紹興二環線智慧公路項目效果圖。
(資料圖)
自主研發的第六代隧道仰拱矮邊墻鑿毛機。
自主研發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痛點，先進臺車解決行業難題；交通擁堵不堪？智慧系統如同城市交通大腦，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，形成工裝創新研發、工程信息化系統開發、智慧工程創新方案與實施三大板塊，在建筑業工業化、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，該研究院研發出基于二襯智能澆筑系統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，該系統已作為國鐵集團鐵路施工必須推廣應用系統，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、不規范，巡查人員又難以到達或是無法對其進行長期監督時，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、進度等進行有效監管，已成為現代施工企業數字化轉型的必由之路。”該公司黨委書記、執行董事李俊介紹，近年來，智能建造研究院持續加強企業管理信息化研發與應用，開展中鐵十一局集團內部信息化平臺的研發及運維，持續落地業務數字化和信息化替代，打造“數字十一局、智慧十一局”。
“我們自主研發的綜合信息系統CIS，大幅提升了信息化管控能力，作為公司級統一智慧工地管理平臺，用于項目安全、質量、工程量、施工組織、物資驗收等關鍵環節的管控。”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、負責人作業帶班等8個子模塊，打造安全PDCA循環管理，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管理。”李俊說。
除此之外，該系統在質量管理、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、成本管控等方面發揮了重要作用，該系統已經在該公司95%的項目上推廣使用。
智慧拌合站平臺、智慧梁場系統、智慧視頻監控系統、智慧工地云平臺……目前，該研究院研發多個場景、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，推動企業運營提質增效和價值鏈貫通，助力企業占據行業領先位置。
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、智慧等先進理念。
在紹興南二環智慧交通項目上，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境。
未來已來，目前智慧城市、智慧交通、智慧園區、智慧建筑、智慧水務等智慧工程越來越多，智慧工程創新方案與實施已成為企業開發新興產業的重要板塊，也是建筑企業高質量發展的必由之路。
“我們現存的訂單已經約滿了，回武漢還得繼續趕工將新產品投入生產。”剛從保定市主城區城中村改造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“戰斗”。該院將保定市主城區城中村改造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，基坑自動化監測系統，實現預警并防范過大位移、變形。此外，智能環境監測、AI視頻監控、群塔防碰撞系統等在智慧工地上的應用，將虛擬環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測、紹興南二環智慧交通、保定環城水系風谷智慧公園、保定環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
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