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科技讓高鐵施工更“智慧”從京張高鐵清華園隧道感受鐵路創(chuàng)新成果

2018-04-20 1155 0

  滿園春色,百花爭艷,中國鐵路建設繼續(xù)保持蓬勃發(fā)展的強勁勢頭。2022年北京冬奧會基礎配套工程京(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得到普遍應用,形成科技創(chuàng)新的澎湃動力,為京張再次驚艷世界、為中國鐵路 “金色名片”再添亮色。

  現(xiàn)在,我們帶您走進全線唯一的盾構隧道、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時許,在項目書記胡建華的引領下,我們沿著3號豎井步行17米多深,到了隧道始發(fā)點。坐上電瓶車,直奔掘進現(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,這是因為隧道開挖不用鉆孔放炮,管片、邊箱涵都是在工場預制生產(chǎn),直接在隧道“拼裝”,運送物品的車輛全部為電動車輛,同時壓縮機源源不斷地向洞內(nèi)輸送新鮮空氣。

  隧道洞壁上發(fā)出叮叮當當?shù)捻懧暋m椖靠偣こ處熽愃f:“這是機器開挖出來的卵石,在外運過程中與出漿管發(fā)生的碰撞聲,說明前方機器正常運轉(zhuǎn)。我們還就喜歡聽這聲音,如音樂一般。如果長時間聽不到它,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,到了掘進現(xiàn)場,只見一臺大型機器,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)運輸?shù)秸谱用?,被拼裝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,嚴絲合縫。

  據(jù)介紹,每環(huán)管片重達100噸,由9塊組成,牢牢地扣成一個圓環(huán),形成了隧道堅韌的“盔甲”。管片運輸、安裝,全部實現(xiàn)機械化作業(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。

  盾構機長張新杭說:“我們這兩臺盾構機,人員兩班倒,一名機長,一名機長助理,8名盾構機操作手,清一色的90后。”

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

  盾構機命名“天佑號”,實際上就是一臺智能機器人,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個月掘進完成1000多米。

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

  高鐵在地下進城、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。大直徑盾構隧道在高鐵領域得到越來越多的青睞。

  隧道在地下實現(xiàn)自由“穿梭”

  為什么清華園隧道采用盾構法施工?項目負責人趙海濤說:“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),穿越地層最復雜、重要建筑物最多的國鐵單洞雙線大直徑盾構高風險隧道。”

  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,距離最近構筑物的距離僅1.93米。特級風險源就達到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厚的優(yōu)勢。

  “為使施工和管理更智慧,使隧道在極端復雜的地下環(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)。” 項目副總工程師劉磊擔負攻堅任務。這一系統(tǒng),包括施工參數(shù)、過程監(jiān)測、地質(zhì)預測、周邊建筑物數(shù)字化等,實現(xiàn)全過程可視化動態(tài)管理。

  劉磊為我們打開他手機上專用APP,“盾構機掘進的各種參數(shù),一覽無余,有授權就可以發(fā)出指令。”

  盾構機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,十四局集團建有全國大盾構數(shù)據(jù)指揮中心,盾構專家24小時提供遠程監(jiān)控和技術服務。

  今年2月初,南京的數(shù)據(jù)中心發(fā)現(xiàn),第二臺盾構機掘進參數(shù)異常,推力過大、油壓過高、有結泥餅現(xiàn)象,掘進放緩,24小時掘進一環(huán),只有2米的進度,他們立即通知現(xiàn)場停機抽刀檢查。

  “結果發(fā)現(xiàn)有8把邊緣刀磨損嚴重,甚至磨壞了十幾厘米深。專家組在現(xiàn)場召開分析會,然后又歷時一個月設計、制造出新式刀具,換上后掘進恢復正常,現(xiàn)在平均每天掘進到8環(huán)。”盾構經(jīng)理趙斌說。

  與其他盾構法施工相比,泥水盾構由于其支撐和開挖方法的科學性,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,更是如虎添翼,如同加上“雙保險”。

  “比如,通過點擊系統(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,做好應對預案。” 劉磊說。清華園隧道每天24小時對海量數(shù)據(jù)進行處理分析,使風險始終處于可控狀態(tài)。

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

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


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