走进大国工程｜引江补汉工程6标段，数字孪生驱动工程精品建设

引江补汉工程是在建的国家重点工程之一，是南水北调后续工程首个开工重大项目，从长江三峡库区引水入汉江，沿线由南向北依次穿越宜昌市夷陵区、襄阳市保康县、谷城县和十堰市丹江口市。工程实施后将把南水北调工程和三峡工程连接起来，可进一步提高汉江流域的水资源调配能力，增加南水北调中线工程北调水量，提升中线工程供水保障能力，并为引汉济渭工程达到远期调水规模、向工程输水线路沿线地区城乡生活和工业补水创造条件。

其中6标段由中铁十二局集团有限公司承建，输水工程土建施工及金结机电安装工程示意图如下：

6标段主要由输水隧洞、12-1#竖井、12#平洞和13#平洞四部分组成。

（1）输水隧洞：总长18.65km，净空直径10.4m，其中：钻爆段7.525km，TBM段11.125km。

（2）12-1#竖井：12-1#竖井净断面直径7.8m，井深约256m，底部连通洞长约392m，承担主洞钻爆段2600m施工任务。

（3）12#平洞（12#检修交通洞）：12#检修交通洞为TBM8的施工通道，长约1790m，平均纵坡约8.33%，钻爆法施工约750m，TBM法施工段约为1.04km。

（4）13#平洞：13#平洞为钻爆法的施工通道，长约1587m，平均坡度约8.9%，承担主洞钻爆段4925m施工任务。

项目数字化建设背景

引江补汉工程是我国长距离有压引调水隧洞中单洞长度最长、洞径最大、综合建设难度最高的项目之一。其中6标还存在“突泥涌水、活动断裂、软岩大变形、高地温、岩爆”等重大风险。

项目部携手品茗科技，以物联网技术为核心，通过充分利用视频监控、数据采集单元、物联网传感器、互联网、云计算、大数据等技术手段，来提升项目工地信息化管理水平，实现工程安全可视化智能管理，为打造“数字孪生智能建造”精品水利工程的目标提供可靠技术支撑。

项目数字化进展

1 数字孪生智能建造中心

建设数字孪生智能建造中心，通过工地智能建造平台，接入前端各类智慧监测感知子系统，实现施工单位和建设单位对施工现场“人、机、料、法、环”各关键要素实时、全面、智能的监控和管理。

2 混凝土数智化综合管控

通过数智化手段将工程部、试验室、拌合站的业务流程无缝串联，对混凝土从浇筑令发起、生产调度、质量追溯、原材库存、尾盘余料处理及后期效益分析进行有效管控，实现减人增效、错峰发料、浪费监管、质量保障、库存智控、进度识别6大效益：

（1）减人增效，拌合站生产远程集中控制，1人同时管理多条生产线；

（2）错峰发料，浇筑任务自动预排期，超生产能力提前预警，灵活调整，提高生产效率；

（3）浪费监管，尾盘余料监控，避免司机违规倾倒、施工员方量多报，遏制混凝土浪费；

（4）质量保障，生产含水率在线调整，施工配合比自动计算，确保混凝土匀质性，试验计划自动跟随浇筑令生成，建立混凝土质量全周期追溯档案；

（5）库存智控，智能料仓避免原材料入库“错仓”和“冒仓”事故的发生，料位自动识别，实时地掌握原材料的库存数量，降低“缺料”误工的情况发生；

（6）进度识别，通过浇筑任务完成情况，自动识别工程进度，进度和BIM模型关联，实现BIM进度数字孪生，便捷直观管控现场施工进度。

3 隧洞工序自动识别

本标段13号平洞施工段及12-1竖井施工段采用矿山法施工，矿山法施工传统工序管控严重依赖管理人员经验，前后工序衔接慢，项目部无法及时掌握现场工序进度。

通过对施工现场人员和机械安装传感装置，后台算法识别对应工种和施工设备，判定施工所处工序，计算工序所用时长，平台实时显示隧洞当前工序完成情况，让管理员及时调度下一工序人材机进场，提升工序循环速度，提高隧洞施工效率，比传统管控进度提升30%。

4 隧洞人车高精定位

项目在隧洞内每隔100m 安装1个定位基站，为隧洞内人员每人配备1个定位标签，定位精度小于0.3m。结合UWB高精度定位技术、全程无线数据传输技术、BIM技术及边缘计算技术，对隧洞内人员、车辆进行实时定位、轨迹查询、危险状态预警。

5 隧洞隐患识别

对现场隧洞及支洞、混凝土拌合站、办公生活区进行监控全覆盖，并通过AI智能算法对监控进行实时安全隐患分析，识别未戴安全帽、未穿反光衣、禁区入侵、作业区抽烟等安全隐患，在项目精益管理和AI监控技术震慑下，现场只有零星反光衣未佩戴情况发生。通过AI技术变被动管理升级为主动预防，在为管理人员提供全方位视频安全管控的同时，提升管理效率，降低管理成本。

针对隧道施工过程中有害气体超限带来的安全风险，项目采用气体检测仪实时检测有害气体的含量高低、浓度大小，并设置电子围栏警戒区域。通过声光报警及时通知位于警戒区域内的人员和设备及时撤离。将洞内有害气体浓度降低至安全阈值以下，有效消除安全隐患。

6 关键设备自动监测

对于影响现场生产的关键设备，通过加装数据采集单元，全面监测设备重要数据，并通过无线方式传输至数字孪生中心。相关设备包括但不限于通风机、竖井、钻爆设备、起重吊装设备等，保证现场关键设备的安全高效运行。

7 TBM设备监测

TBM监测系统主要由掘进参数监控、导向数据监控、施工日报、视频监控、安全预警四部分组成。通过TBM监测系统对硬岩隧道盾构掘进机的掘进姿态、开挖进度、操作指令、设备状况、施工质量、安全风险进行实时监测，确保盾构施工过程的质量、安全、进度全方位掌控。

8 国产化本地部署

应用系统采用本地部署、数据本地化存储，网络采用专线，网络设备、计算设备、存储设备以及监测感知设备、操作系统、数据库采用国产化软硬件设备，如服务器采用国产ARM架构CPU，操作系统采用银河麒麟，数据库采用达梦数据库，确保系统数据安全和自主可控。

总结

项目依托大数据、物联网、移动互联网和人工智能等技术应用，围绕“人、机、料、法、环”等基本要素，以智慧工地和建筑信息化模型平台为基础，结合智能机械化作业装备，构建实时高效的国产数字孪生智能管控平台，信息共享，打通各方协作的壁垒，让“数据多跑路，人员少跑路”，实现隧洞进度优化提升，资源合理安排，混凝土主材节约，工程质量严格把控，人员安全全面保障，平台国产自主可控。

未来，品茗科技将持续进行创新技术研究，结合工程建设实际业务需求，进行数字化模拟，打造物理工程同步直观表达、工程建设全过程仿真模拟的建造新模式，通过数字孪生技术与水利工程建设业务融合应用，全面提高水利工程建设智能建造和智慧管理水平。

素材来源：引江补汉工程土建施工及金结机电安装6标

文章来源：品茗智慧工地

编辑：kikk、茗妹