地铁施工项目机械化、自动化、信息化实施方案2.1项目机械化、自动化、信息化实施方案2.1.1实施目标为提升深圳市城市轨道交通XX号线工程建设机械化水平，加快地铁信息化建设步伐，提高自动化监测水平，项目经理部成立机械、自动化及信息化领导小组，统一组织、管理、实施本工程。

实施目标如下：机械化目标：本工程建设过程中，响应国家“机械化换人、自动化减人”的号召，全线推广成熟、先进、成套技术装备，提升施工机械化水平，以机械化生产替换人工作业、以自动化控制减少人为操作，实现高危作业场所作业人员减少30%以上，大幅提高工程安全生产水平。

自动化监测目标：本工程全线采用云平台和自动化监测手段，实现监测数据的自动采集、计算、分析和即时传输，并接入业主工程信息化管理平台，实现信息共享。

信息化目标：本工程通过盾构施工实时监控、高清视频监控、BIM技术应用等信息化技术，提高工程管理信息的准确性、全面性和及时性，增强项目的快速反应能力，提高工程建设的生产经营效率和管理效率。

2.1.2实施组织机构XX号线项目经理部成立机械、自动化及信息化领导小组，由项目经理兼任组长，总工程师兼任副组长，下设机械化组、自动化监测组、盾构设备监控组、BIM信息组、视频监控组、工地标准化组等6个小组，分别由对应部门兼任。

各工区项目部同步成立机械、自动化及信息化小组。

机械、自动化及信息化领导小组组织机构如图2.1-1。

图 2.1-1 机械、自动化及信息化领导小组机构图2.1.3项目机械化为提升机械化程度，降低工人劳动强度，本工程拟采用成熟、先进、成套技术装备如下。

⑴本工程盾构隧道均采用土压平衡模式掘进，盾构掘进示意图见图 2.1-2。

图 2.1-2 盾构掘进示意图⑵本工程部分车站围护结构地质强度大，拟投入双轮铣进行施工，双轮铣施工见图 2.1-3。

图 2.1-3 双轮铣施工⑶泥浆零排放处理技术，采用成熟的泥水分离设备和技术，可将施工过程中产生的废浆进行零排放处理，很好地解决了在城市施工中废浆的处置和环境污染问题，泥水分离设备见图 2.1-4。

图 2.1-4 泥水分离设备⑷对于盖挖逆做的车站钢管桩的施工，采用HPE液压插装机，提高钢管桩的安装精度，如图 2.1-5。

图 2.1-5 HPE液压插管机⑸投入钢筋集中加工工厂，引入钢筋自动成型加工设备，如图 2.1-6。

图 2.1-6 钢筋自动化加工设备⑹拟在有条件的联络通道施工中投入布鲁克开挖机器人进行施工，如图 2.1-7。

图 2.1-7 布鲁克开挖机器人⑺拟在有条件的竖井（盾构井）安装垂直提升系统，用于基坑土的垂直运输，如图 2.1-8。

图 2.1-8 垂直提升系统2.1.4大型机械设备自动化监控⑴复合盾构数据远程监控系统本工程盾构区间采用远程监控系统，为盾构机的安全生产与无忧施工提供“物联网+盾构”的可视化的解决方案，为盾构机的施工管理、维护水平与健康管理提供基于“大数据+盾构”的智能决策服务。

该系统可在目前主流的移动设备（如Android、IOS、WinPhone等操作系统的手机、平板电脑、电脑等）上随时随地进行数据监测和查看，能够实时掌握盾构施工过程情况，提高对所有盾构施工的整体把握和决策水平。

通过该系统的应用，从根本上提升盾构法施工的信息化管理水平，实现管理模式从“事后处置”到“事前预警”、“粗放控制”到“状态评估”、“定期巡视”到“状态监视”的转变，对提升各施工单位和业主单位的管理水平和效率、减少盾构机的故障情况、降低运营成本等都有着积极的意义。

整个盾构远程监控系统适用复合盾构、双模复合盾构施工单位、建议业主单位和相关机构，系统采用Hapood大数据架构,紧紧围绕盾构施工开展盾构机器数据的采集、传输、存储、大数据分析处理和信息可视化发布，如图 2.1-9和图 2.1-10。

图 2.1-9 盾构云服务示意图图 2.1-10 盾构远程监控系统示意图⑵出渣车辆远程监控系统为确保本工程出渣车辆运行过程中，严格按政府相关部门要求的时间、线路进行渣土运输，同时各级管理人员能通过平台（移动终端）全天候监控本工程渣土运输车辆的情况，发现有车辆违规后能立即制止。

本工程的渣土运输车辆采用“GPS+云平台”模式，对所有渣土运输车安装上全天候GPS，同时安装全天候的行车记录仪，如图 2.1-11。

图 2.1-11 渣土运输车辆远程监控系统示意图2.1.5自动化监测方案2.1.5.1自动化监测的目的在城市复杂地质条件和周边环境条件下进行深基坑施工，工程自身和周边环境风险等级高，传统的人工监测虽然能够取得监测数据指导现场施工，但是数据采集和计算工作量大、周期长且容易受到人为因素的干扰，尤其是重要风险源监测频率不能够满足实时监测的要求。

另外新建地铁邻近或者穿越既有运营地铁、铁路施工，必然引起既有线结构的变位，为保证既有地铁和铁路结构的安全和正常运营，在地铁施工期间，必须对邻近的地铁和铁路进行全天候的实时监控量测，传统监测技术在高密度的行车区间内无法实施，且不能满足对大量数据采集、分析及准确的反馈，因此必须采用远程自动化监测系统对深基坑围护结构、周边重要建（构）筑物、高架桥墩以及既有地铁、铁路的结构和轨道变形进行24小时监控量测，可以及时反馈信息，指导工程施工。

2.1.5.2自动化监测的重点本工程在全线范围内采用自动化监测手段，原则上由一家监测单位统筹施工监测工作。

特别是在紧邻或下穿既有运营地铁、铁路、市政高架桥等重要建（构）筑物施工时，对工程实施本体及受影响的重要建（构）筑物实施自动化监测，并按照相关要求，负责实施或委托第三方实施特殊区域施工所需的监测工程及相关配合工作。

XX号线建设中需重点实施的工点见表 2.1-1。

2.1.5.3自动化监测项目按照招标文件及相关规范要求，本工程自动化监测项目统计见表 2.1-2。

深基坑工程、周边建（构）筑物以及既有线的监测如图 2.1-12、图 2.1-12和图 2.1-12。

图 2.1-12 基坑围护结构自动化监测示意图图 2.1-13 建构筑物自动化监测示意图图 2.1-14 既有线自动化监测示意图2.1.5.4自动化监测方法⑴地下水位基坑和隧道施工过程中容易因降水造成泥砂流失，从而导致周边道路沉陷和地上、地下建（构）筑物的沉降或开裂，影响人车、建（构）筑物的安全。

通过实施地下水位自动化监测可以实时掌握地下水位的变化情况，并结合现场工况及时采取针对性的措施控制周边道路的沉陷和建（构）筑物的变形，保证安全。

水位监测点埋设在基坑周边以及施工区域沿线50m区域内的桥梁、建筑楼宇、道路周边。

在需要埋设测点的位置预先挖探沟，确保无地下管线，然后利用地质钻机成孔，孔深要求打穿潜水含水层，但不得穿透下部隔水层，在孔内埋入直径约90mm的压力套管，管底加密封盖，将型号为VWP-G传感器及传输导线放入压力管内，如图 2.1-15图2.1-12。

为防止泥砂进入管中，下部留出0.5～1m的沉淀段(不打孔)，用来沉淀滤水段带入的少量泥砂，中部管壁周围钻出6～8列直径为6mm左右的滤水孔，纵向孔距50～100mm，相邻两列的孔交错排列，呈梅花状布置，管壁外部包扎过滤层，过滤层可选用土工织物或网纱，上部管口段不打孔，以保证封孔质量。

图 2.1-15 VWP-G型投入式水位计结构示意图施工过程中，当被测水压荷载作用到被测水位计上时，会引起硅压传感器感应膜的变形，变形量经由数字电路采集调制后，由电缆传输至读数装置，即可直接显示被测水位值，最高精度可达3mm；采集模块采集到监测数据后通过无线网络传输至云平台，现场安装实物如图 2.1-16。

图 2.1-16 现场安装实物图⑵支撑轴力支撑轴力自动化监测可以实时监控基坑支撑轴力的变化情况，随时掌握基坑围护结构及支护结构的受力体系，判断基坑的稳定性。

与人工监测相比，支撑轴力自动化监测频率更高，一般为30min/次，可以完整记录支撑轴力的变化历程，为分析支撑轴力变化的原因，判断基坑稳定性提供更充分的依据。

支撑轴力自动化监测是以振弦式传感器（混凝土支撑轴力一般选用应力计，钢支撑轴力一般选用轴力计）配合多通道振弦采集仪、数据传输处理系统实现的。

传感器布设在内力较大或有代表性的支撑结构上，每个监测点位布设的传感器信号汇聚到采集仪，最终通过无线设备将现场的实时数据发送后台数据处理中心进行处理，最终发送到用户。

应力计、轴力计技术指标如表 2.1-3。

⑶围护结构顶部位移、竖向位移及临时立柱沉降根据施工现场及周边情况，采用徕卡TS30全站仪，在距基坑开挖深度3～5倍范围以外的稳定位置埋设水平位移基准点，每个车站基坑周围水平位移监测基准点的数量不少于4个，在冠梁顶部间距10～20m预埋棱镜，立柱沉降布点间距约30m。

采用极坐标法进行测量，一测回测量流程如图 2.1-17。

图 2.1-17 一测回测量流程图⑷围护结构水平位移、土体水平位移围护结构水平位移是基坑监测的主控监测项目，通过监测、整理、分析围护结构不同深度的水平位移，可以判断围护结构是否存在薄弱区段，支撑体系是否合理有效，进而指导施工。

围护结构水平位移自动化监测可以节省数据采集时间，且无需人工在基坑边采集数据，避免了人员高坠风险。

围护结构水平位移自动化监测是通过测斜管、固定式测斜仪、数据采集模块、数据传输模块以及后台处理器及云平台实现的，一般情况下每个测点埋设3~8个固定式测斜仪，具体数量根据围护结构的深度确定，测斜仪埋设的位置一般是围护结构与横向支撑交接处上下，两道支撑之间预测的变形较大处。

固定式测斜仪及数据采集模块的技术指标如表 2.1-4。

土体水平位移是在围护结构外侧用地质钻机钻孔埋设测斜管来实施，其他固定式测斜仪的安装、数据采集模块、数据传输模块等同围护结构水平位移的实施方法。

⑸支护体系钢筋内力支护体系钢筋内力监测的目的是了解工程施工过程中，隧道支护结构的受力情况，确保支护体系的安全，包括矿山法隧道初支拱架钢筋内力、盾构和双模复合盾构管片钢筋内力监测，监测元器件为钢筋计。

依据设计计算的结果，选择支护结构弯矩最大或者受力最不利、变形最大的位置将钢筋计串联焊接在主筋，如图 2.1-18，其数据采集、计算和传输流程同支撑轴力的实施方法。

图 2.1-18 钢筋计焊接⑹围护结构侧向压力围护结构侧向压力监测的目的了解基坑施工过程中，围护结构内、外侧土压力的变化情况，为施工设计积累经验，监测元器件是压力盒，如图 2.1-19。

围护结构后和嵌固段围护结构前均需要埋设，常采用挂布法。

将包住整幅钢筋笼的挂布绑在钢筋笼外侧，并将带有压力囊的土压力盒放入布袋内，布袋位置按设计深度确定，压力囊朝外，导线固定在挂布上通到布顶；挂布随钢筋笼一起吊入槽（孔）内；混凝土浇筑时，挂布将受到侧向压力而与土体紧密接触。