姚 林 林

( 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司， 四川 成都 610072)

0 前 言

由于TBM施工方法具有“速度快、擾動小、環(huán)境好、效益高”等特點，國內外越來越多的隧道工程選擇TBM進行施工。但同時也帶來圍巖暴露范圍有限、地質資料收集困難、對地質條件變化適應能力差且突發(fā)事故處理難度大等問題。相比傳統(tǒng)鉆爆法施工技術，TBM施工過程中對地質超前預報的依賴性更強、要求更高。如何提高地質超前預報水平的問題就擺在我們面前。

為了更好地進行地質超前預報，必須盡可能收集各類相關的地質信息，確保信息的可靠性和真實性，并快速高效地進行整理分析。而這一切都屬于地質信息的管理范疇。因此，加強地質信息的科學有效管理也就顯得十分必要，這也是進行快速準確預報的前提。

1 TBM施工地質預報工作的信息特點

1.1 信息海量化

為了更好地指導TBM安全生產，提供快速準確的超前地質預報成果，必須收集與之相關的所有可能信息。主要包括：區(qū)域地質資料、地表地質調查成果、勘探試驗數(shù)據(jù)、各種物探測試信息及解譯成果、施工過程中地質編錄資料及激光掃描和攝像等各種影像信息、渣體特征參數(shù)及施工過程中各種機械鉆進數(shù)據(jù)等。以上每項內容又包含原始數(shù)據(jù)、分析圖表、結論成果等大量信息，所以地質預報過程中涉及的信息量相當巨大。

1.2 信息多元化

預報工作是多學科、多門類綜合信息的聯(lián)合分析判斷過程，同時，各種信息的獲取時間、獲取手段以及其載體形式都有所差異，預報工作中的信息也是多元化的。從學科差異上可以分為：地質信息、試驗信息、物探信息及機械信息等。從獲取時間的差異上可以分為：施工前信息、施工中信息和施工后反饋信息。從載體形式的差異上可以分為：文字信息、數(shù)據(jù)信息、圖表信息和影像信息等。

1.3 信息交互化

盡管預報工作中各種信息的學科門類、獲取時間及載體形式都不盡相同，但各類信息之間都是相互關聯(lián)的，不是獨立的信息，而是交互性的信息。不同信息雖然針對目的不同、側重不同，但他們之間又相互聯(lián)系、相互重疊，信息之間可以實現(xiàn)互通有無、互補優(yōu)差、互驗真?zhèn)?。例如：先期信息對后期信息進行預判和指導，而后期獲取的信息又對前期信息進行反饋校驗。

2 TBM施工地質預報工作對信息管理的要求

2.1 信息來源的真實性

信息的收集工作是信息管理的首要環(huán)節(jié)，也是最關鍵環(huán)節(jié)。信息的真實性決定了地質預報成果的可信度。由于信息涉及學科門類多且相對專業(yè)，所以各專業(yè)信息的收集工作必須由專業(yè)人員專門負責，信息來源必須來自第一手資料，不能道聽途說或隨意編造，需要堅持相關校審程序，多人把關，確保用于地質預報工作的信息來源的真實性。

2.2 信息收集的全面性

信息的收集工作也是信息管理的基礎環(huán)節(jié)，信息收集的全面性也決定了預報成果的準確度。收集的信息越豐富，預報效果越好，越能逼近真實的地質條件，更好地指導施工。由于信息門類廣、收集手段不同、收集時間不一，給信息收集帶來很大困難，但仍然必須全面收集所有可能信息。每個專業(yè)明確自己的工作內容和范圍，確保不漏掉一切可能信息，尤其是關鍵信息。

2.3 信息分析的關聯(lián)性

由于地質預報過程本身就是一個利用各種信息進行分析，逐漸逼近真實地質體的動態(tài)過程，各種信息又具有多解性和不確定性，往往需要各種信息進行相互關聯(lián)，相互驗證，以便獲得更合理的解釋，更接近真實地質體。所以信息分析過程中必須實現(xiàn)各種信息交流渠道的互通，不能使信息呈現(xiàn)獨立化、單一化、靜態(tài)化。

2.4 信息處理的快速性

由于TBM具備明顯“速度快”的特征，每天掘進進尺和一些物探測試有效距離相當。為了確保地質預報成果能及時對施工過程進行指導，不僅測試工作需要及時跟進，更需要預報過程中能夠對各種信息實現(xiàn)快速處理。否則，將會發(fā)生地質預報工作的滯后，無法滿足其時效性。

3 傳統(tǒng)地質預報工作方法及其缺陷

3.1 傳統(tǒng)地質預報的工作方法

傳統(tǒng)地質預報的工作流程為：相關專業(yè)(主要包含物探、試驗等)以書面形式提供試驗測試及解譯成果報告供地質專業(yè)人員使用，地質專業(yè)人員根據(jù)前期已有地質資料、近期地質編錄資料，結合相關專業(yè)提供的試驗測試及解譯成果進行宏觀地質分析并作出預報。

3.2 傳統(tǒng)地質預報的缺陷

傳統(tǒng)地質預報工作存在以下缺陷：

(1)資料形式固定，信息易缺失。地質專業(yè)所需資料主要來源于本專業(yè)或其他專業(yè)以書面形式提供的文件，而許多信息僅采用書面報告形式無法得到有效反映。如TRT物探測試成果本身是三維可旋轉立體模型，但是書面提供資料往往只有俯視圖和側視圖，無法為地質人員提供更全面、豐富、直觀的信息，而且所提供的圖件也不一定為地質人員所關心部位。

(2)相關專業(yè)參與程度低。在傳統(tǒng)地質預報工作中，地質專業(yè)作為主導專業(yè)參與程度高于其他相關專業(yè)。往往其他專業(yè)提供本專業(yè)成果報告后，就退出預報工作，后續(xù)工作基本不參與。

(3)專業(yè)之間交互性不強。由于各專業(yè)僅向地質專業(yè)提供資料，本專業(yè)對自身資料成果負責，專業(yè)之間交流缺失，僅表現(xiàn)為與地質專業(yè)之間單線單向聯(lián)系，交互性不強。

(4)溝通間接，處理速度慢。在預報過程中，當不同專業(yè)之間出現(xiàn)矛盾差異時，地質專業(yè)往往需要起到橋梁和傳話筒的作用，需要和不同專業(yè)之間相互溝通。而這種溝通是間接的，速度慢、效率低。

4 基于PIP技術的預報方法探討

4.1 PIP信息管理技術介紹

項目信息門戶(Project Information Portal，簡稱PIP)技術是在對項目實施全過程中項目參與各方產生的信息和知識進行集中式存儲和管理的基礎上，為項目各參與方在Internet 平臺上提供的一個獲取個性化項目信息的單一入口。它是基于互聯(lián)網的一個開放性工作平臺，為項目各參與方提供項目信息共享、信息交流和協(xié)同工作的環(huán)境。項目信息門戶主要提供項目文檔管理、項目信息交流、項目協(xié)同工作以及工作流程管理4個方面的基本功能(如圖1所示)。

圖1 項目信息門戶(PIP)的基本信息管理功能

PIP 的最大特點是改變了傳統(tǒng)信息交流的點對點式溝通方式，實現(xiàn)了全過程中參與各方的信息共享。

基于PIP信息管理技術的核心思想，國內外許多公司相應開發(fā)了相關的項目管理平臺軟件，比較常見的如： Oracle公司的Primavera P6、Artemis 公司的Artemis Viewer、NIKU 公司的Open WorkBench、Welcom 公司的OpenPlan、智邦國際項目管理軟件、禪道項目管理軟件、易建工程項目管理軟件、統(tǒng)御項目管理軟件等。

目前，國內也出現(xiàn)專門針對地質信息管理的平臺軟件，如中國電建成都院開發(fā)的GeoSmart地質信息管理平臺，該軟件可以對地質工作中的地質資料、勘探成果、試驗資料和物探信息等進行集中管理，并且可以利用GOCAD進行地質信息的三維展示和分析。

4.2 PIP技術用于地質預報的可行性

隧道TBM施工環(huán)境下超前地質預報工作，就是針對開挖掌子面前方預報洞段收集相關的地質資料、各種預報物探手段的測試解譯成果、相關勘探試驗數(shù)據(jù)以及TBM獨有的掘進參數(shù)和洞渣信息等，進行綜合判斷形成地質預報結論，以及根據(jù)開挖實際地質條件進行反饋調整的過程。超前地質預報工作過程，實際上就是一個對多元信息的收集、整理、分析，并提出結論的過程。提高地質預報的質量和效率，要求信息管理工程中必須保證信息收集全面真實、信息完全共享、信息交流反饋渠道暢通和信息分析協(xié)同工作平臺便捷多樣等。

PIP技術的核心思想也正是提供項目信息共享、信息交流和協(xié)同的一個工作環(huán)境，其項目信息管理的流程環(huán)節(jié)涉及了“信息收集—信息校核—信息存儲—信息共享—信息交互分析—信息應用”整個信息的管理過程。該過程和地質預報工作流程一致，利用PIP的各個基本功能模塊可以實現(xiàn)地質預報工作，同時可以確保預報的質量和效率。

4.3 基于PIP的地質預報方案設計

4.3.1 預報工作實現(xiàn)方案

基于PIP項目信息管理技術的地質預報實現(xiàn)總體方案是借助PIP信息管理平臺軟件提供的項目文檔管理、項目信息交流、項目協(xié)同工作以及工作流程管理等基本功能模塊化操作逐步實現(xiàn)預報功能，同時借助平臺的便捷性、程序性、交互性的功能使得預報工作在全生命周期內快速得到各方的共同參與和交流，提高預報工作的效率和效果。

4.3.2 預報工作流程

預報工作流程按照PIP信息管理的信息收集、信息校核、信息存儲、信息共享、信息交互分析及信息應用等功能模塊逐步實現(xiàn)(見圖2)。

圖2 超前地質預報信息管理實現(xiàn)流程

信息收集模塊的內容對應到地質預報工作中，表現(xiàn)為：對地質預報相關的地質信息、勘探試驗成果、物探測試成果進行收集，同時，TBM施工獨有的掘進參數(shù)和渣體形態(tài)等對地質預報工作有輔助作用的信息也應被進行收集。在資料收集時利用PIP工作流程管理模塊中的工作流程模板功能明確各專業(yè)的工作內容和規(guī)范工作程序，確保取得資料的全面性。同時，利用工作流程控制功能加強信息的校核工作，只有通過各專業(yè)負責人的校核，才能被認定是可靠的信息，進而才能上傳至PIP項目信息門戶，確保信息的真實性和可靠性。

信息存儲和共享模塊對應到地質預報工作中，就是對上述經過校核后的信息，由各專業(yè)指定人員進行分門別類，存儲到平臺提供的數(shù)據(jù)庫內，并對復核條件的人員進行授權，具備權限的用戶可以對信息全過程進行查看和進一步調用分析。

協(xié)同工作模塊的目標，即：實現(xiàn)多專業(yè)信息分析協(xié)同工作平臺的便捷化和多樣化，在地質預報工作中可以由地質專業(yè)牽頭，物探、試驗、施工等多專業(yè)組成地質預報小組進行地質預報協(xié)同分析工作，保證信息充分交流和積極反饋，確保預報成果真實可靠。協(xié)同工作可采用現(xiàn)場集體辦公、網絡會議等形式，具體可依據(jù)實際條件和時間要求選擇協(xié)同工作形式。若需外地專家或廠家技術人員遠程幫助，可選擇視頻會議和遠程錄像等方式。

在上述工作的基礎上，形成各方認可的地質預報結論進行發(fā)布，實現(xiàn)信息的應用。

5 結 論

通過對PIP信息管理技術方法特點和地質預報工作具體表現(xiàn)進行分析，在對預報方案、方法進行設計的基礎上，可以得出以下結論：

(1)TBM施工條件下的超前地質預報工作中涉及信息量大、門類眾多且交互性強，加強信息管理十分重要。

(2)TBM施工速度快，若要使得地質預報的長度與掘進速度匹配，需要提高地質預報工作的信息管理的便捷性和高效性。

(3)項目信息門戶(PIP)技術可滿足地質預報工作中的信息管理需求，利用該技術可以提高地質預報的質量和效率。