科技讓高鐵施工更“智慧”

發(fā)布日期：2018-04-20來源：網(wǎng)絡(luò)來源編輯：張世輝

[摘要]從京張高鐵清華園隧道感受鐵路創(chuàng)新成果。

　
全國唯一的大盾構(gòu)數(shù)據(jù)指揮中心　

    滿園春色，百花爭艷，中國鐵路建設(shè)繼續(xù)保持蓬勃發(fā)展的強(qiáng)勁勢頭。2022年北京冬奧會基礎(chǔ)配套工程京（北京）張（張家口）高鐵正加緊施工，BIM、可視化、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等一批高科技和新技術(shù)得到普遍應(yīng)用，形成科技創(chuàng)新的澎湃動力，為京張?jiān)俅误@艷世界、為中國鐵路 “金色名片”再添亮色。 現(xiàn)在，我們帶您走進(jìn)全線唯一的盾構(gòu)隧道、中鐵十四局施工的清華園隧道，感受不一樣的工地，不一樣的創(chuàng)新成果。

　　 整潔現(xiàn)場超出想象

　　 4月15日上午9時(shí)許，在項(xiàng)目書記胡建華的引領(lǐng)下，我們沿著3號豎井步行17米多深，到了隧道始發(fā)點(diǎn)。坐上電瓶車，直奔掘進(jìn)現(xiàn)場。

　　 洞內(nèi)光線通明柔和，空氣清新自然，和以往礦山法施工的隧道環(huán)境截然不同。胡建華解釋說，這是因?yàn)樗淼篱_挖不用鉆孔放炮，管片、邊箱涵都是在工場預(yù)制生產(chǎn)，直接在隧道“拼裝”，運(yùn)送物品的車輛全部為電動車輛，同時(shí)壓縮機(jī)源源不斷地向洞內(nèi)輸送新鮮空氣。

　　 隧道洞壁上發(fā)出叮叮當(dāng)當(dāng)?shù)捻懧暋ｍ?xiàng)目總工程師陳爽說：“這是機(jī)器開挖出來的卵石，在外運(yùn)過程中與出漿管發(fā)生的碰撞聲，說明前方機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。我們還就喜歡聽這聲音，如音樂一般。如果長時(shí)間聽不到它，心里面會犯嘀咕，怎么停下來了？”

　　 觀光車大概行駛了一刻鐘的功夫，到了掘進(jìn)現(xiàn)場，只見一臺大型機(jī)器，像一臺特制的軌道車，騎在兩條鐵軌上。身著橘紅色工作服的工人操作手中的遙控裝置，將管片輕輕吊起，再緩緩落在臺車上，平穩(wěn)運(yùn)輸?shù)秸谱用妫黄囱b臺車上的真空吸盤一塊一塊地“吸”起來，然后拼裝成環(huán)，環(huán)環(huán)相扣，嚴(yán)絲合縫。

　　 據(jù)介紹，每環(huán)管片重達(dá)100噸，由9塊組成，牢牢地扣成一個圓環(huán)，形成了隧道堅(jiān)韌的“盔甲”。管片運(yùn)輸、安裝，全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，兩名工人配合一下，用電動扳手將螺栓上緊加固，整個過程一氣呵成、流暢快捷、舉重若輕。

　　 操控室是一間門窗緊閉、安裝有空調(diào)的特殊房間，兩名身著藍(lán)色工裝的小伙子正全神貫注，一會兒盯著前方墻壁上大屏幕的數(shù)字，一會兒又按動不同的鍵盤，像航天員一樣表情專注而自信。

　　 盾構(gòu)機(jī)長張新杭說：“我們這兩臺盾構(gòu)機(jī)，人員兩班倒，一名機(jī)長，一名機(jī)長助理，8名盾構(gòu)機(jī)操作手，清一色的90后。”

　　 清華園隧道是京張高鐵唯一采用盾構(gòu)法施工的隧道，是目前北京市直徑最大的盾構(gòu)隧道，開挖直徑12.64米，單洞雙線，建成后，復(fù)興號動車將從這里出站，一路向北飛馳，抵達(dá)張家口僅50分鐘。

　　 盾構(gòu)機(jī)命名“天佑號”，實(shí)際上就是一臺智能機(jī)器人，自動化程度高、施工速度快、一次成洞、功效比傳統(tǒng)施工方法提高8到10倍，3個月掘進(jìn)完成1000多米。

　　 “大直徑盾構(gòu)隧道的優(yōu)越性已經(jīng)顯現(xiàn)。”胡建華說。隧道管片生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了工廠化、全自動、智能化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化，原材采購、鋼筋加工、混凝土拌制全部實(shí)現(xiàn)定制化、可追溯。盾構(gòu)掘進(jìn)產(chǎn)生的海量渣土經(jīng)過泥水處理廠加工，回收再利用，實(shí)現(xiàn)了“零污染”“零排放”。

　　 高鐵在地下進(jìn)城、出城，對較少噪音污染、減少地面拆遷、避免拆分城市空間具有極大的優(yōu)勢，對于高鐵穿越首都核心區(qū)，其意義更是不言而喻。大直徑盾構(gòu)隧道在高鐵領(lǐng)域得到越來越多的青睞。

　　 隧道在地下實(shí)現(xiàn)自由“穿梭”

　　 為什么清華園隧道采用盾構(gòu)法施工？項(xiàng)目負(fù)責(zé)人趙海濤說：“隧道全長6公里多，位于北京市海淀區(qū)，是目前國內(nèi)位于城市核心區(qū)，穿越地層最復(fù)雜、重要建筑物最多的國鐵單洞雙線大直徑盾構(gòu)高風(fēng)險(xiǎn)隧道。”

　　 隧道長距離并行地鐵13號線；上穿、下穿、側(cè)穿規(guī)劃中的12號、10號、15號線等3處地鐵；穿越北三環(huán)、知春路、北四環(huán)、成府路、清華東路5條主要市政道路，70余條重要市政管線，距離最近構(gòu)筑物的距離僅1.93米。特級風(fēng)險(xiǎn)源就達(dá)到12個。隧道穿越地區(qū)是高等院校、醫(yī)院、居民區(qū)，入地的隧道在減少噪音污染等方面更有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

　　 “為使施工和管理更智慧，使隧道在極端復(fù)雜的地下環(huán)境中自由穿梭，我們投入力量開發(fā)可視化智慧施工系統(tǒng)。” 項(xiàng)目副總工程師劉磊擔(dān)負(fù)攻堅(jiān)任務(wù)。這一系統(tǒng)，包括施工參數(shù)、過程監(jiān)測、地質(zhì)預(yù)測、周邊建筑物數(shù)字化等，實(shí)現(xiàn)全過程可視化動態(tài)管理。

　　 劉磊為我們打開他手機(jī)上專用APP，“盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的各種參數(shù)，一覽無余，有授權(quán)就可以發(fā)出指令。”

　　 盾構(gòu)機(jī)搭載了幾千個傳感器，具有感知、修正和自動調(diào)節(jié)的功能，設(shè)備狀況、地下工況等數(shù)據(jù)，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)同步傳送至千公里之外的南京，在那兒，十四局集團(tuán)建有全國大盾構(gòu)數(shù)據(jù)指揮中心，盾構(gòu)專家24小時(shí)提供遠(yuǎn)程監(jiān)控和技術(shù)服務(wù)。

　　 今年2月初，南京的數(shù)據(jù)中心發(fā)現(xiàn)，第二臺盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)異常，推力過大、油壓過高、有結(jié)泥餅現(xiàn)象，掘進(jìn)放緩，24小時(shí)掘進(jìn)一環(huán)，只有2米的進(jìn)度，他們立即通知現(xiàn)場停機(jī)抽刀檢查。

　　 “結(jié)果發(fā)現(xiàn)有8把邊緣刀磨損嚴(yán)重，甚至磨壞了十幾厘米深。專家組在現(xiàn)場召開分析會，然后又歷時(shí)一個月設(shè)計(jì)、制造出新式刀具，換上后掘進(jìn)恢復(fù)正常，現(xiàn)在平均每天掘進(jìn)到8環(huán)。”盾構(gòu)經(jīng)理趙斌說。

　　 與其他盾構(gòu)法施工相比，泥水盾構(gòu)由于其支撐和開挖方法的科學(xué)性，在減少沉降上具有更大的優(yōu)勢，加上可視化動態(tài)管理技術(shù)，更是如虎添翼，如同加上“雙保險(xiǎn)”。

　　 “比如,通過點(diǎn)擊系統(tǒng)中的3D控件就可以輕松生成三維地層剖面圖,掌握地質(zhì)信息,做好應(yīng)對預(yù)案。” 劉磊說。清華園隧道每天24小時(shí)對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，使風(fēng)險(xiǎn)始終處于可控狀態(tài)。

　　 清華園隧道與地鐵10號線交叉點(diǎn)，要求沉降不能超過2毫米。經(jīng)第三方觀測結(jié)果分析顯示，實(shí)際沉降僅0.7毫米，幾乎“零沉降”，得到有關(guān)單位高度肯定。

　　 “千帆競渡，勇進(jìn)者勝”。創(chuàng)新，伴隨著中國高鐵前進(jìn)的步伐，也加快了京張高鐵的建設(shè)速度，為確保2019年底建成通車奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　
工人操作遙控器進(jìn)行管片拼裝

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