科技讓高鐵施工更“智慧”

發布日期：2018-04-20來源：網絡來源編輯：張世輝

[摘要]從京張高鐵清華園隧道感受鐵路創新成果。

　
全國唯一的大盾構數據指揮中心　

    滿園春色，百花爭艷，中國鐵路建設繼續保持蓬勃發展的強勁勢頭。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、大數據、移動互聯網等一批高科技和新技術得到普遍應用，形成科技創新的澎湃動力，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，不一樣的創新成果。

　　 整潔現場超出想象

　　 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，到了隧道始發點。坐上電瓶車，直奔掘進現場。

　　 洞內光線通明柔和，空氣清新自然，和以往礦山法施工的隧道環境截然不同。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，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輸送新鮮空氣。

　　 隧道洞壁上發出叮叮當當的響聲。項目總工程師陳爽說：“這是機器開挖出來的卵石，在外運過程中與出漿管發生的碰撞聲，說明前方機器正常運轉。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，平穩運輸到掌子面，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，環環相扣，嚴絲合縫。

　　 據介紹，每環管片重達100噸，由9塊組成，牢牢地扣成一個圓環，形成了隧道堅韌的“盔甲”。管片運輸、安裝，全部實現機械化作業，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越性已經顯現。”胡建華說。隧道管片生產實現了工廠化、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定制化、可追溯。盾構掘進產生的海量渣土經過泥水處理廠加工，回收再利用，實現了“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勢，對于高鐵穿越首都核心區，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，是目前國內位于城市核心區，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、側穿規劃中的12號、10號、15號線等3處地鐵；穿越北三環、知春路、北四環、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。隧道穿越地區是高等院校、醫院、居民區，入地的隧道在減少噪音污染等方面更有得天獨厚的優勢。

　　 “為使施工和管理更智慧，使隧道在極端復雜的地下環境中自由穿梭，我們投入力量開發可視化智慧施工系統。” 項目副總工程師劉磊擔負攻堅任務。這一系統，包括施工參數、過程監測、地質預測、周邊建筑物數字化等，實現全過程可視化動態管理。

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

　　 盾構機搭載了幾千個傳感器，具有感知、修正和自動調節的功能，設備狀況、地下工況等數據，經互聯網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據指揮中心，盾構專家24小時提供遠程監控和技術服務。

　　 今年2月初，南京的數據中心發現，第二臺盾構機掘進參數異常，推力過大、油壓過高、有結泥餅現象，掘進放緩，24小時掘進一環，只有2米的進度，他們立即通知現場停機抽刀檢查。

　　 “結果發現有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，現在平均每天掘進到8環。”盾構經理趙斌說。

　　 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勢，加上可視化動態管理技術，更是如虎添翼，如同加上“雙保險”。

　　 “比如,通過點擊系統中的3D控件就可以輕松生成三維地層剖面圖,掌握地質信息,做好應對預案。” 劉磊說。清華園隧道每天24小時對海量數據進行處理分析，使風險始終處于可控狀態。

　　 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。

　　
工人操作遙控器進行管片拼裝

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