科技让高铁施工更“智慧”

发布日期：2018-04-20来源：网络来源编辑：张世辉

[摘要]从京张高铁清华园隧道感受铁路创新成果。

　
全国唯一的大盾构数据指挥中心　

    满园春色，百花争艳，中国铁路建设继续保持蓬勃发展的强劲势头。2022年北京冬奥会基础配套工程京（北京）张（张家口）高铁正加紧施工，BIM、可视化、大数据、移动互联网等一批高科技和新技术得到普遍应用，形成科技创新的澎湃动力，为京张再次惊艳世界、为中国铁路 “金色名片”再添亮色。 现在，我们带您走进全线唯一的盾构隧道、中铁十四局施工的清华园隧道，感受不一样的工地，不一样的创新成果。

　　 整洁现场超出想象

　　 4月15日上午9时许，在项目书记胡建华的引领下，我们沿着3号竖井步行17米多深，到了隧道始发点。坐上电瓶车，直奔掘进现场。

　　 洞内光线通明柔和，空气清新自然，和以往矿山法施工的隧道环境截然不同。胡建华解释说，这是因为隧道开挖不用钻孔放炮，管片、边箱涵都是在工场预制生产，直接在隧道“拼装”，运送物品的车辆全部为电动车辆，同时压缩机源源不断地向洞内输送新鲜空气。

　　 隧道洞壁上发出叮叮当当的响声。项目总工程师陈爽说：“这是机器开挖出来的卵石，在外运过程中与出浆管发生的碰撞声，说明前方机器正常运转。我们还就喜欢听这声音，如音乐一般。如果长时间听不到它，心里面会犯嘀咕，怎么停下来了？”

　　 观光车大概行驶了一刻钟的功夫，到了掘进现场，只见一台大型机器，像一台特制的轨道车，骑在两条铁轨上。身着橘红色工作服的工人操作手中的遥控装置，将管片轻轻吊起，再缓缓落在台车上，平稳运输到掌子面，被拼装台车上的真空吸盘一块一块地“吸”起来，然后拼装成环，环环相扣，严丝合缝。

　　 据介绍，每环管片重达100吨，由9块组成，牢牢地扣成一个圆环，形成了隧道坚韧的“盔甲”。管片运输、安装，全部实现机械化作业，两名工人配合一下，用电动扳手将螺栓上紧加固，整个过程一气呵成、流畅快捷、举重若轻。

　　 操控室是一间门窗紧闭、安装有空调的特殊房间，两名身着蓝色工装的小伙子正全神贯注，一会儿盯着前方墙壁上大屏幕的数字，一会儿又按动不同的键盘，像航天员一样表情专注而自信。

　　 盾构机长张新杭说：“我们这两台盾构机，人员两班倒，一名机长，一名机长助理，8名盾构机操作手，清一色的90后。”

　　 清华园隧道是京张高铁唯一采用盾构法施工的隧道，是目前北京市直径最大的盾构隧道，开挖直径12.64米，单洞双线，建成后，复兴号动车将从这里出站，一路向北飞驰，抵达张家口仅50分钟。

　　 盾构机命名“天佑号”，实际上就是一台智能机器人，自动化程度高、施工速度快、一次成洞、功效比传统施工方法提高8到10倍，3个月掘进完成1000多米。

　　 “大直径盾构隧道的优越性已经显现。”胡建华说。隧道管片生产实现了工厂化、全自动、智能化、信息化、标准化，原材采购、钢筋加工、混凝土拌制全部实现定制化、可追溯。盾构掘进产生的海量渣土经过泥水处理厂加工，回收再利用，实现了“零污染”“零排放”。

　　 高铁在地下进城、出城，对较少噪音污染、减少地面拆迁、避免拆分城市空间具有极大的优势，对于高铁穿越首都核心区，其意义更是不言而喻。大直径盾构隧道在高铁领域得到越来越多的青睐。

　　 隧道在地下实现自由“穿梭”

　　 为什么清华园隧道采用盾构法施工？项目负责人赵海涛说：“隧道全长6公里多，位于北京市海淀区，是目前国内位于城市核心区，穿越地层最复杂、重要建筑物最多的国铁单洞双线大直径盾构高风险隧道。”

　　 隧道长距离并行地铁13号线；上穿、下穿、侧穿规划中的12号、10号、15号线等3处地铁；穿越北三环、知春路、北四环、成府路、清华东路5条主要市政道路，70余条重要市政管线，距离最近构筑物的距离仅1.93米。特级风险源就达到12个。隧道穿越地区是高等院校、医院、居民区，入地的隧道在减少噪音污染等方面更有得天独厚的优势。

　　 “为使施工和管理更智慧，使隧道在极端复杂的地下环境中自由穿梭，我们投入力量开发可视化智慧施工系统。” 项目副总工程师刘磊担负攻坚任务。这一系统，包括施工参数、过程监测、地质预测、周边建筑物数字化等，实现全过程可视化动态管理。

　　 刘磊为我们打开他手机上专用APP，“盾构机掘进的各种参数，一览无余，有授权就可以发出指令。”

　　 盾构机搭载了几千个传感器，具有感知、修正和自动调节的功能，设备状况、地下工况等数据，经互联网同步传送至千公里之外的南京，在那儿，十四局集团建有全国大盾构数据指挥中心，盾构专家24小时提供远程监控和技术服务。

　　 今年2月初，南京的数据中心发现，第二台盾构机掘进参数异常，推力过大、油压过高、有结泥饼现象，掘进放缓，24小时掘进一环，只有2米的进度，他们立即通知现场停机抽刀检查。

　　 “结果发现有8把边缘刀磨损严重，甚至磨坏了十几厘米深。专家组在现场召开分析会，然后又历时一个月设计、制造出新式刀具，换上后掘进恢复正常，现在平均每天掘进到8环。”盾构经理赵斌说。

　　 与其他盾构法施工相比，泥水盾构由于其支撑和开挖方法的科学性，在减少沉降上具有更大的优势，加上可视化动态管理技术，更是如虎添翼，如同加上“双保险”。

　　 “比如,通过点击系统中的3D控件就可以轻松生成三维地层剖面图,掌握地质信息,做好应对预案。” 刘磊说。清华园隧道每天24小时对海量数据进行处理分析，使风险始终处于可控状态。

　　 清华园隧道与地铁10号线交叉点，要求沉降不能超过2毫米。经第三方观测结果分析显示，实际沉降仅0.7毫米，几乎“零沉降”，得到有关单位高度肯定。

　　 “千帆竞渡，勇进者胜”。创新，伴随着中国高铁前进的步伐，也加快了京张高铁的建设速度，为确保2019年底建成通车奠定了坚实基础。

　　
工人操作遥控器进行管片拼装

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