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站房建设显智慧

时间:2022-09-23 09:41|来源:|作者:求学星空|点击:

李辽

在整个高铁建设项目中,站房是靓丽的窗口,考验着施工方的实力,也直接影响到工程的形象和效果。与人们通常印象中的传统施工作业不同,高铁站房项目施工已在数字化、信息化和智能化方面开展了深度探索,有效解决了施工现场管理、人员安全、质量管控、施工组织等诸多方面的难题。

7月初,北京一场暴雨过后,中铁建设集团北京城市副中心站综合交通枢纽工程总工程师瞿天亮正在工地上,第一时间用手机查看工地各项预警监控系统。

正值雨季汛期,紧邻京哈铁路线的深大基坑边坡的沉降、位移监测是一项重要工作,关系着项目的施工安全。“之前,大雨过后我们会安排人员去现场巡视、监测,但人工数据采集往往不及时,存在误差。”瞿天亮告诉《法人》记者,“为此,项目专门开发了针对深大基坑边坡的远程实时监控预警系统,我的手机可以第一时间收到预警提醒。”

站城融合 打破铁路割裂城市旧例

瞿天亮所在的北京城市副中心站综合交通枢纽工程属于站房建设项目,中铁建设集团为该项目01标段施工单位联合体的牵头单位。

北京城市副中心站综合交通枢纽工程位于北京市通州区潞城镇,自2020年开建,建成后将成为亚洲最大的地下综合交通枢纽。除此之外,它还是唯一连接北京两大机场——首都国际机场和大兴国际机场的综合交通枢纽,也是北京城市副中心唯一连接京津冀和城市中心区的换乘枢纽,是京唐城际铁路及城际铁路联络线的重要节点。

该项目集成了两条城际铁路、一条市郊铁路、4条轨道交通、一座运河码头和15条公交接驳线路。瞿天亮称:“项目建成后,可实现一小时直达雄安新区、天津、唐山等地,35分钟直达北京大兴国际机场,15分钟直达北京首都国际机场。”

项目东西长1.9公里,南北最大宽度192米。记者站在项目指挥部大楼楼顶俯瞰,目光所及最远处便是项目的尽头,规模之大,让人叹为观止。

工地上,几百名作业人员,几十台旋挖钻机、起重机等大型机械设备往来穿梭,热火朝天。但工地开工两年,从表面看几乎没有明显变化。瞿天亮称,有些住在周边的老百姓问:怎么开工两年没看出来到底在建什么。对此,他解释,重头戏都在地下:“这是全地下结构工程,地下总建筑面积约128万平方米,地上预留约139万平方米,枢纽核心区结构整体为地下3层。”

该项目打破了铁路割裂城市的旧例,基于“站城融合”的理念,将枢纽车站消隐于地下,实现了城际铁路、轨道交通、公交场站与城市功能的有机融合。

智慧施工 护航北京城市副中心站

工程建设一般都是从下往上,先浇筑筏板再逐层向上施工,而这个项目采用难度较高的逆作法工艺。“先进行顶板施工,浇筑出一个盖子,再向下逐层开挖。”瞿天亮介绍,由于该项目需要占据北京东六环主路,因此施工建设期间需要对现有东六环道路进行导改,另外还有一条热力管、一条超高压燃气管道需要拆改。“浇筑出顶板后,有利于尽快推进导改工程。而逆作钢管柱施工全面完成后也将减少后续超长、超重等非常规吊装作业,大大降低项目安全风险隐患。”

逆作钢管柱直径最大达1.6米,长度近40米,施工对垂直度、精度要求之高前所未有。“在设计要求中,定位轴线允许偏差不大于1毫米,正线钢柱垂直度偏差不大于1/1000,若达不到标准将会影响未来铁路的运行安全。”同时,瞿天亮表示,钢管柱单件起吊最重达90吨,施工过程涉及超长、超重等非常规吊装作业,安全、质量、环保等各环节的统筹协调给施工带来极大挑战。

为此,项目部成立科研课题小组,自主研发了桩柱一体化施工垂直度可视化监控系统,实现对钢管柱安装过程的可视化实时监控。钢管柱吊装就位后,通过垂直度传感器采集各节点的坐标、倾角、频率、振幅等信息,在钢管柱下插过程中进行实时校核,确保达到最佳施工精准度。

在桩基施工中,混凝土浇筑桩顶混凝土液面标高精度控制是关键工序。“按照逆作法工艺要求,大直径混凝土灌注桩空洞长度要达到27米,如此深度的桩基混凝土顶标高(指破完桩头后的桩顶的标高,此标高以上部分桩身属于超灌部分。标高表示建筑物各部分的高度,是建筑物某一部位相对于基准面的竖向高度,是竖向定位的依据)非常难以控制,以往工程是否达标多半取决于工人的技能与经验,传统方法容易造成误差。”瞿天亮说,“项目课题组自主研发了钢筋混凝土桩灌注液面触探磁力检测装置,利用超声波、压力、电导、密度等传感器技术,实现了混凝土浇灌高度可控。”

该工程基坑平均深度达32米,是一个具有复杂地质条件和施工环境的超大地下空间结构工程。“由于毗邻北运河和运潮减河,属于超高压富水地层,同时基坑北侧紧邻京哈铁路,必须确保施工安全可靠。”瞿天亮告诉记者,为了隔水,项目采用了深入地下50多米隔水层的不间断地下连续墙,减少了对周边环境的影响和抽排水造成的资源浪费。

为对抗地下水浮力,目前正在施工的1278根抗拔桩就是解决结构抗浮的众多措施之一。据称,项目部还会对地下水位和周边渗漏情况进行智能监测,控制地下水位标高。

记者随瞿天亮来到项目部办公室,项目指挥部监管人员正在从电脑的智能监控模块中调看工程进展,投屏上显现出被选取的某位工人行走轨迹。“对大型机械设备和人员,我们都能进行全方位监管,对缺乏安全意识的施工人员给予及时提醒。”监管人员称,“项目建设初期,即提出了新一代智慧建造的工作方向,基于 BIM、三维 GIS、物联网等新技术,搭建工程数字建设模型,打造涵盖项目全寿命周期的智慧建造平台。”

记者通过项目效果图看到,该站房区别于传统的全地下铁路车站候车厅,将阳光引入地下各层。候车厅的东部负2层楼板位置采用了长约93米、宽约85米的大型采光井,将阳光直接引入地下,节能环保理念尽现其中。

瞿天亮介绍,在逆作结构施工阶段,将开展一系列科研活动和科技攻关,充分运用 BIM 建模技术,多专业协同优化,为副中心站高质量建设提供有力的科技支撑。

福厦线上 智慧再现

既有的厦门北站位于福建省厦门市集美区,是中铁建设承建的首座大型站房,自2010年通车后已迎来送往旅客10余年。2021年6月15日,中铁建设集团成功中标新建厦门北站项目,又回到了曾经“战斗”的地方。

新建厦门北站是打造东南沿海“一小时经济圈”的重要交通枢纽。7月4日,项目指挥长李延昌告 诉记者,项目建成后,站点年旅客发送量将是现在 的2.8倍,同时将厦门至福州的时间缩短至50分钟,对打通东南沿海高速铁路大通道,推动海西城市群发展,具有重要意义。

如今,进驻项目刚一年的建设团队已经克服了桩基、地铁保护等重重困难。“现在是智能化时代,数智化已然成为建筑行业不可逆转的趋势,跟十几年前建设厦门北站时截然不同了。”李延昌说。

进入主体阶段,项目总工程师赵忠诚早已“按捺不住”全面打造智慧工地的想法。他牵头构筑起了智慧加工、智慧监测、智慧施工、智慧防疫、智慧管理五大模块,使施工生產提质增速。

项目团队建立了数控钢筋加工中心,引进了高新数控设备,实现了智能化、机械化钢筋加工。6条生产线、20名工人一天可以加工180吨,箍筋每日可完成60吨,套丝及棒材弯锚可完成120吨。对比之前的纯人工作业,实现了1∶1.8的加工效率,成品合格率达98%以上。

为了对风速和11台塔吊的倾角、载重、回转、交叉距离等运行数值进行实时监测,项目团队建立了群塔监测系统,精准预警碰撞、超限、倾倒等危险。 AI 巡检机器人360度转动全景巡检施工现场,可以“一网打尽”15万平方米场地的每个角落,小到工人不戴安全帽的违规行为也不放过。

项目团队还使用收面机器人、振平机器人、焊接机器人等10项智能机器人替代人工,引入了“机械指挥官”,全程监控每一台施工机械的开工率、使用率和活动轨迹,及时发现闲置机械,提高机械利用率。

如今,多达40余项智慧应用在新建厦门北站项目落地开花,而赵忠诚常常忙起来便忘了白天黑夜,“90后”的他已是满头白发。当项目全面进入钢结构施工时,他又再次思考如何在更加复杂的钢结构施工中,嵌入更多的智慧应用。

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