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铁路概况
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科技攻关围绕智能化施工转

时间:2018-12-12 18:57:21来源:人民铁道网作者:
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中铁十一局贵南高铁广西段6标项目创新管理观察


都安隧道兼职预报员和项目部首席预报员用地质雷达扫描分析围岩岩溶发育情况。


BIM中心技术人员正在调整云管理平台。
  最近,中铁十一局贵南高铁广西段6标的几个小动作,让全线诸多同行和到此参观调研的路内外专家十分惊讶:
  
  一个因承包项目工程而临时组建的项目部,围绕全面推进隧道智能化施工,相继成立了7个工作室或管理中心;
  
  他们研究的课题里,有的是科研机构和行业有关部门未曾涉足的,有的是困扰了建筑施工行业企业多年却又束手无策的,有的对我国铁路隧道、高速公路隧道和城市地下工程全面推行智能化施工将会带来变革性影响......
  
  令人欣喜的是,他们研究的一系列课题,都成功地运用于都安隧道出口的标准化、信息化、智能化和机械化施工管理。
  
  7个工作室锁定7个难题
  
  2017年11月底,项目经理李俊率领部分管理骨干,从郑万高铁智能化和信息化施工两个试点隧道工地杏桥坪隧道和高家坪隧道,汇聚到位于广西都安瑶族自治县的贵南高铁6标项目部,经过对都安境内的喀斯特地貌特征和工程设计图纸全面分析,他们把目光瞄准在围绕都安隧道出口机械化、信息化和智能化施工一系列重大课题研究运用上。
  
贵南高铁都安隧道出口,全自动喷淋养护系统正在养护隧道二衬混凝土。
  紧接着,围绕目前我国隧道机械化、智能化和信息化施工的缺项,针对国内外隧道二衬施工普遍存在的质量通病,长大隧道智能化通风,如何保障铁路质量安全红线十条严禁规定在复杂地质施工环境下落实,如何把BIM技术与自主研发的混凝土二衬智能化台车、二衬自动喷淋养护及检测台车、水沟电缆槽一体式凿毛机、水沟电缆槽整体浇筑台车和在线噪声扬尘检测系统融合,如何改变隧道地质灾害信息预报依赖第三方却又跟不上现场施工步伐,在监测空档期出现的安全风险等科技攻关的路线图和清单很快绘出来。
  
  与各项科技攻关内容和突破节点清单相对应的是,以贵南项目(李俊)创新工作室和中铁十一局技术(贵南项目)分中心为统领的光伟二衬台车浇筑信息化系统工作室、贵南项目BIM中心、超前地质预报中心、贵南项目信息化管理研发平台和贵南项目检测中心等7个工作室或研究管理中心相继挂牌成立。
  
  在项目经理李俊和总工程师袁中华率领技术骨干围绕隧道机械化和智能化施工管理紧张攻关的同时,项目部党工委副书记宋东升组织党员群众和后勤骨干成立科技攻关保障服务队,为7个工作室(中心)提供后勤保障工作也是马不停蹄。
  
  一个因项目工程建而生的临时性项目部,成立7个工作室(中心),真的有必要吗?能研究解决一个普通的问题就不错了,更不用说研究解决隧道智能化施工面临的一揽子难题了。笔者心想。
  
  在都安隧道出口,贵南项目部设备部长操光伟指着正在凿毛的水沟电缆槽边墙一体化凿毛机,告诉我们,随着这种多功能凿毛机投入使用,都安隧道出口就成功实现了全流程标准化、机械化、智能化施工。
  
  操光伟介绍,由项目部自主研发的这种凿毛机,具有自动行走、自带喷淋降尘、凿毛深度均匀和操作简便等特点,工作效率是传统凿毛工具的8一10倍。
  
  当初,这个攻关项目立项的时候,有人认为完全没必要。水沟、电缆槽和边墙凿毛,又不是技术含量很高,施工难度大的活儿,用传统的风动凿毛或人工凿毛也是一样,只不过进度慢了一些。项目经理李俊认为,科技攻关就是既要抓重点、难点、风险点和关键点,也要抓容易忽视的马虎眼,像水沟电缆槽和边墙凿毛,传统的凿毛方法不仅是进度太慢,容易拖工期的后腿的问题,更重要的是凿毛深浅不一,质量标准难以把握,水沟、电缆槽和边墙新旧混凝土粘结不实,就容易留下隧道渗水的病害,从整体上影响高铁隧道的质量。
  
  我们搞科技攻关,不是以问题大小来选项,而是围绕隧道标准化、机械化和智能化施工转,围绕解决智能化施工遇到的各种问题转。李俊说,智能化是推进标准化落地,建设精品工程的金钥匙,是规范现场管理,推行机械化施工,提高工作效率的关键,哪怕一个微不足道的问题,如果不解决,就难以翻过智能化这道坎儿。
  
  光伟专治隧道二衬空洞现象
  
  光伟系统,是由项目部设备部长操光伟为主创人员,项目经理李俊、总工程师袁中华、工程部长秦梨棚、质量部长焦贤福和建设、设计单位技术主管协同组成的科研攻关团队,负责研发二衬台车浇筑信息化系统。科研小组的简称,就是以操光伟本人后两个字命名的。

电工在二衬台车上检查光伟线路,为二衬混凝土施工作准备。   
  在立项攻关清单里,光伟二衬台车浇筑信息化系统,直指国内外普遍存在的隧道拱顶空洞现象。
  
  近年来,在少数铁路运营线上,隧道拱顶空洞引发的掉块现象时有发生。为了从根本上解决传统施工工艺无法破解隧道拱顶空洞和二衬混凝土掉块等质量通病,防止高铁运营过程中出现隧道拱顶混凝土掉块危及行车安全,确保铁路运营安全,光伟二衬台车浇筑信息化系统工作室团队,经过集中攻关和反复试验,最终提出了二衬浇筑信息化系统一揽子方案:
  
  一是引入三维激光扫描处理系统,借此实现对监控量测数据自动采集,以便核算混凝土实际使用量。在电脑控制终端输入设计方量,通过流量传感器测得混凝土的实际使用量,就能准确判断二衬混凝土的饱满程度。二是在二衬台车拱顶加装全自动插入式变频振捣系统,减少拱顶局部混凝土堵塞带来的脱空和裂纹,从根本上解决隧道拱顶空洞现象。三是在二衬台车顶部加装红外线夜视内窥镜系统,借助它的特殊功效对拱顶二衬混凝土灌注情况实施检测和拍录。四是在二衬台车安装排气系统,防止混凝土二衬浇筑的时候因台车内部空间密封增压,气泡无法顺利排出造成的混凝土蜂窝麻面而影响外面效果。五是在二衬台车上安装流量传感系统,通过流量感应元件,计算二衬混凝土浇注施工过程中实际方量,将实际浇筑量与三维激光扫描数据分析计算得出的方量进行比对,准确判断二衬混凝土是否按照设计要求打满。六是在二衬台车上安装温度传感系统,监测混凝土入模温度和混凝土初凝期间的水化热,借此精确分析混凝土初凝情况,为科学把握拱顶二衬混凝土浇注速度,适时调整混凝土浇注频率提供依据......
  
  光伟二衬浇筑系统就像在二衬台车上内置了CT体检仪器,不但对二衬混凝土浇注前的初期支护情况通过三维激光扫描处理系统,将各种监控量测数据自动采集。对二衬混凝土方量核算出来后,借助电脑控制系统,自动输入设计混凝土方量,与集成控制的压力应变片、流量传感器测出来的实际混凝土数量进行对比,监测二衬施工混凝土饱满程度。在台车模板上加装全自动气动式振捣系统后,一举改变了传统振捣方式。在拱顶部分加装全自动插入式变频高频振捣系统,有效防止拱顶局部混凝土堵塞诱发的拱顶脱空(空洞)和裂纹现象,从根本上解决了隧道二衬拱顶混凝土施工空洞难题。而红外夜视工业内窥镜系统,对二衬台车拱顶部分混凝土施工情况实施随机检测并适时将录像资料自动储存,以利今后调出分析,为在有效质量保证期内提供可追溯的原始资料信息......
  
  正是光伟二衬浇筑信息化系统的置入,赋予了二衬台车以疏通、观察、刻录、信息反馈和储存等功能,让原本庞大、静态、冰冷的二衬台车像智能机器人一样,凸显出它的科学美、智能美、灵性美和人性美,从根本上改变了拱顶二衬混凝土灌注情况灯下黑的现象,施工管理人员不再像过去那样,面对隧道二衬拱顶空洞和混凝土蜂窝麻面现象束手无策。
  
  超前预报中心补齐致命的短板
  
  让廖国辉和贵南项目员工没有想到的是,一个毕业后加盟中铁十一局四公司不到3个月的毛头小伙儿,成了贵南高铁项目部超前地质预报中心的首席部员。因为廖国辉的到来,项目部领导坚定了补齐隧道超前地质预报短板的决心和信心。

员工在都安隧道通过TSP仪器监测隧道两侧地质情况。
     超前地质预报,是在隧道掘进时,首先采用机械钻探或地震波法等方法,对掌子面的前方以及周边围岩和地层结构情况做出超前预报。
  
  长期以来,所有涉及隧道施工的施工企业项目部,都是把超前地质预报监测工作以外包形式委托给专门的地质预报企业。从表面上看,外委监测,既符合市场规律和企业管理规律,又减少了项目管理人员,还了却了项目管理者的一桩心思,可谓是一举多得。其实,摆在建设者面前的现实情况并不像理论推断的那样简单可行和让人放心。尤其是在岩溶发育、地质构造复杂多变、地下水丰富的南方,在超前地质预报外包的背后,绝大多数都隐藏着隧道施工安全风险的不确定性。
  
  由于我国地质监测预报一直处于买方市场,地质监测预报企业受人力资源紧张和其他因素影响,接受外包服务后,基本上都是定期派人到现场监测分析,难以满足现场施工随机监测的需求。隧道施工一旦遇到特殊复杂的地质环境,项目部往往又是干着急不出汗......
  
  贵南项目部在委托西北一家专业公司对都安、永顺、永安隧道地质监测的同时,成立了超前地质预报中心,在每个与隧道施工有的管理队和工班成立了超前地质预报小组,在项目部、管理队和工班分别设立了首席部员、专兼职超前地质预报员,建立健全了贵南项目部超前地质预报运行机制,为每个隧道配备了与喀斯特地质环境相对应的多功能超前水平钻、地质雷达和TSP隧道地质超前预报设备等,并把超前地质预报现场数据采集信息导入远程信息监控系统,对所有的专兼职地质预报员进行专业培训,形成了专门公司指导与项目部地质预报监测中心协同结合,专职预报员监测与现场兼职监测结合的纵向到底、全天候、信息化、智能化超前地质预报监测管理网络体系。与隧道安全施工管理有关的各种信息和现场各种动异,都在远程信息监管指挥掌控之中。
  
  项目部安全总监钦松介绍,正是围绕隧道安全施工管理存在的地质超前预报的瓶颈制约,采取的专业公司与项目部超前地质预报中心协同监测指导相结合,弥补了隧道施工超前地质预报监管的短板现象,跳出了单纯依赖监测公司对隧道地质情况监测的套路,原来由于面临着一类风险隧道永顺隧道和二类风险隧道都安隧道施工安全带来的巨大压力才得以纾缓,现场安全管理才能做到驾驭自如,项目部进场之初提出的不探不钻绝不掘进开挖的安全管理理念,才真正成了我们在永顺隧道、都安隧道和永安隧道施工管理中坚持遵循的实践规律。

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