圖為國內(nèi)首套新能源（純電動）“挖、裝、運(yùn)”隧道施工設(shè)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(yè)面的鋼筋清晰地展現(xiàn)在喬建文眼前，現(xiàn)場技術(shù)員將鋼筋密度過高、鋼構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致綁扎困難的圖像實(shí)時回傳至喬建文電腦屏幕，經(jīng)過喬建文與現(xiàn)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(fā)生在中鐵二十局集團(tuán)六公司汕頭國際眼科醫(yī)院項(xiàng)目施工現(xiàn)場的一幕。近年來，中鐵二十局集團(tuán)結(jié)合人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，以“機(jī)械化、工廠化、專業(yè)化、信息化”為技術(shù)支撐，加快“數(shù)字鐵建、智慧鐵建”建設(shè)，把工人從繁重勞動中解放出來，讓現(xiàn)場施工倍感輕松。

“BIM+”讓現(xiàn)場施工變簡單

“BIM+智慧工地就好比給工地安上了‘最強(qiáng)大腦’，利用手機(jī)客戶端就可以對工地的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化管理?！敝需F二十局集團(tuán)六公司汕頭國際眼科醫(yī)院項(xiàng)目總工程師喬建文介紹道。喬建文打開手機(jī)演示，系統(tǒng)中可查看工程進(jìn)度、領(lǐng)發(fā)料記錄、質(zhì)量缺陷整改及對下支付審核，還可見噪聲、揚(yáng)塵、風(fēng)速和作業(yè)人員數(shù)量等數(shù)據(jù)。

同樣的系統(tǒng)在西安綠地絲路全球文化中心項(xiàng)目中得到應(yīng)用。該項(xiàng)目1.6萬噸的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)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(xiàng)目通過BIM+GIS地圖進(jìn)行三維建模，模擬鋼結(jié)構(gòu)吊裝順序，并對所有鋼柱進(jìn)行二維碼標(biāo)識，標(biāo)識后工廠化加工，現(xiàn)場拼裝，有效保證了每一根鋼柱均能準(zhǔn)確找到自己的安裝位置，助力項(xiàng)目與十四運(yùn)主場館西安奧體中心實(shí)現(xiàn)整體燈光聯(lián)動。

在中鐵二十局集團(tuán)麟法高速公路野河山隧道、石臼山隧道建設(shè)中，建設(shè)者開創(chuàng)性將BIM技術(shù)與隧道開挖前三維地質(zhì)預(yù)判、開挖后隧道變形空間分析相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)隧道安全風(fēng)險(xiǎn)事前、事中雙重控制。開挖前，技術(shù)人員通過BIM技術(shù)+TSP地震波探測、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)，準(zhǔn)確構(gòu)建地質(zhì)三維模型，為隧道掘進(jìn)提供可視化地質(zhì)信息與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。開挖后，建設(shè)者通過BIM技術(shù)+激光自動測距技術(shù)將前期地質(zhì)勘查情況、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、開挖反饋三階段差異化同屏對比，推測微震與圍巖穩(wěn)定性關(guān)系，提前探測前方或施工段的地質(zhì)災(zāi)害。 

“BIM+地質(zhì)三維模型以直觀形式監(jiān)測隧道建設(shè)全過程，為隧道施工提供風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，大大降低了施工中可能發(fā)生的安全事故?！敝需F二十局集團(tuán)麟法高速公路項(xiàng)目現(xiàn)場負(fù)責(zé)人楊林表示。

智能裝備讓工程質(zhì)量更放心

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

“全是這臺智能化襯砌臺車的功勞，它能夠?qū)崿F(xiàn)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(jié)合信息化系統(tǒng)，澆筑操作變得更加簡單，澆筑過程可視化、澆筑信息數(shù)據(jù)可追溯，確保了二襯質(zhì)量?！敝需F二十局集團(tuán)麟法高速公路項(xiàng)目經(jīng)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(shí)現(xiàn)灌注系統(tǒng)每個窗口的灌注操作?！摈敕ǜ咚俟讽?xiàng)目總工程師趙志輝介紹，該臺車最大的優(yōu)勢是將原來的人工推動臺車行走革新為以電機(jī)驅(qū)動智能行走。同時，它采用先進(jìn)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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(yǎng)護(hù)的溫度、濕度進(jìn)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(zhì)量、施工效率得到顯著提升，實(shí)現(xiàn)了智能化灌注。

“用智能化襯砌臺車進(jìn)行二襯施工，每板二襯作業(yè)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(huán)節(jié)由原來6人減少到3人?！敝需F二十局集團(tuán)市政公司隴漳高速公路項(xiàng)目烏梁隧道負(fù)責(zé)人周啟虎說。同時，施工過程不需要挖機(jī)、裝載機(jī)等配合，混凝土消耗量節(jié)約10%，人工費(fèi)節(jié)約5%至15%，烏梁隧道提前45天貫通，為全線年底通車創(chuàng)造了條件。

高原“利器”讓隧道施工更安全

“充電1小時，可連續(xù)工作6-8小時?！敝需F十二局集團(tuán)川藏鐵路項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對國內(nèi)首套新能源（純電動）“挖、裝、運(yùn)”隧道施工設(shè)備贊譽(yù)有加。

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

針對目前高原隧道施工作業(yè)過程中機(jī)械設(shè)備與人爭氧、功率下降，關(guān)鍵配件、油料運(yùn)輸成本高昂等棘手問題，該公司堅(jiān)持走綠色低碳發(fā)展之路，強(qiáng)化綠色科技支撐，組建了60余人的精英研發(fā)團(tuán)隊(duì)，持續(xù)推進(jìn)“專精特新”綠色裝備研發(fā)。

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

經(jīng)過6個月5000個小時的高原地區(qū)特殊環(huán)境施工現(xiàn)場試驗(yàn)，2020年11月，第二代純電動隧道施工設(shè)備圓滿完成海拔4000米的四川卓小公路夢筆山隧道試驗(yàn)任務(wù)，憑借安全性高、可靠性好及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，受到現(xiàn)場作業(yè)人員和業(yè)主一致好評，且各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

2020年11月，作為國內(nèi)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(jù)中鐵二十局集團(tuán)總工程師、高原隧道研發(fā)中心主任任少強(qiáng)介紹，研發(fā)團(tuán)隊(duì)與行業(yè)機(jī)構(gòu)一起搭建“產(chǎn)學(xué)研”科研體系，核心部件采用液冷循環(huán)、低溫加熱、智能控溫管理等機(jī)械裝備集成，使得這套電力驅(qū)動設(shè)備達(dá)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(yán)苛要求，解決了柴油設(shè)備在高原隧道污染加劇、功效降低、與人爭氧、通風(fēng)困難的問題。同時，為了適應(yīng)高原施工，駕駛室配置有氧氣面罩，保證駕駛?cè)藛T身體健康及駕駛安全。

2021年5月，第三代純電動隧道施工設(shè)備在該公司閻良生產(chǎn)基地下線。

“第三代純電動隧道施工設(shè)備成功下線，是中鐵二十局集團(tuán)充分踐行國家創(chuàng)新發(fā)展、綠色發(fā)展理念，助力能源革命的又一重大裝備制造成果，展現(xiàn)了中鐵二十局集團(tuán)和長安重工人奮勇爭先的創(chuàng)新精神與精益求精的大國工匠精神?！蔽靼彩虚惲紖^(qū)委副書記、區(qū)長茍繼東說。

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