深中通道是連接深圳市和中山市的世界級“橋-島-隧-水下樞紐互通”超大型跨海交通集群工程,全長24公里,項目建設條件復雜、工程規(guī)模宏大、綜合技術難度非常高。
智能建造需求
1.國家戰(zhàn)略要求
2015年國家提出《中國制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略,提出以提質增效為中心,以加快新一代信息技術與制造業(yè)深度融合為主線,以推進智能制造為主攻方向,促進產業(yè)轉型升級。
2.行業(yè)需求
當前,我國跨海通道建設技術雖已取得較大進步,建成了多座跨海集群工程,但是也面臨交通行業(yè)與工業(yè)化、信息技術如何深度融合,集群工程智能建造技術與裝備等問題。
3.項目需求
深中通道沉管隧道為世界最長、最寬的鋼殼混凝土沉管隧道,項目鋼箱梁主梁長度超過10km,橋面面積超過40萬m2,傳統(tǒng)鋼結構制造技術難以適應項目鋼殼沉管規(guī)模大、構造復雜、厚板焊接難度大、制造精度要求高、工效要求高等特點,迫切要求產業(yè)升級。
項目智能建造體系創(chuàng)建
深中通道智能建造體系具體包括:鋼殼智能制造、鋼箱梁智能制造、鋼殼混凝土智能澆筑、智慧梁場、智慧安裝、智慧工地6個部分。
1.鋼殼智能制造。
以互聯(lián)網+BIM技術+智能機器人為基礎,研發(fā)鋼殼小節(jié)段車間智能制造、中節(jié)段數(shù)字化搭載、大節(jié)段自動化總拼生產線,實現(xiàn)鋼殼智能制造,提升鋼殼結構制造品質及工效。
圖1 8萬噸鋼殼沉管移動軌道及移模小車
2.鋼箱梁智能制造。鋼箱梁智能制造具體為“四線一系統(tǒng)”,包括板材、型材智能切割下料生產線、板單元智能焊接生產線、節(jié)段梁智能化總拼焊接生產線、智能涂裝生產線和智能制造MES管控系統(tǒng)。通過智能制造工藝可以顯著提升正交異性鋼橋面板疲勞耐久性,消除焊接初設缺陷。
圖2 鋼箱梁U肋與頂板雙面全熔透焊接接頭
3.鋼殼混凝土沉管自密實混凝土智能澆筑。
智能澆筑控制系統(tǒng)包括:智能化澆筑監(jiān)測裝備、智能澆筑小車以及涵蓋鋼殼沉管混凝土澆筑全過程智能信息管理系統(tǒng),實現(xiàn)沉管預制各環(huán)節(jié)高效、智能、精細化管理,提升混凝土澆筑品質。
圖3 鋼殼沉管混凝土智能澆筑控制系統(tǒng)
圖4 鋼殼沉管智能澆筑小車
4.鋼殼沉管管節(jié)智慧安裝。
結合項目需求,研發(fā)沉管運輸安裝一體船及沉管沉放智能控制系統(tǒng),實現(xiàn)智慧安裝。
5.打造預制梁智慧梁場。
研發(fā)“六線一系統(tǒng)”的智慧預制梁場生產線。具體包括:混凝土智能攪拌生產線、鋼筋自動化數(shù)控加工生產線、液壓模板自動控制系統(tǒng)、智能布料、澆筑及振搗系統(tǒng)、預應力智能張拉及壓漿系統(tǒng)、智能化噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)。
圖5 自動噴淋養(yǎng)護
圖6 自動振搗
深中通道項目凝聚了行業(yè)內最頂尖的建設團隊和專家智慧,從實際需求出發(fā),堅持科技創(chuàng)新,系統(tǒng)全面地推行智能建造,必定能引領中國的交通基礎設施建設水平再上新臺階。
山區(qū)隧道地質通常具有形成原因多樣、地質構造復雜等特點,對BIM工程師進行地質建模提出了較高的要求,如何能夠對該類地質模型進行快速建模,提高建模效率呢,我們依托于CivilStationDesigner總結了以下方法,以饗讀者。
利用 IoT 傳感器自動創(chuàng)建模型,在隧道開挖期間進行位移測量和提供信息。由于隧道的周圍區(qū)域與設計時使用的地形不同,因此該團隊使用無人機來捕捉地形三維模型的實時數(shù)據。一個直徑為 20 厘米的機器人探索并獲取了地質信息和條件,并提前提供了挖掘圖像,然后在設計階段將其與假定的地質情況進行比較。