前言

建國以來，我國鐵路隧道的建設取得令人矚目的進步，其數量和總延長都已位居世界各國之首。從“卡脖子”到人無我有，人有我優，隧道的建設提高了車輛的行程時間、使人民生活更加便捷、生活水平提高，而隧道的建設最大的功臣就是盾構機。

伴隨著城市建設發展，創新和技術在發揮著越來越重要的作用，以GIS、BIM、人工智慧、大資料、5G為代表的創新技術和應用也為了城市、工業建設提供著技術支援。工程建設的發展也以科技創新為切入點，形成創新協同互動的新生態圈。今天將採用 Hightopo 的 HT for Web 產品來構造輕量化的 3D 視覺化場景，數字孿生盾構機施工流程，清晰直觀的展示裝置的部件組成，動態運作效果，裝置拆分，組裝、施工全過程。

介面簡介及效果預覽

我們使用 HT for Web 自主研發的 2D/3D 引擎，經過搭建輕量化場景、搭配資料面板以及動畫驅動製作了盾構機施工流程視覺化：

場景由中心的 3D 盾構機和底部資料面板構成，場景支援常規的旋轉、平移和視角縮放，透過資料面板模擬展示盾構機施工程序的一些相關資訊。

結合HT的資料視覺化面板實時監控，實時展示施工過程的各項資料指標。智慧分析採集後臺資料，真實反映每一項模組的實時動態，讓管理者瞭解各板塊情況，進行快速維護管理。

實現價值

傳統的施工常採用BIM模型，但BIM建模模型資料往往過於龐大臃腫且建模模型不夠美觀。透過案例我們可以感受到，相比於傳統方式的專案建設而言，HT 的三維展示具有更靈活的表現形式和直觀生動的效果。對於企業，生動的演示動畫能讓客戶更快了解產品的工作原理和優勢，而且比起普通的工業動畫，Web 上的視覺化系統展示內容更豐富、自由度更高，後續需求更改也更為靈活、成本更低。

應用3D視覺化技術，不僅能夠提升工程施工現場工作效率，並且可以實時監控工程進度。該專案也拓寬了視覺化模型的應用空間及應用價值：

一、還原性：數字孿生打破了透過平面圖紙整合施工資訊的傳統模式，透過三維視覺化技術模擬還原盾構機施工現場，以及盾構機內部系統、狀態資訊等。

二、資訊化：HT 視覺化改善了傳統模式中設計、建造與運維階段的資訊儲存弊端，使施工到運維階段的資訊整合，保證了資料的及時性，透過及時的資訊反饋能夠分析得知施工階段可能遇到的問題，減少了維護成本。

三、綠色化：順應綠色發展理念，以新興技術代替傳統人工作業，加大工業綠色發展。隨著盾構機在地鐵、電力、電信、地下管廊、海底隧道、岩石隧道等更多領域得到應用，對盾構機技術的要求也越來越高，所以新結構、新形式、新概念的盾構機將會不斷推出。

系統分析

盾構機的基本工作原理是一個圓柱體的鋼元件沿隧洞軸線邊向前推進邊對土壤進行挖掘。該圓柱體元件的殼體即護盾，它對挖掘出的還未襯砌的隧洞段起著臨時支撐的作用，承受周圍土層的壓力，有時還承受地下水壓以及將地下水擋在外面。挖掘、排土、襯砌等作業在護盾的掩護下進行。盾構機可分為4個構造組成：

盾構殼體

盾構殼體由切口環，支撐環，水平、豎直隔板以及外殼鋼板組成，在工程施工開始，首先透過開挖基坑，將盾構機器安裝至指定位置，進行除錯。

推進系統

盾構機的推進系統主要由盾構千斤頂和液壓裝置組成，沿支撐環呈圓周狀分佈，透過向管片施加壓力，反推盾構機向前掘進。

出土系統

在刀具削土後，透過傳送裝置運輸至後方。

拼裝系統

拼裝系統可以說是盾構機的骨架所在，通常工廠會按照盾構機規格生產的一系列環片狀管片，再透過環式拼裝機進行組裝，管片也成為了隧道的支護要件，保障盾構機的安全掘進。

盾構機作為隧道施工的重要裝置之一發揮著舉足輕重的作用。工程施工也必須提升自主能力，提高行業競爭優勢，以綠色化智慧化為核心，提高整體的管控一體化水平及製造水平，打造為智慧製造行業。

總結

在科技強國戰略的不斷推動下，中國越來越多的技術短板被補齊，並且還誕生了一大堆尖端國產技術，而中國的盾構機也已經成為一張代表實力的名片，許多國家甚至慕名前來購買。透過結合 HT 的智慧化的監測控制和管理系統的視覺化，促進未來綠色工業建設的智慧化和深度化，有效解決城市建設的各項成本消耗，提升環境監測，安全監控的準確性，提高施工建設的質量與效率。