用智慧科技打造“地下高铁”

来源:本站原创?作者:彭特?胡兴文??时间:2020-07-15?【字体:??

黄浦江畔,东方明珠塔下,中国铁建所属中铁十一局铺架劲旅大力进行科技创新,全力打造全国首条“地下高铁”——上海地铁15号线。

上海地铁15号线是上海轨道交通重要的南北走向线路,途经宝山、普陀、长宁、徐汇、闵行5大行政区域,全长约42.3公里,均为地铁下线,设30座车站,设计时速160公里,是国内大规模应用板式道床、速度最快的地铁线路。中铁十一局三公司承担着紫竹高新区站至桂林路站21.16公里轨道铺设、30组道岔铺设以及元江路车辆段15.034公里轨道铺设和43组道岔铺设任务。

中铁十一局三公司坚持标准化施工,科技创新,基于该项目已申报工法2项、专利15项、软件著作权3项、论文2篇。

高铁无砟轨道板“走进”地铁

近年来,全国城市轨道交通建设标准愈发向高铁标准看齐,北京、上海、广州、武汉等城市正在建设一批时速160公里的地铁线路,是目前国内时速最快的地铁,上海地铁15号线就是众多线路之一。与普通地铁线路不同,该条地铁长达20多公里线路采用了高铁CRTSⅢ型轨道板整体道床施工,属国内首次自密实混凝土大规模应用。

“施工环境、设计、设备、原材料等各方面不同于高速铁路上已成熟运用的CRTSⅢ型板式无砟轨道,施工工艺需要重新进行探索、验证。”该公司副总工程师、项目负责人赵洪洋说。针对新要求、新标准,他们始终坚持恪守“质量为本、样板引路”的宗旨,严格落实首件验收制度,推进标准化管理,保证工程质量优质。

“施工前期,我们在铺轨基地进行工艺性揭板试验,形成满足现场条件的施工配合比和稳定的施工工艺流程,总结自密实混凝土施工中常见缺陷的质量控制方法,以保证大规模施工时灌注的自密实混凝土层性能满足设计要求。”赵洪洋介绍。其中,CRTSⅢ型轨道板铺设与自密实混凝土灌注两道工序最为关键,直接决定着整体道床质量和减振降噪效果。

针对这两个环节,项目部积极开展科技攻关,经过多方调研、多次试验,测量人员采用高铁CPⅢ控制网测量技术,精益求精,将CRTSⅢ型轨道板精度控制在正负两毫米以内,确保了轨道线路平顺。在多达15次的揭板试验之后,最终确定了自密实混凝土最优配合比、性能参数、灌注工艺参数等一系列数据成果,破解了自密实层混凝土强度,存在的气泡、泌水现象,轨道板上浮、外观不美观等疑难杂症。”

“为了保障混凝土性能,对综合比选后的商混站进场原材料每天进行最严格的检测,对混凝土的运输时间、距离等进行了全方位模拟,确保混凝土到达下料井口的时间在40分钟内,并满足了自密实混凝土性能要求。”中国铁建特级技师、项目副经理陈永胜说。

项目历时三个月,还对模拟隧道施工环境下压紧锚固装置、封边模板、自密实灌注工艺进行一步一步地改进,形成一套成熟完备的施工工装及机具设备。2019年3月12日,项目部自密实混凝土揭板试验顺利通过专家组验收评审,在参与上海地铁14、15、18号线建设的6家单位中,是第一个通过自密实混凝土揭板试验验收的单位,得到业主的一致好评,为预制板式道床施工奠定了良好的基础。

此外,公司在上海地铁15号线施工中,实行预制板竖向存放,大大提升了预制轨道板存放质量和数量;引进了国内城市轨道交通施工领域最先进的自变形轮胎式混凝土罐车、铺轨吊及运板车,大大提升了混凝土、扣配件、钢轨等物料运输效率,在保障CRTSⅢ型轨道板施工安全、质量的前提下,铺轨工效提高了57%,总结出适用于地下环境的CRTSⅢ型轨道板整体道床施工工艺和技术成果,为同类型施工积累了宝贵经验。

“智慧大脑”让工地更加安全

新建地铁轨行区因施工交叉作业多、施工人员多、机具设备多、线路坡度大以及作业人员安全意识淡薄等因素,导致轨行区管理一直是地铁建设的难点。为此,中铁十一局提出坚持“把工程线当运营线管理”的核心管理理念,针对现场管理的“痛点”,专门建设“智慧大脑”——智能信息化管理平台。由隧道组网、调度命令无线传输、线上请销点、人脸识别准入、全时视频监控、实时通讯、设备和工机具定位以及危险预警八大技术组成,让工地更加安全。

走进项目部的智慧工地调度中心,整整一面墙上,十几个大屏幕上正传送回施工现场情况。轨道车上安装了若干摄像头,隧道内的行车情况实时显示在调度室大屏幕和轨道车屏幕上,帮助司机了解前方道路情况,大大降低了安全风险。“我们必须按照规章制度行车,只要行车速度超过规定速度,或者临近危险区,都会进行语音提示并报警,大大降低了事故发生几率。”调度室主任李晓华说。

“所有工作人员进出场先‘刷脸’,不符合现场作业条件或者没有在施工计划名单上的人员都会被拒之门外;安全帽也是实名制的,每一顶帽子都装有内置芯片,不论工人在哪个角落,后台都能监控到。”赵洪洋介绍,设备和工机具上也安装的有定位标签,方便管理、维护人员及时监控设备的位置、使用状态,第一时间进行各工区间的设备调配,进而实现资源优化配置。

另外,在重要岔区、大坡道、外围吊装场地等重点区域安设监控设备,利用物联网技术实现PC和手机端实时多人监管,提升现场安全及文明施工的监管力度,保证了工程质量。

“‘智慧大脑’平台搭建的数据监控板块犹如一个蜘蛛网,能够实时精准把控现场脉络,有效消除隐患,达到事前规范、事中监督、事后取证的目的,控制施工伤亡事故发生。”安全总监刘朝平说到。

该项目部还建立BIM工作室,加大BIM(建筑信息模型)技术应用于施工生产的力度。借助BIM技术进行三维场地布置,主在解决铺轨基地功能区设置、道路管线布置、临时排水设施等二维图纸难以解决的问题,从而促进安全文明施工、保障施工计划的执行、有效控制现场成本支出。

他们还借助BIM-三维建模应用到道床工装模拟验证、道床铺设情况模拟、限界模拟验证、设备运行情况验证模拟等。通过1:1等大三维建模,模拟施工环境,可视化呈现道床及设备基于施工现场的三维模型和运转环境。经过反复模拟验证,使道床铺设和设备安全运行,在实际实施阶段效率达到最大化。同时,三维技术交底使施工内容更直观,工人对工序过程、施工重难点一目了然,提高了施工效率。

新型设备让焊轨质量更高

焊轨作业是城市轨道建设过程中的一项重要环节,它将25米标准钢轨焊接成一条超长无缝线路,这解决了以往地铁存在的振动和噪音过大的问题,为乘客带来更舒适体验。

上海地铁15号线焊轨采用了国内最先进的移动闪光焊焊接技术,焊接过程中,瞬间温度可高达1400摄氏度。在高温下迅速挤压下,两根25米长的钢轨完整接到一起,钢轨接头处自然没有了缝隙,并通过正火、打磨使得接头部位平顺、光滑,极大地降低了钢轨对列车车轮的磨损。

焊轨作业中有一道重要工序是正火,其主要目的是消除焊接时钢轨内部产生的热应力,消除钢轨产生裂纹的可能性,改善钢轨接头的性能。

该项目部在国内率先应用了新型感应正火车进行无缝钢轨焊接正火作业,采用电磁感应技术对焊接接头进行加热,并可进行喷风冷却。“我们提前设定、存储热处理工艺参数,自动控制加热及冷却过程,记录、存储热处理过程数据,并生成生产数据汇总报表。通过激光测温,光纤实时传输,自动控制热处理进程。”焊轨专家温家礼介绍,这种加热方式克服了火焰加热的火孔状态、气体质量、气体流量等不利因素的影响,加热质量明显提高,相比较传统人工正火,减少人为因素影响,全面提升钢轨焊接质量。

“我们严格焊接工艺流程和焊接质量标准,细化焊前检查、除锈、配轨、焊接、时效处理、精调精铣、焊后探伤等作业标准,严把母材选用关、工艺检验关、质量验收关,焊接质量100%达标。”该项目部焊轨技术负责人高伟骄傲地说到。

7月10日,上海地铁15号线全线送电成功,预计今年年底开通运营。

上海地铁15号线对加强上海市城市西部内外环线之间的服务、带动沿线区域发展、汇集并转换沿线相交轨道线路客流、均衡网络客流有着较强的作用。

自密实混凝土层揭板试验

施工人员正在进行预制板钢筋绑扎作业

引进自变形轮胎式轨道施工车运输、铺设预制板

预制板自密实模板安装

预制板基底成品

使用高铁CPⅢ控制网测量技术保证轨道精度

交叉渡线混凝土浇筑

“智慧大脑”——智能信息化管理平台

应用新型感应正火车进行无缝钢轨焊接正火作业

成型的地铁线路