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這是中國西南地區貴州省最常見的地形:高山峽谷。天無三日晴,地無三尺平,云貴高原上的貴州是中國唯一一個沒有平原支撐的省份,17.62萬平方公里的土地上群山連綿,連綿的山脈又被一道道峽谷切割,致使交通狀況盡顯艱難,曾經長期被視為區域發展之痛,直到工程技術的進步讓路網延伸不再受限于屏翳的阻隔,于是,在這片黔中大地上,數萬座橋梁在崇山峻嶺之間拔地而起,擎起高速發展的脊梁,無論人還是物的移動,都變得更加便捷、高效。
為了進一步釋放交通活力,貴州計劃建設一條全新的貨運線路,甕馬鐵路建成后,將構建西南、西北與華南地區貨物交流的新通道。
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穿越千巖萬壑,高空作業成為最大的挑戰,而眼前這里,湘江河谷,將架設甕馬鐵路南北延伸線上控制性工程之一:湘江特大橋,它是目前國內單線貨運鐵路第一高墩和第一長連續梁橋。在貴州,盡管此前已經具備大量峽谷橋梁修建的成功經驗,但是對于建設者來說,仍然需要十分小心。
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中建四局貴州投資建設有限公司 總工程師 羅杰:
第一點呢,大橋位于深V峽谷,天氣變化比較大,橫風也比較猛烈,百米的橋梁高墩上甚至可以達到10級以上,為高空施工作業帶來了很大的挑戰;第二點是建設工期問題,2號墩的墩塔高度是222米,底部截面有一個籃球場這么大,頂部又收縮到半個籃球場這么大,截面收縮是非常快的,要在一年的時間內完成這樣的施工是一種極大的挑戰。
惡劣環境下修建橋梁是人與自然的博弈,不同于以往的是,這一次施工團隊有了更大的籌碼:橋塔云端建造工廠。
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四面圍擋將戶外高空作業轉變成了“類工廠”施工,不再受大風侵擾,智能化裝備與控制系統提高施工精度和效率,采用輕量化設計便于山區運輸,利用全過程模擬及時發現可能存在的各種問題,云端建造工廠可以隨著橋塔澆筑高度的提升而不斷攀升。
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中建四局貴州投資建設有限公司 總工程師 羅杰:
橋梁云端建造工廠是一個創新性、集成性的平臺,有四個優點:第一個點呢,能夠抵御峽谷風給施工帶來的不利影響,安全性比較高,在惡劣的天氣情況下呢,我們做過測量,變形量只有幾個毫米;第二點是我們的設備不像這種傳統的設備一樣邊干邊拆,不管橋塔的截面收縮得多么厲害,都可以一模到底、無需拆改;第三個點呢,這個安拆速度還是非常快的,比傳統的施工工藝速度提升了20%以上;第四個點呢,設備采用這種封閉化的設計,形成了我們這種類工廠的作業環境,對于工人來說呢,安全性得到了極大的保證。
中國幅員遼闊,有著復雜的地質和氣候變化,然而,正是因為這些挑戰的出現,讓中國積累了海量的高空作業經驗,這是世界任何一個地區都無法比擬的,用更加先進的理念托舉起復雜的施工,這一刻,身處云端上的工廠仿佛有萬鈞之力,它打破了施工人員心理的束縛,在同等條件下每天施工速度提高0.2米,總體節約工期約40天,僅僅不到8個月,就完成高難度施工條件下高墩的封頂工作,邁出了智能建造在交通領域落地的第一步,也是重要的一步。
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雨后的峽谷多了一份神秘,高空視角下,景色雖然有些漫漶不清,但草木蘢蔥,伸向天際的橋梁則更加耀眼。2號墩施工已經告一段落,云端建造工廠也在完成使命后被拆除,但在建設者的心里,留下了深深烙印。
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中建四局貴州投資建設有限公司 甕馬鐵路南北延伸線施工九標項目總工程師 李源嘉:
整個團隊其實在整個的這種應用過程中是既緊張又興奮的。緊張的原因是我們其實也是第一次應用這么大的一個龐然大物;然后興奮的原因,我們感覺到這種設備的優勢確實能大大的體現出來了。貴州是我們中建四局的老家,都說黔路難、黔路難,特別是在我們貴州這種喀斯特地貌、峽谷地貌情況下,我們第一次在交通領域應用云端建造工廠并且取得了成功,這次的成功讓我們更加有信心對以后得技術道路取得突破。
以智能化、安全性為核心的云端建造工廠為橋梁高墩施工提供一種全新思路,對于它的解讀,我們或許可以從兩個方面展開,中國路網不斷從東部平原向西部山區延展,工程難度的驟然增加,勢必亟需創新性施工工藝。
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中建四局科技與設計管理部 總經理 周子璐:
簡單來說的話我覺得可以分為大概三個階段:第一個階段應該是改革開放以后,其實那個時候最傳統的建造就是靠人,就是一個密集型的這種勞動作業;那第二個階段的話呢,我覺得應該是中國的基建開始高速發展的機械制造的階段,我們也引入了很多的一些國外的技術和裝備,這個時候的話可能我們的裝備是龐大的、笨重的,同時呢,也是需要人來操作的;那第三個階段的話呢,就是為強國而發展的新時代的這個階段,我們更加關注的就是智能化、工業化、綠色化,那現在的話呢,我們四局也是關注到了這些以后,我們研發了云端建造工廠這樣造塔的設備,大家這樣的話一起來為這個建設項目做出一些貢獻。
另一方面,橋梁的發展是用高度累積的,用人文的眼光丈量,保護工人高空作業時的生命安全是創新者追求的價值坐標。
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中建四局科技與設計管理部 總經理 周子璐:
我覺得這個其實就是我們始終圍繞著中國的這個以人為本的理念,然后來進行我們的科技的研發,現在都在各行各業的說,叫做現代化的一個產業體系,其實在我們的交通行業也是一樣的,現在大家都開玩笑說,20年前工地上的工人的平均年齡是35歲,現在是55歲,其實工人就還是原來那一批,沒有新的人員愿意來干這個行業了,因為他們對這個行業的理解就是危險的、繁重的、落后的,那我們應該要通過這些來反思,來進行一些就是說現場工藝和施工環境的一些改變,我們的云端建造工廠給到工人就是安全、可靠、舒適、高效的類工廠化的施工環境。
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中建四局工程技術研究院 副院長 桂崢嶸:
我們提出這個類工廠化呢,其實我們最開始對標的是汽車行業,汽車行業一向是被我們認為這個工業化程度非常高的一個行業,但因為我們整個這個建設的體量是非常大的,就沒有辦法在工廠內完成我們所有的工作量,我們必須要在現場完成我們的總裝才可以,所以基于自身的這個特點呢,我們理解第一個就是工廠的工業化,第二個就是現場的工業化。
空中平臺就仿佛工廠生產車間,在里面,智能化裝備和工人各司其職,這一切又以信息化的形式被記錄在智能管控系統,模塊化、集成化的優勢下,不僅能夠擋住山區橋梁建設中的橫風,更為同樣存在高空作業的房建施工提供更為舒適的環境,尤其對于南方城市而言。
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中建四局華南公司 廣州環球貿易廣場項目黨支部書記、項目經理 黃博:
因為廣東地區是一個高溫多雨的季節,特別在高溫季節,那我們整體的溫度會達到40度到50度,那這個溫度其實對人在這個環境下作業是有一個非常大的挑戰的,那我們通過云端工廠的設置,通過我們天幕的一個開合和我們噴霧系統一個打開,我們會保證整個作業面溫度達到20度到30度的一個區間,這個溫度其實是非常適合我們工人作業的展開。
位于珠江三角洲核心地帶的廣州是國際科技創新中心重要承載地,亞熱帶季風氣候讓這座東南沿海城市暖熱少寒、光能充裕、雨量充沛,4月,已經進入夏季雨季,但得益于云端建造工廠,讓超高層基礎設施建設多了一分舒適。
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在鋼筋綁扎、混凝土澆筑、抹灰等各種機器人的助力下,項目預計年底即可封頂。但對于技術團隊來說,研究的腳步不會就此停下。
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中建四局工程技術研究院 副院長 桂崢嶸:
第一個方面就是在研發層面,那我們現在也在持續地收集我們前期在所有應用項目上出現的、暴露的問題和我們整個應用推廣的難點,也在持續地做我們這個設備的更新,我們希望通過可以生產更多的智能建造裝備來代替我們人工去從事那些“危繁臟重”的一個工作,實現我們設備的自動化、智能化的一個作業;那推廣應用方向的呢,類工廠化這個理念是解決我們大土木建設的一個難題,像我們的房屋建筑,像我們的水利建設,不管是我們的現場的環境,還是我們施工裝備底層的邏輯和技術,其實都是相通的,那我們在其他的各個領域也是可以得到推廣和應用的。
現在,研發團隊結合數字孿生技術與智能建造技術,搭載數字建造管控平臺,實現了遠程指揮機器人、施工數據實時共享,把云端建造工廠打造成了一個強大的“云”數字空間。作為一種大型智能建造設備,它的價值遠不止提供一個物理層面便于施工的空中平臺,類工廠的建造方式、工廠化的智能管理,正在悄然改變建筑施工模式,廣泛應用于各種場景的建設項目上,在研發者眼中,所有的建設都是云端建造工廠發揮才能的廣闊綠洲。
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《探索·交通》紀錄片
一部關注交通強國建設的數字檔案
投稿→ :tougao@tsjt.org.cn
選題→ :xuanti@tsjt.org.cn
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