前言
建國(guó)以來(lái)，我國(guó)鐵路隧道的建設(shè)取得令人矚目的進(jìn)步，其數(shù)量和總延長(zhǎng)都已位居世界各國(guó)之首。從“卡脖子”到人無(wú)我有，人有我優(yōu)，隧道的建設(shè)提高了車輛的行程時(shí)間、使人民生活更加便捷、生活水平提高，而隧道的建設(shè)最大的功臣就是盾構(gòu)機(jī)。
伴隨著城市建設(shè)發(fā)展，創(chuàng)新和技術(shù)在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，以GIS、BIM、人工智能、大數(shù)據(jù)、5G為代表的創(chuàng)新技術(shù)和應(yīng)用也為了城市、工業(yè)建設(shè)提供著技術(shù)支持。工程建設(shè)的發(fā)展也以科技創(chuàng)新為切入點(diǎn)，形成創(chuàng)新協(xié)同互動(dòng)的新生態(tài)圈。
今天將采用Hightopo的HT for Web產(chǎn)品來(lái)構(gòu)造輕量化的3D可視化場(chǎng)景，數(shù)字孿生盾構(gòu)機(jī)施工流程，清晰直觀的展示設(shè)備的部件組成，動(dòng)態(tài)運(yùn)作效果，設(shè)備拆分，組裝、施工全過(guò)程。
界面簡(jiǎn)介及效果預(yù)覽
我們使用HT for Web自主研發(fā)的2D/3D引擎，經(jīng)過(guò)搭建輕量化場(chǎng)景、搭配數(shù)據(jù)面板以及動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)制作了盾構(gòu)機(jī)施工流程可視化：
場(chǎng)景由中心的3D盾構(gòu)機(jī)和底部數(shù)據(jù)面板構(gòu)成，場(chǎng)景支持常規(guī)的旋轉(zhuǎn)、平移和視角縮放，通過(guò)數(shù)據(jù)面板模擬展示盾構(gòu)機(jī)施工進(jìn)程的一些相關(guān)信息。
結(jié)合HT的數(shù)據(jù)可視化面板實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)展示施工過(guò)程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)。智能分析采集后臺(tái)數(shù)據(jù)，真實(shí)反映每一項(xiàng)模塊的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，讓管理者了解各板塊情況，進(jìn)行快速維護(hù)管理。
實(shí)現(xiàn)價(jià)值
傳統(tǒng)的施工常采用BIM模型，但BIM建模模型數(shù)據(jù)往往過(guò)于龐大臃腫且建模模型不夠美觀。通過(guò)案例我們可以感受到，相比于傳統(tǒng)方式的項(xiàng)目建設(shè)而言，HT的三維展示具有更靈活的表現(xiàn)形式和直觀生動(dòng)的效果。對(duì)于企業(yè)，生動(dòng)的演示動(dòng)畫能讓客戶更快了解產(chǎn)品的工作原理和優(yōu)勢(shì)，而且比起普通的工業(yè)動(dòng)畫，Web上的可視化系統(tǒng)展示內(nèi)容更豐富、自由度更高，后續(xù)需求更改也更為靈活、成本更低。
應(yīng)用3D可視化技術(shù)，不僅能夠提升工程施工現(xiàn)場(chǎng)工作效率，并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)控工程進(jìn)度。該項(xiàng)目也拓寬了可視化模型的應(yīng)用空間及應(yīng)用價(jià)值：
一、還原性：數(shù)字孿生打破了通過(guò)平面圖紙整合施工信息的傳統(tǒng)模式，通過(guò)三維可視化技術(shù)仿真還原盾構(gòu)機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)，以及盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)、狀態(tài)信息等。
二、信息化：HT可視化改善了傳統(tǒng)模式中設(shè)計(jì)、建造與運(yùn)維階段的信息存儲(chǔ)弊端，使施工到運(yùn)維階段的信息集成，保證了數(shù)據(jù)的及時(shí)性，通過(guò)及時(shí)的信息反饋能夠分析得知施工階段可能遇到的問(wèn)題，減少了維護(hù)成本。
三、綠色化：順應(yīng)綠色發(fā)展理念，以新興技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工作業(yè)，加大工業(yè)綠色發(fā)展。隨著盾構(gòu)機(jī)在地鐵、電力、電信、地下管廊、海底隧道、巖石隧道等更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，對(duì)盾構(gòu)機(jī)技術(shù)的要求也越來(lái)越高，所以新結(jié)構(gòu)、新形式、新概念的盾構(gòu)機(jī)將會(huì)不斷推出。
系統(tǒng)分析
盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理是一個(gè)圓柱體的鋼組件沿隧洞軸線邊向前推進(jìn)邊對(duì)土壤進(jìn)行挖掘。該圓柱體組件的殼體即護(hù)盾，它對(duì)挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時(shí)支撐的作用，承受周圍土層的壓力，有時(shí)還承受地下水壓以及將地下水擋在外面。挖掘、排土、襯砌等作業(yè)在護(hù)盾的掩護(hù)下進(jìn)行。盾構(gòu)機(jī)可分為4個(gè)構(gòu)造組成：
盾構(gòu)殼體
盾構(gòu)殼體由切口環(huán)，支撐環(huán)，水平、豎直隔板以及外殼鋼板組成，在工程施工開(kāi)始，首先通過(guò)開(kāi)挖基坑，將盾構(gòu)機(jī)器安裝至指定位置，進(jìn)行調(diào)試。
推進(jìn)系統(tǒng)
盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)主要由盾構(gòu)千斤頂和液壓設(shè)備組成，沿支撐環(huán)呈圓周狀分布，通過(guò)向管片施加壓力，反推盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)。
出土系統(tǒng)
在刀具削土后，通過(guò)傳送裝置運(yùn)輸至后方。
拼裝系統(tǒng)
拼裝系統(tǒng)可以說(shuō)是盾構(gòu)機(jī)的骨架所在，通常工廠會(huì)按照盾構(gòu)機(jī)規(guī)格生產(chǎn)的一系列環(huán)片狀管片，再通過(guò)環(huán)式拼裝機(jī)進(jìn)行組裝，管片也成為了隧道的支護(hù)要件，保障盾構(gòu)機(jī)的安全掘進(jìn)。
盾構(gòu)機(jī)作為隧道施工的重要設(shè)備之一發(fā)揮著舉足輕重的作用。工程施工也必須提升自主能力，提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，以綠色化智能化為核心，提高整體的管控一體化水平及制造水平，打造為智能制造行業(yè)。
總結(jié)
在科技強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的不斷推動(dòng)下，中國(guó)越來(lái)越多的技術(shù)短板被補(bǔ)齊，并且還誕生了一大堆尖端國(guó)產(chǎn)技術(shù)，而中國(guó)的盾構(gòu)機(jī)也已經(jīng)成為一張代表實(shí)力的名片，許多國(guó)家甚至慕名前來(lái)購(gòu)買。通過(guò)結(jié)合HT的智能化的監(jiān)測(cè)控制和管理系統(tǒng)的可視化，促進(jìn)未來(lái)綠色工業(yè)建設(shè)的智慧化和深度化，有效解決城市建設(shè)的各項(xiàng)成本消耗，提升環(huán)境監(jiān)測(cè)，安全監(jiān)控的準(zhǔn)確性，提高施工建設(shè)的質(zhì)量與效率。
