鹿岛建设开发盾构掘进管理可视化系统“KaCIM′S”

日本鹿岛建设近期开发了一项用于盾构施工的掘进管理可视化系统“KaCIM′S(鹿岛建设信息模型/管理盾构系统)”，并已投入实际施工应用。

通过运用这项系统，盾构掘进和管片拼装计划(简称“掘进拼装计划”)的成型预测以及盾构隧道的成型管理能够立即实现高精度的三维可视化，达到精细的掘进管理、快速形成共识，从而提高施工效率和施工质量。

开发背景

目前，鹿岛建设正在大力推进盾构施工的CIM技术，实现品质管理的可视化。通过三维显示施工成果数据，有利于运营后的维护管理工作。另外，掘进拼装计划和盾构掘进管理是确保管片质量的基础，必须分别使用表单进行管理，存在作业繁杂、花费时间较多的问题。

另外，在掘进拼装计划中，首先需要进行测量，在正确把握盾构和管片的坐标、方位、仰俯角的基础上，确定当前位置的掘进方位以及管片定位后，才能够制作掘进拼装指导书。这个过程中，重点在于在允许偏差范围内确保盾构与管片的运行轨迹一致。对于曲线施工和蛇形修正作业，由于盾构与管片碰撞会造成管片破损开裂等问题，因此，需要正确判断超挖范围和超挖量、铰接角度等，对计划的精准度有较高要求。

KaCIM′S系统概要与特点

KaCIM′S是通过可视化定量把握蛇形量、盾构的间隙量、曲线施工的超挖量等，对掘进轨迹进行预测并图示化的一项系统。输入掘进方位等必要信息后即可完成模拟，直观显示指示值的可行性。由于能够立即判断指示值的可行性，并由此制作掘进拼装指导书，大幅缩短了掘进拼装计划的所需时间，提高了计划的精准度。

KaCIM′S的特点为： 1)该系统仅需输入掘进方位等必要信息后即可自动制成掘进拼装指导书，完成计划方案所需时间相比以往可缩短50%； 2)掘进模拟使用了三维模型以不同颜色区分表示，因此施工管理人员和操作人员之间能够迅速形成共识； 3)可记录并存储计划与实际施工的差异及其原因，有助于改善今后的掘进计划以及其他盾构施工。

未来发展

鹿岛建设计划把该系统作为一项核心系统，在未来的盾构施工中积极推广应用，并通过储备和分析各项数据，对系统进一步改良。另外，为了提高施工效率和保证施工安全，计划使用AI技术对储备数据进行分析和应用，实现全自动化的盾构施工。

应用工程概况

施工地点： 日本茨城县那珂郡。

施工工期： 2017年7月20日—2020年10月31日。

施工单位： 鹿岛建设株式会社。

施工参数： 掘进总长1 718 m，管片外径2 200 mm，开挖外径2 360 mm。