数字孪生虚拟梁场、智能钢筋生产线、智能混凝土浇筑系统……智慧梁场有了“黑科技”加持,助力成渝中线高铁建设持续刷新“进度条”。
在成渝中线标的安岳东制梁场,走进梁场控制中心,巨大的屏幕上显示着一个数字孪生的虚拟梁场,就像是现实中的梁场被“搬”了进来。
“通过物联网、先进算法、BIM+GIS数字孪生、人工智能等新一代信息技术,我们创新开发了数智梁场生产控制平台,实现了物资管理、生产管理、进度管理、质量管理、安全管理的少人化、可视化、智能化、信息化。”中铁五局集团六公司副总经理兼项目经理周涛介绍,整个系统的投用,加速了高铁箱梁制造生产力和产品服务的智慧化升级,推动了建造方式和生产资料的数字化提升。
他粗略估算了一下,与传统梁场相比较,他们的这个智慧梁场作业人员减少了约30%,生产效率提升了约20%。特别是在关键工序和危重生产环节,智能建造的数字化和智能化应用显著改善了作业环境和产品质量。
目前,我国高铁架梁施工中,以架设跨度32米箱梁为主。与之相比,40米箱梁不但可以满足350公里时速要求,在更高时速的条件下也有更好的适应性。
为了达到40米箱梁的相关要求,中铁五局集团六公司还联合高校开展多项科研课题研究,利用以BIM为核心技术的数字化三维技术、基于机器视觉和深度学习的混凝土浇筑非接触智能监测技术、视觉成像技术、三维激光扫描技术、无人机载设备非接触式快速测量方法及系统,指导40米箱梁预制、架设和装配式桥面系施工,确保安全、提高施工质量及效率。
箱梁跨度从32米提升到40米,混凝土浇筑要增加70立方米,且成渝中线高铁要试验更高时速,这对混凝土品质、施工工艺、技术指标等提出了更高的要求,给混凝土浇筑提出了更高的工艺要求。
对此,安岳东制梁场在全国首创了混凝土智能浇筑系统,用“硬核”的智造工艺,提高浇筑施工效率和混凝土品质。
“目前,高铁预制箱梁混凝土浇筑均采用车载泵+布料机施工。”周涛介绍,这种工艺存在两点不足:一是混凝土方量增加导致浇注时间延长,加之泵管容易堵塞,浇筑时间不受控制;二是分段长度、分层厚度由布料工人操作实施,主观性强,较工艺要求或存在较大偏差。
相比之下,混凝土智能浇筑系统不需要人工布料,而是实现了无人化,智能布料机采用皮带输送混凝土的布料方式,使混凝土输送稳定、布料效率高,杜绝传统工艺的堵管现象,确保40米箱梁在6小时内浇筑完成。混凝土智能布料、自动计量,可以精准控制布料分段长度及分层厚度,使混凝土浇筑质量有更好的保障。
“在提高施工效率的同时,智能布料机实现自走行功能,无吊装作业,也减少了安全隐患,降低了人工、能耗等成本。”周涛表示。
数据显示,混凝土智能浇筑系统采用低能耗装置,实现节能环保,比传统车载泵+布料机浇筑工艺能耗降低了60%。
“混凝土智能浇筑系统自去年10月起在安岳东制梁场应用,目前,我们正在申请国家发明专利,未来将在其他交通建设项目中逐步推广。”在周涛看来,40米箱梁的浇筑,节省的不仅是投资,也不仅是桥墩的减少,而是可以让高铁达到更高的速度,以科技创新引领中国高铁持续领跑。