站房建設(shè)顯智慧

李遼

在整個(gè)高鐵建設(shè)項(xiàng)目中，站房是靚麗的窗口，考驗(yàn)著施工方的實(shí)力，也直接影響到工程的形象和效果。與人們通常印象中的傳統(tǒng)施工作業(yè)不同，高鐵站房項(xiàng)目施工已在數(shù)字化、信息化和智能化方面開展了深度探索，有效解決了施工現(xiàn)場管理、人員安全、質(zhì)量管控、施工組織等諸多方面的難題。

7月初，北京一場暴雨過后，中鐵建設(shè)集團(tuán)北京城市副中心站綜合交通樞紐工程總工程師瞿天亮正在工地上，第一時(shí)間用手機(jī)查看工地各項(xiàng)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)。

正值雨季汛期，緊鄰京哈鐵路線的深大基坑邊坡的沉降、位移監(jiān)測是一項(xiàng)重要工作，關(guān)系著項(xiàng)目的施工安全?！爸埃笥赀^后我們會(huì)安排人員去現(xiàn)場巡視、監(jiān)測，但人工數(shù)據(jù)采集往往不及時(shí)，存在誤差?！宾奶炝粮嬖V《法人》記者，“為此，項(xiàng)目專門開發(fā)了針對(duì)深大基坑邊坡的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，我的手機(jī)可以第一時(shí)間收到預(yù)警提醒?！?/p>

站城融合 打破鐵路割裂城市舊例

瞿天亮所在的北京城市副中心站綜合交通樞紐工程屬于站房建設(shè)項(xiàng)目，中鐵建設(shè)集團(tuán)為該項(xiàng)目01標(biāo)段施工單位聯(lián)合體的牽頭單位。

北京城市副中心站綜合交通樞紐工程位于北京市通州區(qū)潞城鎮(zhèn)，自2020年開建，建成后將成為亞洲最大的地下綜合交通樞紐。除此之外，它還是唯一連接北京兩大機(jī)場——首都國際機(jī)場和大興國際機(jī)場的綜合交通樞紐，也是北京城市副中心唯一連接京津冀和城市中心區(qū)的換乘樞紐，是京唐城際鐵路及城際鐵路聯(lián)絡(luò)線的重要節(jié)點(diǎn)。

該項(xiàng)目集成了兩條城際鐵路、一條市郊鐵路、4條軌道交通、一座運(yùn)河碼頭和15條公交接駁線路。瞿天亮稱：“項(xiàng)目建成后，可實(shí)現(xiàn)一小時(shí)直達(dá)雄安新區(qū)、天津、唐山等地，35分鐘直達(dá)北京大興國際機(jī)場，15分鐘直達(dá)北京首都國際機(jī)場?！?/p>

項(xiàng)目東西長1.9公里，南北最大寬度192米。記者站在項(xiàng)目指揮部大樓樓頂俯瞰，目光所及最遠(yuǎn)處便是項(xiàng)目的盡頭，規(guī)模之大，讓人嘆為觀止。

工地上，幾百名作業(yè)人員，幾十臺(tái)旋挖鉆機(jī)、起重機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備往來穿梭，熱火朝天。但工地開工兩年，從表面看幾乎沒有明顯變化。瞿天亮稱，有些住在周邊的老百姓問：怎么開工兩年沒看出來到底在建什么。對(duì)此，他解釋，重頭戲都在地下：“這是全地下結(jié)構(gòu)工程，地下總建筑面積約128萬平方米，地上預(yù)留約139萬平方米，樞紐核心區(qū)結(jié)構(gòu)整體為地下3層?！?/p>

該項(xiàng)目打破了鐵路割裂城市的舊例，基于“站城融合”的理念，將樞紐車站消隱于地下，實(shí)現(xiàn)了城際鐵路、軌道交通、公交場站與城市功能的有機(jī)融合。

智慧施工 護(hù)航北京城市副中心站

工程建設(shè)一般都是從下往上，先澆筑筏板再逐層向上施工，而這個(gè)項(xiàng)目采用難度較高的逆作法工藝?！跋冗M(jìn)行頂板施工，澆筑出一個(gè)蓋子，再向下逐層開挖?！宾奶炝两榻B，由于該項(xiàng)目需要占據(jù)北京東六環(huán)主路，因此施工建設(shè)期間需要對(duì)現(xiàn)有東六環(huán)道路進(jìn)行導(dǎo)改，另外還有一條熱力管、一條超高壓燃?xì)夤艿佬枰鸶??！皾仓鲰敯搴螅欣诒M快推進(jìn)導(dǎo)改工程。而逆作鋼管柱施工全面完成后也將減少后續(xù)超長、超重等非常規(guī)吊裝作業(yè)，大大降低項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)隱患?！?/p>

逆作鋼管柱直徑最大達(dá)1.6米，長度近40米，施工對(duì)垂直度、精度要求之高前所未有。“在設(shè)計(jì)要求中，定位軸線允許偏差不大于1毫米，正線鋼柱垂直度偏差不大于1/1000，若達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)影響未來鐵路的運(yùn)行安全。”同時(shí)，瞿天亮表示，鋼管柱單件起吊最重達(dá)90噸，施工過程涉及超長、超重等非常規(guī)吊裝作業(yè)，安全、質(zhì)量、環(huán)保等各環(huán)節(jié)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)給施工帶來極大挑戰(zhàn)。

為此，項(xiàng)目部成立科研課題小組，自主研發(fā)了樁柱一體化施工垂直度可視化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管柱安裝過程的可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控。鋼管柱吊裝就位后，通過垂直度傳感器采集各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)、傾角、頻率、振幅等信息，在鋼管柱下插過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)校核，確保達(dá)到最佳施工精準(zhǔn)度。

在樁基施工中，混凝土澆筑樁頂混凝土液面標(biāo)高精度控制是關(guān)鍵工序?！鞍凑漳孀鞣üに囈?，大直徑混凝土灌注樁空洞長度要達(dá)到27米，如此深度的樁基混凝土頂標(biāo)高（指破完樁頭后的樁頂?shù)臉?biāo)高，此標(biāo)高以上部分樁身屬于超灌部分。標(biāo)高表示建筑物各部分的高度，是建筑物某一部位相對(duì)于基準(zhǔn)面的豎向高度，是豎向定位的依據(jù)）非常難以控制，以往工程是否達(dá)標(biāo)多半取決于工人的技能與經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)方法容易造成誤差?！宾奶炝琳f，“項(xiàng)目課題組自主研發(fā)了鋼筋混凝土樁灌注液面觸探磁力檢測裝置，利用超聲波、壓力、電導(dǎo)、密度等傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了混凝土澆灌高度可控?！?/p>

該工程基坑平均深度達(dá)32米，是一個(gè)具有復(fù)雜地質(zhì)條件和施工環(huán)境的超大地下空間結(jié)構(gòu)工程。“由于毗鄰北運(yùn)河和運(yùn)潮減河，屬于超高壓富水地層，同時(shí)基坑北側(cè)緊鄰京哈鐵路，必須確保施工安全可靠?！宾奶炝粮嬖V記者，為了隔水，項(xiàng)目采用了深入地下50多米隔水層的不間斷地下連續(xù)墻，減少了對(duì)周邊環(huán)境的影響和抽排水造成的資源浪費(fèi)。

為對(duì)抗地下水浮力，目前正在施工的1278根抗拔樁就是解決結(jié)構(gòu)抗浮的眾多措施之一。據(jù)稱，項(xiàng)目部還會(huì)對(duì)地下水位和周邊滲漏情況進(jìn)行智能監(jiān)測，控制地下水位標(biāo)高。

記者隨瞿天亮來到項(xiàng)目部辦公室，項(xiàng)目指揮部監(jiān)管人員正在從電腦的智能監(jiān)控模塊中調(diào)看工程進(jìn)展，投屏上顯現(xiàn)出被選取的某位工人行走軌跡。“對(duì)大型機(jī)械設(shè)備和人員，我們都能進(jìn)行全方位監(jiān)管，對(duì)缺乏安全意識(shí)的施工人員給予及時(shí)提醒?！北O(jiān)管人員稱，“項(xiàng)目建設(shè)初期，即提出了新一代智慧建造的工作方向，基于 BIM、三維 GIS、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，搭建工程數(shù)字建設(shè)模型，打造涵蓋項(xiàng)目全壽命周期的智慧建造平臺(tái)?！?/p>

記者通過項(xiàng)目效果圖看到，該站房區(qū)別于傳統(tǒng)的全地下鐵路車站候車廳，將陽光引入地下各層。候車廳的東部負(fù)2層樓板位置采用了長約93米、寬約85米的大型采光井，將陽光直接引入地下，節(jié)能環(huán)保理念盡現(xiàn)其中。

瞿天亮介紹，在逆作結(jié)構(gòu)施工階段，將開展一系列科研活動(dòng)和科技攻關(guān)，充分運(yùn)用 BIM 建模技術(shù)，多專業(yè)協(xié)同優(yōu)化，為副中心站高質(zhì)量建設(shè)提供有力的科技支撐。

福廈線上 智慧再現(xiàn)

既有的廈門北站位于福建省廈門市集美區(qū)，是中鐵建設(shè)承建的首座大型站房，自2010年通車后已迎來送往旅客10余年。2021年6月15日，中鐵建設(shè)集團(tuán)成功中標(biāo)新建廈門北站項(xiàng)目，又回到了曾經(jīng)“戰(zhàn)斗”的地方。

新建廈門北站是打造東南沿海“一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈”的重要交通樞紐。7月4日，項(xiàng)目指揮長李延昌告 訴記者，項(xiàng)目建成后，站點(diǎn)年旅客發(fā)送量將是現(xiàn)在 的2.8倍，同時(shí)將廈門至福州的時(shí)間縮短至50分鐘，對(duì)打通東南沿海高速鐵路大通道，推動(dòng)海西城市群發(fā)展，具有重要意義。

如今，進(jìn)駐項(xiàng)目剛一年的建設(shè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)克服了樁基、地鐵保護(hù)等重重困難。“現(xiàn)在是智能化時(shí)代，數(shù)智化已然成為建筑行業(yè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，跟十幾年前建設(shè)廈門北站時(shí)截然不同了。”李延昌說。

進(jìn)入主體階段，項(xiàng)目總工程師趙忠誠早已“按捺不住”全面打造智慧工地的想法。他牽頭構(gòu)筑起了智慧加工、智慧監(jiān)測、智慧施工、智慧防疫、智慧管理五大模塊，使施工生產(chǎn)提質(zhì)增速。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建立了數(shù)控鋼筋加工中心，引進(jìn)了高新數(shù)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了智能化、機(jī)械化鋼筋加工。6條生產(chǎn)線、20名工人一天可以加工180噸，箍筋每日可完成60噸，套絲及棒材彎錨可完成120噸。對(duì)比之前的純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)，實(shí)現(xiàn)了1∶1.8的加工效率，成品合格率達(dá)98%以上。

為了對(duì)風(fēng)速和11臺(tái)塔吊的傾角、載重、回轉(zhuǎn)、交叉距離等運(yùn)行數(shù)值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建立了群塔監(jiān)測系統(tǒng)，精準(zhǔn)預(yù)警碰撞、超限、傾倒等危險(xiǎn)。 AI 巡檢機(jī)器人360度轉(zhuǎn)動(dòng)全景巡檢施工現(xiàn)場，可以“一網(wǎng)打盡”15萬平方米場地的每個(gè)角落，小到工人不戴安全帽的違規(guī)行為也不放過。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還使用收面機(jī)器人、振平機(jī)器人、焊接機(jī)器人等10項(xiàng)智能機(jī)器人替代人工，引入了“機(jī)械指揮官”，全程監(jiān)控每一臺(tái)施工機(jī)械的開工率、使用率和活動(dòng)軌跡，及時(shí)發(fā)現(xiàn)閑置機(jī)械，提高機(jī)械利用率。

如今，多達(dá)40余項(xiàng)智慧應(yīng)用在新建廈門北站項(xiàng)目落地開花，而趙忠誠常常忙起來便忘了白天黑夜，“90后”的他已是滿頭白發(fā)。當(dāng)項(xiàng)目全面進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，他又再次思考如何在更加復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)施工中，嵌入更多的智慧應(yīng)用。