当工程建设遇上智慧建造

图为国内首套新能源（纯电动）“挖、装、运”隧道施工设备。 张文 摄

打开电脑屏幕上的视频连线软件，一根根施工作业面的钢筋清晰地展现在乔建文眼前，现场技术员将钢筋密度过高、钢构复杂节点导致绑扎困难的图像实时回传至乔建文电脑屏幕，经过乔建文与现场工人共同商讨方案，不到10分钟便找到了解决方法……

这是发生在中铁二十局集团六公司汕头国际眼科医院项目施工现场的一幕。近年来，中铁二十局集团结合人工智能、云计算、大数据等技术，以“机械化、工厂化、专业化、信息化”为技术支撑，加快“数字铁建、智慧铁建”建设，把工人从繁重劳动中解放出来，让现场施工倍感轻松。

“BIM+”让现场施工变简单

“BIM+智慧工地就好比给工地安上了‘最强大脑’，利用手机客户端就可以对工地的各个环节进行智能化管理。”中铁二十局集团六公司汕头国际眼科医院项目总工程师乔建文介绍道。乔建文打开手机演示，系统中可查看工程进度、领发料记录、质量缺陷整改及对下支付审核，还可见噪声、扬尘、风速和作业人员数量等数据。

同样的系统在西安绿地丝路全球文化中心项目中得到应用。该项目1.6万吨的钢结构构件，尤其是国际会议中心每一根钢柱倾斜的角度都不相同，需要“私人定制”。该项目通过BIM+GIS地图进行三维建模，模拟钢结构吊装顺序，并对所有钢柱进行二维码标识，标识后工厂化加工，现场拼装，有效保证了每一根钢柱均能准确找到自己的安装位置，助力项目与十四运主场馆西安奥体中心实现整体灯光联动。

在中铁二十局集团麟法高速公路野河山隧道、石臼山隧道建设中，建设者开创性将BIM技术与隧道开挖前三维地质预判、开挖后隧道变形空间分析相结合，实现隧道安全风险事前、事中双重控制。开挖前，技术人员通过BIM技术+TSP地震波探测、地质雷达技术，准确构建地质三维模型，为隧道掘进提供可视化地质信息与风险预警。开挖后，建设者通过BIM技术+激光自动测距技术将前期地质勘查情况、超前地质预报、开挖反馈三阶段差异化同屏对比，推测微震与围岩稳定性关系，提前探测前方或施工段的地质灾害。 

“BIM+地质三维模型以直观形式监测隧道建设全过程，为隧道施工提供风险预警，大大降低了施工中可能发生的安全事故。”中铁二十局集团麟法高速公路项目现场负责人杨林表示。

智能装备让工程质量更放心

隧道二衬光洁平整无色差、仰拱干净平整……走进麟法高速公路野河山隧道，一切就像精心雕琢的“艺术品”。

“全是这台智能化衬砌台车的功劳，它能够实现自动分仓浇筑，克服了以前‘一孔灌到底’浇筑方式带来的通病，结合信息化系统，浇筑操作变得更加简单，浇筑过程可视化、浇筑信息数据可追溯，确保了二衬质量。”中铁二十局集团麟法高速公路项目经理张峰道出了“施工秘技”。 

“这台智能化衬砌台车加装有24个摄像头，不仅有视觉、听觉、触觉，还有‘智能大脑’，操作人员仅需在台车外操作遥控器，就可实现灌注系统每个窗口的灌注操作。”麟法高速公路项目总工程师赵志辉介绍，该台车最大的优势是将原来的人工推动台车行走革新为以电机驱动智能行走。同时，它采用先进控制系统，实现智能布料浇筑、振捣及拱顶自动压浆。

智能化衬砌台车能对隧道养护的温度、湿度进行智能控制。同时，该台车灌注管路简单，控制智能，灌注堵管概率降低，拆装方便，使施工质量、施工效率得到显著提升，实现了智能化灌注。

“用智能化衬砌台车进行二衬施工，每板二衬作业由原来的16人减少到10人，时间缩短4小时；用全液压自行式仰拱栈桥打一板仰拱，时间缩短8小时；用自动铺挂防水板台车铺挂防水板环节由原来6人减少到3人。”中铁二十局集团市政公司陇漳高速公路项目乌梁隧道负责人周启虎说。同时，施工过程不需要挖机、装载机等配合，混凝土消耗量节约10%，人工费节约5%至15%，乌梁隧道提前45天贯通，为全线年底通车创造了条件。

高原“利器”让隧道施工更安全

“充电1小时，可连续工作6-8小时。”中铁十二局集团川藏铁路项目负责人对国内首套新能源（纯电动）“挖、装、运”隧道施工设备赞誉有加。

这套由中铁二十局集团长安重工针对高原隧道施工定向研发生产的新能源设备，已在川藏铁路康定2号隧道工作满300天，经受住了高海拔山区、大坡度施工便道、野外临建及隧道出渣等恶劣工况的严苛考验。

针对目前高原隧道施工作业过程中机械设备与人争氧、功率下降，关键配件、油料运输成本高昂等棘手问题，该公司坚持走绿色低碳发展之路，强化绿色科技支撑，组建了60余人的精英研发团队，持续推进“专精特新”绿色装备研发。

2020年4月，第一代纯电动隧道施工设备在海拔2000米的甘肃陇漳高速公路项目乌梁隧道下线试用。该设备包括电动挖掘机、电动装载机、电动自卸车，可满足隧道施工渣土开挖运输需求。

经过6个月5000个小时的高原地区特殊环境施工现场试验，2020年11月，第二代纯电动隧道施工设备圆满完成海拔4000米的四川卓小公路梦笔山隧道试验任务，凭借安全性高、可靠性好及节能环保等优点，受到现场作业人员和业主一致好评，且各项指标均达到预期目标。

2020年11月，作为国内第一家新能源装备在海拔3900米的川藏铁路康定2号隧道正式投入使用。

据中铁二十局集团总工程师、高原隧道研发中心主任任少强介绍，研发团队与行业机构一起搭建“产学研”科研体系，核心部件采用液冷循环、低温加热、智能控温管理等机械装备集成，使得这套电力驱动设备达到了能够满足5000米以上高海拔、零下40摄氏度至零下60摄氏度的严苛要求，解决了柴油设备在高原隧道污染加剧、功效降低、与人争氧、通风困难的问题。同时，为了适应高原施工，驾驶室配置有氧气面罩，保证驾驶人员身体健康及驾驶安全。

2021年5月，第三代纯电动隧道施工设备在该公司阎良生产基地下线。

“第三代纯电动隧道施工设备成功下线，是中铁二十局集团充分践行国家创新发展、绿色发展理念，助力能源革命的又一重大装备制造成果，展现了中铁二十局集团和长安重工人奋勇争先的创新精神与精益求精的大国工匠精神。”西安市阎良区委副书记、区长苟继东说。

下一步，中铁二十局集团将以中国铁建高原隧道施工技术及装备研发中心为依托，用智能化技术加快提升智慧建造水平，开展“川藏铁路隧道新型支护体系”“防排水和防寒防冻技术”“挖装运电动设备研发”等一系列课题研究，为中国铁建智慧建造贡献智慧和力量。