圖為國內首套新能源（純電動）“挖、裝、運”隧道施工設備。 張文 攝

打開電腦屏幕上的視頻連線軟件，一根根施工作業面的鋼筋清晰地展現在喬建文眼前，現場技術員將鋼筋密度過高、鋼構復雜節點導致綁扎困難的圖像實時回傳至喬建文電腦屏幕，經過喬建文與現場工人共同商討方案，不到10分鐘便找到了解決方法……

這是發生在中鐵二十局集團六公司汕頭國際眼科醫院項目施工現場的一幕。近年來，中鐵二十局集團結合人工智能、云計算、大數據等技術，以“機械化、工廠化、專業化、信息化”為技術支撐，加快“數字鐵建、智慧鐵建”建設，把工人從繁重勞動中解放出來，讓現場施工倍感輕松。

“BIM+”讓現場施工變簡單

“BIM+智慧工地就好比給工地安上了‘最強大腦’，利用手機客戶端就可以對工地的各個環節進行智能化管理。”中鐵二十局集團六公司汕頭國際眼科醫院項目總工程師喬建文介紹道。喬建文打開手機演示，系統中可查看工程進度、領發料記錄、質量缺陷整改及對下支付審核，還可見噪聲、揚塵、風速和作業人員數量等數據。

同樣的系統在西安綠地絲路全球文化中心項目中得到應用。該項目1.6萬噸的鋼結構構件，尤其是國際會議中心每一根鋼柱傾斜的角度都不相同，需要“私人定制”。該項目通過BIM+GIS地圖進行三維建模，模擬鋼結構吊裝順序，并對所有鋼柱進行二維碼標識，標識后工廠化加工，現場拼裝，有效保證了每一根鋼柱均能準確找到自己的安裝位置，助力項目與十四運主場館西安奧體中心實現整體燈光聯動。

在中鐵二十局集團麟法高速公路野河山隧道、石臼山隧道建設中，建設者開創性將BIM技術與隧道開挖前三維地質預判、開挖后隧道變形空間分析相結合，實現隧道安全風險事前、事中雙重控制。開挖前，技術人員通過BIM技術+TSP地震波探測、地質雷達技術，準確構建地質三維模型，為隧道掘進提供可視化地質信息與風險預警。開挖后，建設者通過BIM技術+激光自動測距技術將前期地質勘查情況、超前地質預報、開挖反饋三階段差異化同屏對比，推測微震與圍巖穩定性關系，提前探測前方或施工段的地質災害。 

“BIM+地質三維模型以直觀形式監測隧道建設全過程，為隧道施工提供風險預警，大大降低了施工中可能發生的安全事故。”中鐵二十局集團麟法高速公路項目現場負責人楊林表示。

智能裝備讓工程質量更放心

隧道二襯光潔平整無色差、仰拱干凈平整……走進麟法高速公路野河山隧道，一切就像精心雕琢的“藝術品”。

“全是這臺智能化襯砌臺車的功勞，它能夠實現自動分倉澆筑，克服了以前‘一孔灌到底’澆筑方式帶來的通病，結合信息化系統，澆筑操作變得更加簡單，澆筑過程可視化、澆筑信息數據可追溯，確保了二襯質量。”中鐵二十局集團麟法高速公路項目經理張峰道出了“施工秘技”。 

“這臺智能化襯砌臺車加裝有24個攝像頭，不僅有視覺、聽覺、觸覺，還有‘智能大腦’，操作人員僅需在臺車外操作遙控器，就可實現灌注系統每個窗口的灌注操作。”麟法高速公路項目總工程師趙志輝介紹，該臺車最大的優勢是將原來的人工推動臺車行走革新為以電機驅動智能行走。同時，它采用先進控制系統，實現智能布料澆筑、振搗及拱頂自動壓漿。

智能化襯砌臺車能對隧道養護的溫度、濕度進行智能控制。同時，該臺車灌注管路簡單，控制智能，灌注堵管概率降低，拆裝方便，使施工質量、施工效率得到顯著提升，實現了智能化灌注。

“用智能化襯砌臺車進行二襯施工，每板二襯作業由原來的16人減少到10人，時間縮短4小時；用全液壓自行式仰拱棧橋打一板仰拱，時間縮短8小時；用自動鋪掛防水板臺車鋪掛防水板環節由原來6人減少到3人。”中鐵二十局集團市政公司隴漳高速公路項目烏梁隧道負責人周啟虎說。同時，施工過程不需要挖機、裝載機等配合，混凝土消耗量節約10%，人工費節約5%至15%，烏梁隧道提前45天貫通，為全線年底通車創造了條件。

高原“利器”讓隧道施工更安全

“充電1小時，可連續工作6-8小時。”中鐵十二局集團川藏鐵路項目負責人對國內首套新能源（純電動）“挖、裝、運”隧道施工設備贊譽有加。

這套由中鐵二十局集團長安重工針對高原隧道施工定向研發生產的新能源設備，已在川藏鐵路康定2號隧道工作滿300天，經受住了高海拔山區、大坡度施工便道、野外臨建及隧道出渣等惡劣工況的嚴苛考驗。

針對目前高原隧道施工作業過程中機械設備與人爭氧、功率下降，關鍵配件、油料運輸成本高昂等棘手問題，該公司堅持走綠色低碳發展之路，強化綠色科技支撐，組建了60余人的精英研發團隊，持續推進“專精特新”綠色裝備研發。

2020年4月，第一代純電動隧道施工設備在海拔2000米的甘肅隴漳高速公路項目烏梁隧道下線試用。該設備包括電動挖掘機、電動裝載機、電動自卸車，可滿足隧道施工渣土開挖運輸需求。

經過6個月5000個小時的高原地區特殊環境施工現場試驗，2020年11月，第二代純電動隧道施工設備圓滿完成海拔4000米的四川卓小公路夢筆山隧道試驗任務，憑借安全性高、可靠性好及節能環保等優點，受到現場作業人員和業主一致好評，且各項指標均達到預期目標。

2020年11月，作為國內第一家新能源裝備在海拔3900米的川藏鐵路康定2號隧道正式投入使用。

據中鐵二十局集團總工程師、高原隧道研發中心主任任少強介紹，研發團隊與行業機構一起搭建“產學研”科研體系，核心部件采用液冷循環、低溫加熱、智能控溫管理等機械裝備集成，使得這套電力驅動設備達到了能夠滿足5000米以上高海拔、零下40攝氏度至零下60攝氏度的嚴苛要求，解決了柴油設備在高原隧道污染加劇、功效降低、與人爭氧、通風困難的問題。同時，為了適應高原施工，駕駛室配置有氧氣面罩，保證駕駛人員身體健康及駕駛安全。

2021年5月，第三代純電動隧道施工設備在該公司閻良生產基地下線。

“第三代純電動隧道施工設備成功下線，是中鐵二十局集團充分踐行國家創新發展、綠色發展理念，助力能源革命的又一重大裝備制造成果，展現了中鐵二十局集團和長安重工人奮勇爭先的創新精神與精益求精的大國工匠精神。”西安市閻良區委副書記、區長茍繼東說。

下一步，中鐵二十局集團將以中國鐵建高原隧道施工技術及裝備研發中心為依托，用智能化技術加快提升智慧建造水平，開展“川藏鐵路隧道新型支護體系”“防排水和防寒防凍技術”“挖裝運電動設備研發”等一系列課題研究，為中國鐵建智慧建造貢獻智慧和力量。