它不仅用于分散的、各自独立的施工现场的监测数据的管理，还可以对所有监测数据进行集中统一管理和长期保存，让用户及时、准确地查询信息、获取监测信息，为施工决策、施工安全、降低施工成本提供科学依据，也为今后类似的工程提供良好的管理经验。
1 监测系统功能模块
在系统的功能模块设计中，以隧道监测数据为主线，面向隧道监测点管理，以隧道监测日常工作内容、性质及辅助管理决策为中心来组织数据和实现其相应的计算机数字化管理模式。
监测信息系统划分为7个子系统，分别是监测信息的查询、检测预报警展示、监测数据分析决策、检测数据报表和图表生成、用户权限管理、文档资料管理、监测点布置和数据展示。每个子系统分别完成各自的功能，同时，各个子系统之间又有一定的联系。原则上是一种松散的、高内聚低耦合的、数据层次上的关系。每个子系统按照其内部功能和业务逻辑的相对独立性又划分为若干个模块，每个模块执行一系列相互关联的具体功能。
1.1 监测点布置和监测数据展示导入功能
系统依据设计好的监测方案，提供在工点图上自动布置测点，根据不同监测点类型显示不同的图形，并添加测点信息，同时系统提供测点的监测数据录入和上传功能。系统进行检查后，上传到中心数据库服务器中。
1.2 监测信息的查询与地图操作功能
查询模块借助Arc GIS Server地理信息平台，实现监测数据信息的快速查询和定位。在系统中使用JAVAscripte接口，来提交保存监测点的图形信息，各测点的不同测次的测值作为属性存放到SQL数据库中。各测点依据唯一的ID标识和图形关联对应。用户既可查询任一监测项目、任一监测点、任一时间的详细监测信息,也可统计查询，同时，根据查询到的信息数据自动生成各种监测曲线。地图操作工具包括地图放大、地图缩小、漫游、图层控制、量测等工具。为了方便使用者对电子地图进行浏览，用户可以直接对主图进行放大、缩小、漫游，也可以通过纵览全景图进行图幅移动。放大、缩小有一定的上下限，根据要显示的信息选择显示比例上下限，当放大或缩小到一定程度时将不再缩放。为了更好地显示主图幅，可以利用纵览全景图来确定主图的位置和缩放大小。
1.3 各种监测类型数据报表和图表的生成功能
系统依据监测单位上传的实时数据，生成各时间段的检测数据表格，用户可以依据不同监测对象，查看任意时段的监测数据，动态地了解监测对象的变形或沉降的程度。同时，根据用户选择或查询到的信息数据，自动生成各种监测曲线。
1.4 报警功能
监测单位在监测数据达到设定的各监测项目和各测点的控制指标时，在未使用系统时是以口头和书面形式向有关部门报告的，这种人工的报告方式存在上报和反馈信息渠道不畅，造成漏报、晚报的可能。系统的预报警功能，则有效地避免了此类事情的发生。系统会依据预先设定的各监测项目和各测点的控制指标，结合监测基准，来判断当前监测项目和各测点的安全状态，并以不同的颜色在地图上动态发布出来，使用户可以非常方便地看到报警的测点空间位置和监测项目的空间分布信息以及报警值。
1.5 监测数据分析决策功能
系统对于监测数据进行分析，预测数据的变化趋势，用来指导实际的施工。系统可以利用一些以往的施工案例，对于监测项目或各测点的时态变化数据、变化速率进行科学的分析。对于关键区域、关键时刻给出重点监测建议，有利于保证铁路隧道施工的安全，降低施工带来的风险。
1.6 文档资料管理功能
系统可以把所有监测项目中以Word、Excel、JPG、PDF、DWG等格式存在的设计文档资料、设计图纸资料、监测方案资料、关键的巡视图片资料等信息一起上传服务器，以便用户查询访问。
1.7 用户权限设置功能
系统依据现有的管理体系和用户要求，把现有用户按区域进行划分。系统设立一个总管理员来管理各区域管理员，各区域管理员把自己区域的用户分为监测公司用户、监管公司用户、设计单位用户、监理单位用户等不同用户角色，并对不同角色赋予不同的用户权限。各用户分配一定角色，赋予不同权限职责后，登陆到系统进行操作。这可以有效地保证数据访问的安全，同时保证当各工点或监测对象出现异常状态时，可以及时地通知到相关负责人。
2 结束语
WebGIS技术以数字化信息为核心的信息系统对土木工程领域原有的设计模式、检测和监测技术产生了深远的影响。信息系统的自动化、网络化、以及数据库技术为解决现存监测工作的不足提供了重要途径。为了能及时对铁路隧道线下工程稳定程度和变形进行分析，并能长期安全地保存监测信息，以实现信息化施工，有必要建立一套隧道地下工程监测系统。它不仅用于分散的、各自独立的施工现场的监测数据的管理，还可以对所有监测数据进行集中统一管理和长期保存，让用户及时、准确地查询信息、获取监测信息，为施工决策、施工安全、降低施工成本提供科学依据，也为今后类似的工程提供良好的管理经验。(图1为系统用户界面展示)
基于WebGIS的铁路隧道监测系统的建立，借助了地理信息系统平台，直观有效地展示了地铁施工中各监测对象和监测点的空间分布状态和监测数据。其迅捷的监测数据和属性信息查询功能，动态的预报警功能，使地铁施工工程管理能够从全局把握，也使第三方监测真正起到指导施工，及时发现问题，有效地预防地铁施工中可能出现的事故的作用，从而保证地铁施工和人民生命财产的安全。
摘要：WebGIS是指在Web上实现GIS功能。应用地理信息系统来进行地下施工过程监测,通过对监测数据的分析,掌握施工过程中隧道及周边环境的安全状况,并为隧道设计、施工变更提供参考依据。
关键词：WebGIS,铁路隧道监测,信息系统
参考文献
[1]甘泉.基于oracle空间数据库的铁路工务WobGIS网上发布系统的研究[D].成都:西南交通大学,2003.
隧道信息化 篇8
近些年来, 中国的经济飞速发展, 各地区、城市的交通状况越来越拥挤, 由于在地面发展交通道路空间已越来越有限, 于是人们想出充分利用地下空间发展交通, 地下交通作为安全、舒适、快捷、准时、环保, 可以大大地改变交通状况。于是各地区、城市主要交通要道、主要交通十字路口和河道两面, 在地下建设隧道来提高交通运输能力。本系统隧道车辆检测系统, 是检测在隧道中过往车辆的流量、车速和占有率, 为以后建设本地区隧道提供车辆通行能力作为上级领导决策依据, 使具有更加科学性和合理性。
2、系统硬件构成
2.1 系统检测设备
系统检测设备是指车辆检测板, 它通过埋在车道上的线圈进行通信来检测过往车量信息 (车流量、车速、占有率) 。我们先用了从南非进口的LD460采样板, 该板具有四个通道, 能够检测二个车道, 并且有一个485通信口。检测灵敏度、板地址等都可以通过硬件开关进行设置。
2.2 采样和运算设备
本设备主要是对检测板进行参数设置、采样设置, 对检测板上传来的数据进行运算, 小容量数据的存储作为历史数据和同上位机通信。本设备我们选用了台湾产的嵌入式设备UN-O1019, 该设备指标是, CPU是Intel XScale PXA-255, 速率是200MHZ, 具有64MB SDRAM和16MB Flash, 2个RS-232和2个RS/232/422/485的通信口, 具有Windows CE.NET操作平台。
2.3 通信设备
通信设备主要是对嵌入式设备UNO1019的数据信息通过RS485串行接口传送到PLC的控制器中, 再经过工业以太网网络传送至隧道监控中心。本设备我们选用了日本产的OMRON PLC的RS485串行通信模块和以太网通信模块, 串行模块具有1个RS232和1个RS422A、485口, 支持Modbus ASCII和Modbus RTU协议, 通信方式具有半双工和全双工功能, 通信速率可调, 最大速率达到38500bps;以太网通信模块具有1个标准的RJ45口, 通信速率10/100Mbps自适应。
2.4 检测系统硬件配置
根据硬件系统介绍, 我们可以算出如下结果:一块检测器板可以检测二车道;一个嵌入式设备可以接三块检测器板, 另一个COM口同PLC通信模块进行通信。
3、通信网络结构
隧道监控系统可划分为三个层次:
第一层为信息层, 采用基于WINDOWS平台的C/S (Client/Server) 体系结构的千兆局域网络, 实现各单体隧道的中央级监控功能。该层采用由工业级交换机组成的千兆光纤以太环网;
第二层为控制层, 采用基于光纤的工控以太环网, 实现单体隧道的分区域监控, 现场百兆光纤以太环网交换机组成的多个现场数据传输网络, 与信息层互通, 将现场区域控制器与中央计算机系统连接起来;
第三层为设备层, 采用现场总线网络, 用于连接远端模块、信息采集设备、智能仪表、智能断路器等现场设备, 实现现场设备的数据采集、现场设备的运行监视与控制。
本系统对每个采样区域设一套PLC通信控制器, 用环形工业以太网相互连接, 并在此基础上采用千兆光纤以太环网路接入隧道监控中心。通信网络结构图如图一。
4、软件设计
系统软件设计是用软件对检测器板LD460的参数设置和嵌入式设备UNO1019的软件开发, 根据检测器板LD460和UNO1019技术性能要求, 我们遵循如下几个原则:
4.1 系统软件
(1) 操作系统选用WinCE v5.0。 (2) 检测器版LD460和嵌入式设备UNO1019通信协议采用Modbus协议。
4.2 应用软件
应用软件我们选用EVC版本4.0 (SP4) 作开发界面。
4.3 应用软件开发
根据系统需求, 整个应用软件从总体结构分为三个部分, 主要软件设计框图 (以检测六车道为例) 如图二
(1) 参数设置软件设计:包括二个线圈距离设置、校时设置、采样时间设置, 上传历史数据设置等。
·采样时间设置:指上位机要求嵌入设备UNO1019每间隔多长时间要上传一次交通信息数据, UNO1019要接收上位机的信息, 我们设置以固定长度方式进行接收。事例如下:
第0字节:接收的开始符STX (02H) ;第1字节:接收实时数据采样时间设置标志04H;第2字节:采样时间 (秒) , 采样时间 (秒) 设置值范围:0FH--FFH
第3字节----第20字节备用, 用00H补全;第21字节:接收本字符串结束符ETX (03H) 。
·上传历史数据:指上位机要求嵌入式设备UNO1019上传某一天的历史数据, 由于UNO1019设备存储设备有限, 我们设置保存了一个星期的历史数据。事例如下:
第0字节:接收的开始符STX (02H) ;第1字节:接收历史数据准备发送标志05H;
第2字节:备用, 用00H补全;第3字节:查询代码。00H:代表查当天的历史数据, 01H:代表查前一天的历史数据, 02H:代表查前第二天的历史数据, 03H:代表查前第三天的历史数据, 04H:代表查前第四天的历史数据, 05H:代表查前第五天的历史数据;第4字节----第20字节备用, 用00H补全;第21字节:接收本字符串结束符ETX (03H) 。 (2) 运算软件设计:指从线圈采样来的数据, 由嵌入式系统UNO1019开发的软件对信息进行运算, 对每一组线圈采集来的数据, 对它进行车流量、车速和占有率的运算;算法如下:
·车流量:计算某一车道某一段时间车流量FLOWsum:
其中:∑-求和函数;t-时间;begintime-某一段时间段的起始时间;endtime-某一段时间段的结束时间;Flow1-该车道上起始时间段第一次采样某一线圈的车流量;Flow2-该车道上起始时间段第二次采样的某一线圈的车流量;Flow (N-1) -该车道上结束时间段前第二次采样的某一线圈车流量;FlowN-该车道上结束时间段前最后一次采样的某一线圈车流量。
·车速:计算某一车道某一段时间车速的平均值为SPEE-Davg:
其中:AVG-平均运算函数;Speed1-该车道上起始时间段第一次采样某一线圈的车速;Speed2-该车道上起始时间段第二次采样某一线圈的车速;Speed (N-1) -该车道上结束时间段前第二次采样某一线圈的车速;SpeedN-该车道上结束时间段前最后一次采样某一线圈的车速。
·占有率:计算某一车道某一段时间占有率的平均值为OCCUPANCYavg:
其中:AVG-平均运算函数;Occupancy1-该车道上起始时间段第一次采样某一线圈的占有率;Occupancy2-该车道上起始时间段第二次采样某一线圈的占有率;Occupancy (N-1) -该车道上结束时间段前第二次采样某一线圈的占有率;OccupancyN-该车道上结束时间段前最后一次采样某一线圈的占有率。
(3) 通信软件设计
通信软件设计有二部分, 嵌入式设备UNO1019对检测器板的通信;另一个是对上位机的通信。通信格式:传输标准:RS232/RS485、通信方式:半双工方式、数据长度:7位、寄偶校验:无、停止位:1位、波特率:9600、校验:无。
·嵌入式设备UNO1019同检测器板通信
它们二者之间的通信, 主要是嵌入式设备采样检测器板的车流量、车速和占有率。是用MODBUS协议中的RTU模式进行通信。由于是采用一问一答方式进行通信, 在整个程序设计中我们考虑这几个因素, 当下次同检测器通信时要考虑第一次车测器板是否已回复, 还要考虑整个程序运行周期, 在二次采样中考虑了合理的时间间隔或设置收到标志以后再进行下一次通信。
·嵌入式设备UNO1019同上位机通信
它们二者之间的通信, 主要是嵌入式设备往上位机传送车辆信息数据, 包括实时数据和历史数据。向上位机传送数据是按上位机设置的采样时间来定时进行传送, 当上位机要求传送历史数据时, 每1秒钟传送一个记录, 当达到要求送一个实时数据时, 同历史数据并成一个记录一起发送。
5、结束语
到现在为止, 本系统已在多条隧道中得到应用, 测量的结果都达到行业标准, 系统运行稳定、可靠、安全, 实际使用证明本系统软硬件设计是科学合理的。本产品具有较大的推广使用价值。
参考文献
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隧道信息化 篇9
对于工程项目施工单位来说,在保证工程质量的前提下,争取更低的成本,才可能创造更高的经济效益,也才能保持企业可持续发展的能力,因此做好项目成本管理就显得尤为重要。做好项目成本管理首先要做好项目的成本分析,只有获得了准确的项目成本信息,才能进行项目成本的计划、组织、控制、协调、分析和考核等一系列相应的成本管理活动。良好的成本管理需要的是动态的成本归集、分析,这就要求财务人员在最短的时间内汇总各部门提交的大量的成本信息,并对其进行整理、计算,最终形成一份成本分析报告提交项目经理,成为调整下阶段各部门的施工进度,并对节约成本的部门和人员进行奖励、对浪费的部门和人员进行惩处的依据。
项目成本管理信息需要动态核实时,以天、周为周期进行数据统计和上报,信息要各部门、各主管领导信息共享,随时查询。大量而频繁的成本归集工作加大了财务人员的工作量,使其没有更多的时间对成本归集结果进行深入分析,也一定程度上降低了成本分析的准确性。因此需要引进先进的计算机技术,在整个项目部范围内建立一套整体化的信息系统,使各部门数据可以实时上传、共享,财务部门可以利用系统的成本核算功能在短时间内完成成本的归集与分析工作。信息化的、动态的成本管理带来了数据、流程、决策的变化,能够达到准确、实时的项目成本核算、权责明确的过程控制以及动态的“盈亏分析”[1]。
本文从工程建设项目成本管理的特殊性及现阶段项目管理信息化大趋势出发,结合新疆某隧道工程项目部推广动态成本管理信息系统的成功经验,证明了工程建设项目动态成本管理信息系统的必要性和可行性。
1 工程建设项目管理信息化趋势
近年来,随着工程建设规模的不断扩大,工程的资源流量和种类不断增加,工程全过程发生的人工、机械、材料费用频率及数额都非常巨大,而施工单位由于种种原因管理的信息化水平无法跟上现实发展的脚步,使得工程规模与工程管理水平的矛盾日益突出。随着我国产业结构调整、资本有机构成的进一步提高,资源计划的重要性日益增强,加之管理领域JIT(准时生产理论)、LP(精益制造)以及Lean Construction(精准建设)等先进理念的广泛应用,无不大大增加了对资源管理的精度、细度和可靠性的要求[2]。鉴于信息化的工程管理能够有效地避免手工操作的弊端,使传统的手工作业转变为现代化管理,使传统的凭经验办事的工作方法向工程管理程序化、规范化转变,加速工程管理工作信息化的步伐已成为各施工企业工程管理工作的当务之急。
工程项目,特别是特大型工程项目,具有周期长、投资大、技术复杂、项目本身和项目的参与方在地域上分布分散等特点,这些特点对项目各个参与方之间的信息交流与协同工作提出了很高的要求。工程管理涉及的数据量相当惊人,就以工程材料管理为例,面对材料规格、数量、价格等如此数量庞大的信息资源,仅靠各部门人员手工记录、分析是非常困难的[3]。现今随着计算机技术的不断发展以及数据库的网络化,实现网络化的项目管理不仅可最大限度地共享资源、提高管理效率、节省开支,而且可使管理人员从繁重的数据处理中摆脱出来,能够更加集中精力于管理与协调工作,使项目管理更加规范有序。
2 工程建设项目成本管理及其特点
工程建设项目的成本管理,是指在保证满足工程质量、安全、进度等合同要求的前提下,在项目成本的形成过程中,对生产经营所消耗的人力资源、物质资源和费用开支等成本因素通过计划、组织、控制和协调等活动进行指导、监督、调节和限制,及时纠正将要发生和已经发生的偏差,在计划成本的范围之内尽可能地降低成本费用,从而实现盈利目的的一种科学的管理活动[4]。工程成本是施工单位工作质量的一个综合指标,它集中反映了施工企业劳动生产率的高低,材料的消耗、节约或超支情况,施工机械利用的好坏以及间接费用是否超支等。因此,它既是一个价值范畴,又是推动企业提高管理水平的重要经济杠杆[5]。相比较一般项目的成本管理,工程建设项目成本管理具有以下几个特点。
(1)针对性强,因地制宜,因时而变,即使是运用已有的成本管理理论,但在不同项目的具体实施过程中却各有不同,不能简单套用,只能因项目而宜。
(2)成本管理要贯穿项目施工的全过程,是全员全过程的管理,目标成本要通过施工生产组织和实施过程来实现[6]。项目成本管理工作要同步前进,不能反复,特别是周期长、投入耗资大的工程项目,如果疏于成本管理,代价是巨大的。
(3)综合性强,在项目成本管理预测、计划、控制、核算、分析和考核这几个环节中,只有依靠各部门配合协作,才能取得良好的效果。
(4)具有前瞻性,施工项目的成本管理必须做到事前管理和事中控制相结合,采取“干前预算、干中核算、边干边算”的成本管理办法,并应根据项目实施过程中出现的情况适时地对成本管理工作进行相应调整[7]。
3 某工程项目部成本管理现状分析
新疆某隧道平均海拔1 100~2 950 m,最高海拔为2 951.6 m,隧道全长22.452 km,进口采用TBM施工,工程规模大、工期紧、标准高,是中国铁路建设史上运用TBM掘进机施工长度罕见的铁路隧道。
该项目采取全面化管理,各部门虽然都采取了数字化办公的模式,但是部门之间还没有搭建起统一的信息系统平台,使每天产生大量的数据无法及时、顺畅的在各部门之间流通。由于不能及时获得最近一期发生的各类数据,造成财务部门得到的数据不仅缺乏时效性、而且数量巨大。这就使得财务人员加班加点处理海量数据之后,仍很难为项目经理进行下一步决策提供一份及时准确的成本分析报告。
在项目实施过程中,还会出现因个别环节操作不当造成的成本浪费,但是由于无法及时提供详细的成本分析报告,很难及时确定造成浪费的具体环节和人员,因此当发现浪费时往往已经为时过晚。为解决成本核算和成本控制不能与工程进度同步完成的问题,该项目部聘请了专门的技术人员为该项目设计并实施了一套动态成本管理系统,以下简要介绍一下该系统的情况。
4 项目动态成本管理信息系统设计及实施
4.1 项目成本分析
通过实地调查,对该项目责任成本进行了分析,如图1所示。
从图1可以看出,该TBM项目成本可以包含5个部分:(1)设备整修及运输费用;(2)设备组装成本;(3)TBM施工阶段成本;(4)预计TBM下场装卸费用;(5)项目期间费用。其中项目前期设备整修、运输及组成成本已归集完毕,期间费用及局指转成本较易归集,因此目前成本控制的关键在于TBM施工成本的有效归集。根据对该隧道项目的实地考察,将TBM的施工成本主要划分为以下几个方面。
(1)直接掘进成本(不含运输、风水电及拌合站):包含掘进工班、刀具工班、电工班及TBM技术室的直接人工费用、直接材料费用、直接机械使用费。
(2)正洞直接衬砌成本:包含直接人工费、直接材料费用、直接机械使用费。
(3)TBM段仰拱块加工成本:包含直接人工费、直接材料费、直接机械使用费。
(4)风水电成本:包含直接人工费、直接材料费、直接机械使用费。
(5)拌合站成本:包含直接人工费、直接材料费、直接机械使用费。
(6)其他直接成本。
4.2 系统主要流程设计
该项目成本核算主要涉及到的部门有:计划部、工程部、物资部、劳资科、财务部、加工厂以及后勤保障等,动态成本管理信息系统依托该项目部已有的局域网,拟搭建起各职能部门全面参与的信息共享平台。动态成本控制业务流程,如图2所示。
从图2可以看出,计划部登陆系统后输入计价单等各类额定成本数据,作为计划成本成为施工实际发生成本的比较基准;物资部负责实时输入施工所领用的各类物资及机械设备的各类费用开支数据;劳资科根据实际出勤人数,汇总施工花费的人力成本;工程部录入最近一期的施工进度情况;财务部及时得到各部门上传的当期数据,利用系统的成本核算功能对当期成本进行整理、汇总,并与额定成本进行比较,分析实际成本与计划成本发生差异的原因,并形成成本分析报告,汇报给项目经理,辅助其对下一阶段工作进行适当调整。
4.3 系统主要功能
由于仍处于试运行阶段,该系统只实现了部分主要功能,包括:
(1)动态成本核算。根据各部门输入(或导入)的报表,系统摘选相关数据进行汇总、计算,快速、准确地完成当期成本的核算。用户可根据实际需要,查询各部门各期成本、单位延米实际成本、各施工主体实际成本,以及其他相关成本数据。
(2)成本比较分析。用户可以根据时间、进度、部门、主体等标准进行成本查询,将实际成本与计划部的额定成本进行比较,形成报表和图形可供用户输出、打印。
(3)项目进度及相应成本控制。系统可自动将计划进度与实际施工进度进行跟踪比较,并可精确到每单位延米成本,对施工进度的计划成本与实际成本进行比较,二者产生的差异可以追溯到相关部门和主体。
5 结论
先进的工程项目成本管理应该借助计算机和网络技术,采用一种科学、实时、动态的管理模式。由于工程项目成本管理的特殊性,使得不同项目的管理模式都有所差异。本文在考察新疆某隧道工程某项目部成本管理现状之后,分析了为该项目部开发的一套动态成本管理信息系统。经过一段时间的试运行之后,该套动态成本管理系统取得了一定的成果,初步达到了用户对成本动态核算的要求。下一步的工作重点在于扩大系统的覆盖面,使更多的部门和人员可以参与进来。在征求用户意见的基础上,系统还需进一步完善。理论和实践都证明了信息化是工程项目管理的必然趋势,快速、准确、动态的成本核算不仅可以节省管理人员的宝贵时间,使其更集中精力于决策与协调工作,更可以减少浪费、明确奖惩、提高项目的整体效率。
摘要：工程建设项目由于其特殊性,在成本管理的过程中更注重其时效性和准确性。动态成本管理信息系统正好顺应了用户的这一要求,它可以快速准确地为用户提供成本核算和成本比较分析等功能,并可按用户要求完成规范的成本分析报告,极大的节省了财务人员的时间和精力,也为项目经理提供了翔实准确的成本分析结果,为其决策提供依据。
关键词：项目管理,动态成本管理,成本控制,信息系统
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