《中国铁道建筑报》:首条智能化高铁的“科技范儿”
          中铁十八局京张高铁创新施工侧记
          作者:伍振  时间:2018-08-07  点击量:   
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          7月19日,2022年北京冬奥会重点配套工程——北京至张家口高铁东花园隧道贯通,为京张高铁全线2019年底建成通车又扫除了一只拦路虎。

          百年前的京张铁路,是我国自主设计施工建成的第一条干线铁路,让中国人扬眉吐气;今天的京张高铁,是我国自主研发修建的首条智能化高速铁路。建设者运用互联网、人工智能等先进技术,实现了智能建造京张高铁的梦想,开了世界智能铁路先河,开启了中国高铁的新时代……

          “千里眼”降服“水老虎”

          全长4.97公里的东花园隧道在京张高铁很“红”。但是让它“走红”的并非工程长度,而是难度——该隧道是国内最长强富水地区深基坑无维护明挖隧道。

          该隧道紧邻官厅水库、康西草原、野鸭湖国家湿地公园,施工中日最大涌水量达35.4万立方米。记者在现场了解到,这条隧道纵断面呈“V”字形,最大纵坡为25‰,最大覆土厚度8.1米、最大开挖深度22米,洞身低于水位线3米至5米。强富水、深基坑、明挖、无维护……这些都是隧道施工的一块块硬骨头。因此,在修建隧道“骨架”前,必须解决“水患”。

          一直盯在现场的中铁十八局京张高铁常务副经理宋庚银对隧道施工工艺亮点、难点如数家珍。他说,挖沟、降水、搭骨架、植皮是东花园隧道施工的“四部曲”。他们先将隧道部位的岩(土)体全部挖除(挖沟),然后通过降水解决富水难题,紧接着衬砌混凝土,施工修建洞门、洞身这些隧道“骨架”,再进行回填土(植皮)。

          为攻克降水难题,在京张公司相关部门的细心指导和设计单位的通力配合下,中铁十八局按照“精品工程、智能京张”的要求,与西安交通大学合作,研发了“自动控制降水与预警”系统,把“千里眼”安在深水基坑中,实时监控降水情况。

          由于隧道基坑边坡坡度较大,最大深度相当于8层楼房,而且处在强富水区,极易变形。为确保万无一失,建设者又同北京交通大学合作,采用“深孔测斜”监测方法,开发出边坡稳定性安全监控软件,基坑是否变形一目了然。

          机器人为隧道“美容”

          走出隧道,在高高的边坡上,记者看到一个“自动喷涂机器人”在东花园隧道拱形“骨架”上来回上下漫游,给隧道“贴面膜”。

          原来,为了增强隧道防水能力,项目部联合铁五院共同研发了“自动喷涂机器人”喷涂防水材料。

          “人工喷涂,厚度不均,影响隧道防水质量。这款机器人既能做到无缝、无空隙喷涂,喷涂速度又快。”项目总工崔振喜说。

          在一旁的项目副经理李维宏补充道,这是我国高铁施工领域首次采用速凝橡胶沥青喷涂防水材料。该材料不含挥发性有机化合物,无毒无味,无废气排放,非常环保。

          此外,外模台车、水沟电缆槽台车、内模自动喷淋养护台车、缺陷修复台车、外模半自动养护模架、边墙凿毛机等“大块头”都在施工现场展示着“大智慧”。

          中铁十八局建设者在东花园隧道施工中不仅总结出一套施工工法,还贡献出一道明挖隧道预留沉降值线性公式,填补了同类型隧道施工的空白。

          “黑匣子”助力“智能高铁”

          不久前,一段在行进中的高铁上竖硬币不倒的视频火了。“硬币不倒”成了中国高铁平稳、舒适的证明,而这得益于托起高铁列车铁轨的箱梁和无砟道床。

          中铁十八局一公司担负京张高铁501榀双线预制箱梁和122榀单线预支箱梁施工任务。走进该公司东花园梁场,智能化、信息化施工随处可见。

          箱梁和轨枕之间的无砟道床关系时速350公里的高铁运行安全,技术含量和施工精度高,难度大。埋在混凝土里的芯片就是无砟道床的“身份证”。施工现场,中铁十八局五公司无砟轨道施工人员一边焊接道床的钢筋骨架,一边在骨架上安装一个移动硬盘大小的“黑匣子”。

          “盒内是一张类似公交卡的射频芯片,通过读卡设备,可以查询道床的轨枕生产批号、标段信息号、里程、混凝土性能指标以及浇筑时间、温度和湿度等信息。”五公司京张高铁无砟轨道项目经理高小建介绍,为便于日后进行信息化检测,平均6.6米就要埋一块芯片,这意味着他们要在39.39公里管段埋设5990块芯片。

          为确保无砟轨道质量,五公司在养护时给混凝土穿上“智能养护衣”,该“养护衣”使用了吸水高性能的高分子树脂材料,实行智能化温湿度控制,一旦混凝土超过设定的温湿度,智能洒水养护设备立即启动“补水”,作业人员可通过手机APP实时查看养护记录。 

          另外,他们在全国首次采用智能静载试验技术,技术人员完成梁型、梁号等基础信息参数配置后,启动自控装置,该装置即可按照标准自动循环加载、自动加载同步、自动平衡、自动检测计算、自动生成《静载试验计算单》、自动输出《静载试验报告》,自动上传试验数据。与传统试验相比,该装置操作简单,使用方便,能节省大量人力、物力,工作效率大幅提高,还能有效消除试验过程中的人为干扰因素,确保试验数据真实可靠。

          有智能技术的加持,中铁十八局京张高铁项目部捷报频传:京张公司组织全线施工单位对康庄高架特大桥跨货场路连续梁进行现场观摩,怀来制梁场成为全国首家实施新版细则并通过冬季施工部级认证的梁场,中国铁路桥梁技术协会七届一次会议在此召开,该制梁场的静载试验自控系统、自动张拉系统、自动压浆系统等9项新设备、新工艺接受约350名国内知名专家学者、桥梁技术行业人士的“检阅”。

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