鹿島建設開發盾構掘進管理可視化系統“KaCIM′S”

日本鹿島建設近期開發了一項用于盾構施工的掘進管理可視化系統“KaCIM′S(鹿島建設信息模型/管理盾構系統)”，并已投入實際施工應用。

通過運用這項系統，盾構掘進和管片拼裝計劃(簡稱“掘進拼裝計劃”)的成型預測以及盾構隧道的成型管理能夠立即實現高精度的三維可視化，達到精細的掘進管理、快速形成共識，從而提高施工效率和施工質量。

開發背景

目前，鹿島建設正在大力推進盾構施工的CIM技術，實現品質管理的可視化。通過三維顯示施工成果數據，有利于運營后的維護管理工作。另外，掘進拼裝計劃和盾構掘進管理是確保管片質量的基礎，必須分別使用表單進行管理，存在作業繁雜、花費時間較多的問題。

另外，在掘進拼裝計劃中，首先需要進行測量，在正確把握盾構和管片的坐標、方位、仰俯角的基礎上，確定當前位置的掘進方位以及管片定位后，才能夠制作掘進拼裝指導書。這個過程中，重點在于在允許偏差范圍內確保盾構與管片的運行軌跡一致。對于曲線施工和蛇形修正作業，由于盾構與管片碰撞會造成管片破損開裂等問題，因此，需要正確判斷超挖范圍和超挖量、鉸接角度等，對計劃的精準度有較高要求。

KaCIM′S系統概要與特點

KaCIM′S是通過可視化定量把握蛇形量、盾構的間隙量、曲線施工的超挖量等，對掘進軌跡進行預測并圖示化的一項系統。輸入掘進方位等必要信息后即可完成模擬，直觀顯示指示值的可行性。由于能夠立即判斷指示值的可行性，并由此制作掘進拼裝指導書，大幅縮短了掘進拼裝計劃的所需時間，提高了計劃的精準度。

KaCIM′S的特點為： 1)該系統僅需輸入掘進方位等必要信息后即可自動制成掘進拼裝指導書，完成計劃方案所需時間相比以往可縮短50%； 2)掘進模擬使用了三維模型以不同顏色區分表示，因此施工管理人員和操作人員之間能夠迅速形成共識； 3)可記錄并存儲計劃與實際施工的差異及其原因，有助于改善今后的掘進計劃以及其他盾構施工。

未來發展

鹿島建設計劃把該系統作為一項核心系統，在未來的盾構施工中積極推廣應用，并通過儲備和分析各項數據，對系統進一步改良。另外，為了提高施工效率和保證施工安全，計劃使用AI技術對儲備數據進行分析和應用，實現全自動化的盾構施工。

應用工程概況

施工地點： 日本茨城縣那珂郡。

施工工期： 2017年7月20日—2020年10月31日。

施工單位： 鹿島建設株式會社。

施工參數： 掘進總長1 718 m，管片外徑2 200 mm，開挖外徑2 360 mm。