在江陰長江大橋上游五公里的江面之下,一座直徑達16米級的超大直徑盾構隧道正在穩步掘進。此時此刻,擔當這條隧道掘進的“匠心一號”盾構機已經抵達接收井加固區,再過不久,這座世界級隧道工程就將貫通。
在這里,除了現實中正在建設的隧道,一座數字孿生的“云上隧道”也在同步“掘進”。
隧道工程智能監控數據管理平臺(孟凡敬 攝)
走進中鐵十四局江陰靖江長江隧道智慧管理指揮中心,一臺數字“盾構機”躍然眼前,掘進參數、安全質量管控、作業人員、監測數據等實時更新,關鍵工序可以直接操控。與此同時,這些信息也即時更新在管理人員的手機客戶端和200公里外南京大盾構公司指揮中心大屏上。
“前方每掘進一環,云上數據就更新一環,在BIM模型上點擊任意一塊構件,就能查閱這一塊從原料到成品的全周期檔案。”中鐵十四局江陰靖江長江隧道項目執行經理李世龍介紹。
“這條長江隧道從立項開始就備受關注,業主更是將其定位為行業標志性工程、創新型工程,提出建設‘國際領先智慧建管養技術綜合應用品質工程’目標,對隧道智能施工寄予厚望。”李世龍表示,業主的建設目標與企業高質量發展的內在需求不謀而合,采用物聯網、人工智能、云計算、BIM等信息革命最新成果賦能盾構施工,打造信息化、工業化深度融合的新型智慧工地,成為項目團隊的共識。
來到盾構機核心區域,一組環繞隧道內壁的軌道格外引人注目,兩臺精密儀器正在沿著這組拱形軌道自主工作。工作人員介紹,這是項目部聯合同濟大學研發的雙液漿壁后檢測設備,采用地質雷達掃描技術,實時智能化檢測管片外注漿效果,相當于連續不斷給隧道做“CT”。此外,刀盤前方還安裝了SSP-E超前地質探測系統、刀具磨損自檢系統、伸縮影像系統等先進探測器,檢測數據實時上傳云端,通過大數據模型比對分析掘進質量,實時預警、實時調整、實時修正,有效控制管片上浮和成型隧道質量。
隧道管片存放場(孟凡敬 攝)
智慧品控是“云上隧道”建設的又一成果。在項目管片存放場可以看到,每一環管片上都貼有二維碼“身份證”,掃碼就可讀取原料、生產、養護、倉儲和物流信息。通過將管片信息錄入BIM協同平臺管理,實現管片拼裝全過程按“同環同模同序”控制,即同一環管片、同一套模具、同一天生產,生產順序就是拼裝順序,有效解決拼裝色差、破損等問題,成型隧道色澤一致、渾然天成,錯臺量和錯臺率遠小于施工規范,施工精度是同類型工程的6到10倍。
項目盾構始發井是典型的深基坑工程,是安全質量管控的重中之重。經過大數據加持,這座巨大的混凝土“匣子”也充滿了“黑科技”。在以往施工實踐中,微小的形變肉眼不可見,卻是重大安全事故的前兆。施工團隊通過采用測量機器人對監測點進行測量,搭建鋼支撐伺服系統,在模板、支架上安裝了壓力計、軸力計、溫度計等共488組監測點,所有點位全天候自動測量、自動上傳,云端實時分析數據,低壓自動補償、高壓自動報警,手機端可以控制模板側壓力、混凝土內部溫度,實現對混凝土質量和基坑安全的智慧管控。
“‘云上隧道’并不是孤立的數字模型,而是一套完整開放的工程系統,設置了豐富接口,向下兼容設備、儀器、廠房等數據,向上對接業主平安守護系統、后方總部指揮中心,實現智能化、自動化、可視化。”李世龍介紹,踐行這樣的理念,為高質量建設百年品質工程提供了智慧支持。
作業人員摔倒、心律失常,管理人員就會收到終端預警,作業人員從事高風險作業,管控中心實時顯示人員點位。進入隧道的作業人員通過佩戴智能安全帽和手環,被納入云端監測范圍,結合企業勞務實名制系統,實現數字化工人實名制管理。現場檢查發現的安全隱患直接上傳到云端,實現“五定”整改閉合消除隱患,結合系統中隱患排查、設備管理、施工方案、條件驗收、風險管理、應急管理、監測監控等管理模塊,共同形成一套系統性網格化安全管理體系。
一臺盾構掘進,多個單元協同。在這里,原材料供應站、鋼筋加工中心、管片制造基地、箱涵預制廠、泥水處理設備、物資倉庫、管片堆場等單元均采取工廠化管理,信息全部上云。“只要在控制中心操作鼠標,拌和站就會自動稱重、自動拌制,確保了混凝土與雙液漿生產品質。”無人操作拌合站實現滿足高峰期每天約2000方混凝土和盾構掘進16環砂漿的生產任務需求。項目物資倉庫所存品種繁多,搭配物料管理系統、無人值守地磅系統,實現物料的進場、領用、消耗的全壽命周期監控,實現智能化物資工廠化管理。
以數字化施工為引領,該項目應用43項新設備、39項新技術、14項項新工藝、8項新材料以及25項微創新,涵蓋安全、質量、明挖、盾構、臨建等各方面,中鐵十四局施工團隊踐行智能化、自動化、可視化的理念,為高質量建設百年品質智慧工程賦能。
經多次科研創新及多項先進技術設備的投入使用,促使已施工完成的16萬立方米主體結構混凝土不裂不滲不漏,成型盾構隧道管片無破損、無滲漏,在奔涌的長江下完成了“建設一條滴水不漏的隧道”目標。
【編輯:金雨】
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