紹興二環(huán)線智慧公路項目效果圖。
自主研發(fā)的第六代隧道仰拱矮邊墻鑿毛機。
(資料圖片僅供參考)
自主研發(fā)的智能安全巡檢機器人現場檢查隧道施工。
高鐵隧道頂部混凝土空洞現象是行業(yè)痛點，先進臺車解決行業(yè)難題；交通擁堵不堪？智慧系統(tǒng)如同城市交通大腦，把控全局，讓交通暢行無阻……
近年來，我國工程建設領域逐漸走向信息化、機械化、智能化。中鐵十一局集團第四工程有限公司（以下簡稱中鐵十一局四公司）智能建造研究院潛心研究工程智能建造，形成工裝創(chuàng)新研發(fā)、工程信息化系統(tǒng)開發(fā)、智慧工程創(chuàng)新方案與實施三大板塊，在建筑業(yè)工業(yè)化、智能化、數字化、綠色化轉型上積極探索，取得了豐碩的成果。
智能工裝 破解行業(yè)難題
隧道澆筑混凝土，越到頂部越不容易密實，易產生空洞情況，隧道上方空洞現象是行業(yè)難題，威脅著列車運行安全。為了減少空洞，往往需要對隧道頂空洞進行消缺處理。據行業(yè)測算，因隧道整治耗費大量人力、材料、設備等，整治成本巨大。
“傳統(tǒng)方法在隧道澆筑混凝土后，通過外側面板進行振搗，但空洞數量和大小依然較多。我們在面板上設計開孔，安裝振搗器對混凝土振搗，以提高混凝土的密實度，減少空洞數量和大小。”中鐵十一局四公司智能建造研究院負責人操光偉介紹，2019年，研究院開始潛心研究解決隧道空洞問題，而解決上述振搗問題，振搗的頻率和振幅是關鍵。工作人員把實驗室搬到施工現場，進行大量的測試。“我們一天工作十幾個小時，不斷檢測混凝土的強度、空洞、密實度，反復試驗，最后才確定了振搗裝置的頻率。”操光偉說。
歷經兩年反復試驗、研究，該研究院研發(fā)出基于二襯智能澆筑系統(tǒng)打造的隧道二襯智能澆筑臺車，該設備包含全自動插入式變頻高頻振搗裝置、流量傳感器等9個板塊。
“通過雷達檢測發(fā)現，二襯智能澆筑臺車大幅提高了混凝土密實度，空洞大小及數量減少了百分之七八十，返工率減少了百分之六七十，可大幅節(jié)省隧道整治費用。”操光偉介紹，該裝備有效解決隧道施工工程質量、安全、管理、工效等關鍵問題。目前，該系統(tǒng)已作為國鐵集團鐵路施工必須推廣應用系統(tǒng)，在貴南、西十、渝昆、渝黔等十余條高鐵線路推廣使用，得到了國鐵集團、業(yè)主公司的好評。2022年，中國鐵建鑒定“隧道襯砌質量提升高效施工技術研究”成果國際領先。
從智能澆筑二襯臺車、小型預制構件自動化生產線到鋼拱架自動化生產線、智慧梁場生產線，在上述核心工裝的基礎上，該院針對建筑工程領域其他質量、安全等痛點問題，又研發(fā)出智慧鋼筋廠、仰拱自動振搗整平機械手、隧道邊墻自動鑿毛機、橋梁翼緣板自動鑿毛機、濕噴機械手、特長隧道除塵通風智能化設備等一批智能工裝設備。
信息化加持 讓建造更安全高效
項目現場施工人員安全帽、反光背心穿戴不積極、不規(guī)范，巡查人員又難以到達或是無法對其進行長期監(jiān)督時，怎么辦？如何解決？
中鐵十一局四公司在全球正在施工的項目部有100多個，每個項目涉及的人員管理、施工進度、物料進出等眾多繁雜。此外，人力成本、管理成本越來越高，施工人員也越來越難招。“如何加強信息管理，實現信息化替人，對施工安全、管理、進度等進行有效監(jiān)管，已成為現代施工企業(yè)數字化轉型的必由之路。”該公司黨委書記、執(zhí)行董事李俊介紹，近年來，智能建造研究院持續(xù)加強企業(yè)管理信息化研發(fā)與應用，開展中鐵十一局集團內部信息化平臺的研發(fā)及運維，持續(xù)落地業(yè)務數字化和信息化替代，打造“數字十一局、智慧十一局”。
“我們自主研發(fā)的綜合信息系統(tǒng)CIS，大幅提升了信息化管控能力，作為公司級統(tǒng)一智慧工地管理平臺，用于項目安全、質量、工程量、施工組織、物資驗收等關鍵環(huán)節(jié)的管控。”李俊介紹，以CIS安全管理板塊為例，為解決施工安全風險點多面廣，終端安全管控未壓實，安全過程管控沒有有效抓手等問題。該管理板塊通過安全風險分級、安全隱患排查治理、一人一檔、班前講話、負責人作業(yè)帶班等8個子模塊，打造安全PDCA循環(huán)管理，通過收集數據、應用分析等功能，為決策層提供直觀及時的數據。“智能預警分析功能，督促及時消除安全隱患，進一步壓實了五個責任體系安全職責，形成全面有效的閉環(huán)管理。”李俊說。
除此之外，該系統(tǒng)在質量管理、智慧物料、工程量核算等板塊，在大幅降低質量風險、減少物資消耗、控制物資成本、工程計量、成本管控等方面發(fā)揮了重要作用，該系統(tǒng)已經在該公司95%的項目上推廣使用。
智慧拌合站平臺、智慧梁場系統(tǒng)、智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智慧工地云平臺……目前，該研究院研發(fā)多個場景、20余款信息化軟件，正逐步實現工程建設領域從整體到點上的信息化全覆蓋。在研究院的支持下，中鐵十一局通過不斷的數字化和信息化升級，在管理決策、資源配置、生產協同、成本管控、風險防控、生產經營等多個方面實現了數字化和智慧化，推動企業(yè)運營提質增效和價值鏈貫通，助力企業(yè)占據行業(yè)領先位置。
智慧賦能 讓城市更美好
“未來城市”會是怎樣一番光景？答案是融入集約、低碳、生態(tài)、智慧等先進理念。
在紹興南二環(huán)智慧交通項目上，中鐵十一局四公司為我們描述了一個“未來交通”的模樣：根據擁堵狀況自動調節(jié)紅綠燈時間，控制路燈照明時間……該項目以智慧化的視角精準感知快速路的交通態(tài)勢、交通事件、車輛軌跡等信息，為實現全路段、全功能和全覆蓋提供支撐。
據介紹，研究院運用大數據、人工智能、車路協同等技術，實現個性化出行信息發(fā)布和交通設施智能運維。通過車道級交通誘導，人工智能預案輔助等，實現快速路精細化管理。通過底層“數字道路”信息建設標準化，頂層數字道路平臺業(yè)務牽引，實現“路網數字化，交管數治化”目標，助力打造城市交通秩序井然、道路暢通有序、出行文明安全的交通環(huán)境。
未來已來，目前智慧城市、智慧交通、智慧園區(qū)、智慧建筑、智慧水務等智慧工程越來越多，智慧工程創(chuàng)新方案與實施已成為企業(yè)開發(fā)新興產業(yè)的重要板塊，也是建筑企業(yè)高質量發(fā)展的必由之路。
“我們現存的訂單已經約滿了，回武漢還得繼續(xù)趕工將新產品投入生產。”剛從保定市主城區(qū)城中村改造ABO項目回來，研究院總工程師彭星新博士就馬不停蹄投入新的“戰(zhàn)斗”。該院將保定市主城區(qū)城中村改造ABO項目打造成“BIM+智慧工地”應用示范項目，提高溝通協作效率，加強施工組織全過程、可視化、系統(tǒng)化管理，可謂“干貨”滿滿。
彭星新介紹，該項目利用BIM技術模擬從土方、基礎、主體、裝飾等階段，對工程各階段進行充分細化分析，形成樣板標準圖紙，保障施工方案的唯一性與實操性。同時，基坑自動化監(jiān)測系統(tǒng)，實現預警并防范過大位移、變形。此外，智能環(huán)境監(jiān)測、AI視頻監(jiān)控、群塔防碰撞系統(tǒng)等在智慧工地上的應用，將虛擬環(huán)境下和物聯網采集得到的數據進行比對分析，達到工程的智能可視化管理。該項目在建筑垃圾減量化、打造智慧（數字化）工地、夯實安全管理等方面作出的積極探索，助其榮獲“河北第一批創(chuàng)建智慧工地示范工程”“中國鐵建青年文明號” 、全國BIM技術大賽銀獎等多項榮譽稱號。
目前，光谷綜合體智慧健康監(jiān)測、紹興南二環(huán)智慧交通、保定環(huán)城水系風谷智慧公園、保定環(huán)城水系景觀亮化等一批智慧工程正在有條不紊地進行，中鐵十一局四公司智能建造研究院正賦予工程更多“智慧”，讓城市更智慧、低碳、綠色，更美好。
文/圖：肖帆 張健
