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建设蝶变 新技术层出不穷 “魔幻工程”越来越多

编辑: 时间:2020.09.02
  重庆,一个极具特色的立体城市。这里不仅有高低错落的街道,高耸入云的建筑,还有千姿百态的桥梁,“上天入地”的轨道交通……现代化的城市建设,造就了重庆与众不同的风景。
  实际上,以前由于施工技术不成熟,重庆修的建筑大多中规中矩。但近年来,重庆已涌现出更多、更新奇的地标建筑甚至高难度项目。
  这些“魔幻工程”的背后,是什么在作技术支撑?
  84层楼高的桥塔怎么建用BIM在软件上先“过”一遍
  大桥钢桁梁重约4.43万吨,超过“鸟巢”的钢用量;光桥塔就有236米高,相当于84层楼……位于大渡口和巴南区之间的白居寺长江大桥,不仅有中心城区的最高桥塔,也是世界最大跨度公轨两用钢桁梁斜拉桥。
  80多层楼高的桥塔怎么建?
  “BIM(建筑信息模型)技术功不可没。”中交二航局白居寺大桥项目部副总工程师杨成洪介绍,比如,白居寺大桥的桥塔为空间多曲面水滴形混凝土结构。要做出空间异形结构,以前,大部分桥梁项目的异形段都以直线段代替曲线,形成类似曲线的直线建筑——这需要人工为每个断面画图,再通过断面尺寸推算钢筋长度,费时费力不说,施工精度还不高。
  “BIM技术的运用,实现了真正的曲面建造。”他说,项目部利用BIM技术在计算机上建立模型,并推导出钢筋配料单、空间模板控制参数等,“相当于在软件上先建设了一遍。”
  此后,针对大桥复杂的结构,用信息化技术给工人进行“可视化交底”,不仅提高了施工效率,也将施工精度控制在毫米级。
  值得一提的是,该项目自建设之初就引入了“智慧工地”技术。
  “以前的建筑工地尘土飞扬,建筑材料堆放杂乱,工人晴天一身土、雨天一身泥。”杨成洪说,引入“智慧工地”技术后,工人进出工地或扫码或“刷脸”;钢筋上有“身份证”,随时可以溯源;工地还有声噪和PM2.5监测,有雾炮降温降尘;管理者足不出户即可通过手机端查看工程建设情况;智能系统会根据一线管理人员上传的问题清单,自动提醒相关人员关注工作进度及安全质量整改情况……
  像白居寺大桥一样,我市许多大型桥梁建设都用上了“智慧工地”、BIM等高科技。
  高楼如何扭出漂亮“小蛮腰”3D激光扫描取得精准数据
  如果说白居寺大桥展示的是重庆桥梁的宏伟气势,位于两江新区幸福广场旁边的太阳座则展示了山城建筑的时尚之美。
  太阳座的外观设计命名为“光之舞”,建筑外观给人一种大楼正在“扭腰”的感觉——它的塔楼南北立面成扭曲造型,南立面单层扭拧角度最高达到8.8度/层,部分楼层甚至向内凹了近6.5米,如此扭曲幅度在全国都是非常罕见的。
  要让高楼扭出“小蛮腰”的效果,施工人员没有像传统施工方式一样,把曲线分解成多段直线,也没有在现场敲敲打打,大量的数据分析工作都是在主体结构及玻璃幕墙安装前进行的。
  高科集团相关负责人介绍,太阳座塔楼有201.5米高,39层楼,主体结构为钢管混凝土柱—型钢混凝土外框架—钢筋混凝土核心筒组成的混合结构,其施工采用了钢结构智能测量技术、钢结构虚拟拼装技术、基于BIM的现场施工管理信息技术等7大项17个子项技术。
  钢结构施工方面,工程人员运用Tekla软件建立起太阳座塔楼的空间三维结构模型,提取每一段钢柱的参数,返到加工厂生产模型,并在电脑上进行预拼装,再到现场拼装。
  太阳座使用的扭曲单元板块达到1709块,不仅考验玻璃幕墙生产企业的生产能力,也考验施工人员对挂点位置的准确判断。工程人员不仅采用BIM技术对幕墙的构造进行建模,还用3D激光扫描技术获取现场土建结构的信息,在软件上对扫描数据进行处理,生成点云模型,由点云模型形成了每层楼的精准轮廓图,不仅使得生产厂家可以生产出更为准确的幕墙外形,还获得扭曲单元板块安装的精准数据。
  随后,施工人员采用大型卷扬机将板块吊上空中,使用揽风绳进行限位,在屋顶架设环形轨道,并用轨道进行水平转运后,将这些扭曲幕墙一一安装到位。
  太阳座的“小蛮腰”在重庆并非个例。渝北区仙桃数据谷内,还有6栋建筑扭成了“麻花”。在那里,还有3栋建筑的顶部被玻璃圆环连在一起,形成巨大的“指环王”,重庆这些魔幻建筑的背后,都有“智慧工地”和智能化支撑。
  挖隧道碰到复杂地质状况智能设备每15分钟监测一次断面
  重庆地貌以丘陵、山地为主,山地面积占76%。这里不仅楼房和桥梁修建极具特色,隧道和公路施工同样具有挑战性。
  合璧津高速控制性工程九峰山隧道全长3083米(左右分离式),穿越煤层、溶洞、煤矿采空区等,涌水、突泥比较严重,软弱围岩占比高,围岩等级差,堪称“西南地区地质状况博物馆”。
  施工人员在隧道建设中使出了“十八般武艺”。比如,去年6月,九峰山隧道左线的施工人员用超前钻机对前方进行地质探测时,发现隧道前方60米处极可能存在巨大溶洞。
  “溶洞是隧道施工中的一大‘拦路虎’。如果不能精确预测溶洞情况,极易发生突水、突泥事故,甚至导致断面坍塌。”中铁十一局九峰山隧道项目部人士介绍,以前,人工施工无法提前预知地质情况,挖到溶洞需要立即停止施工,再制定新方案,至少耽误工期一个月。
  为攻克这个施工难题,项目部采用了一系列智能设备:超前地质钻孔技术,探测前方约60米的地质情况;三维可视化地质预报,提前探测掌子面前150米围岩、不良地质及隧道富水等信息;三维成像、孔内摄影等技术手段,更是提前给溶洞照了三维图像,建立起身份档案……
  通过大数据分析,项目部得出结论:他们碰到的溶洞系大型溶腔溶洞,直径约6米,洞内无水。施工人员根据这些数据制定出施工预案,大大降低了地质灾害事故发生概率。
  再比如,对隧道内部进行监控并及时预警,也是九峰山隧道施工的一大亮点。
  “以前,隧道内监控量测主要依靠人工采集数据。监测人员用腿丈量、用眼睛察看、靠经验说话,存在测量频次低、人员投入大、数据不能及时整理和反馈至施工一线等问题,无法及时预警。”九峰山隧道项目部负责人表示,九峰山隧道施工启用自动检测技术、人工智能技术,通过在监测断面设置无线自动监控量测仪,每15分钟自动监测一次补检断面,每天可完成96次量测数据采集。而要做到类似的一次监测,以前起码需要3人、花费半天时间。
  不仅如此,现场采集到的数据还会上传至监控量测预警云平台,经过智能分析对比,对超限数据及时传送至现场报警设备,实现实时预警功能。
  市交通局人士介绍,我市许多在建高速公路、铁路隧道项目通过互联网、BIM、大数据平台、三维成像、VR、3D打印新技术,保障了工程建设的高效推进。
  市住房城乡建委人士表示,我市将以实施智能建造为重点,全力推动建筑业数字化,利用互联网新技术新应用对传统建筑业进行全方位、全角度、全链条的改造,进一步提升建造行业的质量、安全和效率,助推城市建设更加精细、城乡生活更加宜居。