沪渝蓉高铁智能施工项目--中海达铁路智能施工案例

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沪渝蓉高铁智能施工项目



项目背景

沪渝蓉高铁是长江流域综合立体交通体系的主骨干,线路全长313.9公里,途经武汉市、孝感市、天门市、荆门市、宜昌市五市。其桥隧比占84.8%,是中长期铁路网规划“八纵八横”高速铁路主通道之沿江通道的重要组成部分。本项目拟为投入到施工现场的所有机械加装施工管理系统,对所有标段桩基施工(CFG)信息化管控与辅助施工,以专业的技术指导和培训服务,达到业主、监理、标段、班组协同高效作业、确保施工质量的智能施工状态,从而进一步便利人民群众出行,加速构建沿江绿色综合交通运输体系,对服务支撑长江经济带高质量发展具有重要意义。

▲沪渝蓉高铁全线示意图

痛点分析

传统的桩机施工过程都是依靠机器本身的简易标识以及施工员的个人经验判断,武汉至宜昌段多处桥梁跨越铁路营业线施工,桥隧占比大,个人经验的好坏会给施工带来不确定性,从而导致施工过程不顺畅,工期延长等问题。

桩机就位后由于场地原因,桩机对位不仔细,容易出现桩的平移偏差和垂直度超标等偏差;

桩机施工过程中需要随时观测复核桩机上的垂球导向架垂直度,以保证桩身垂直度不大于1%,确保桩体的正常施工避免偏桩的发生;

需要严格控制拔管速率,拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩,而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀,桩顶浮浆过多,混合料离析、桩身强度不足。

实施方案

中海达北斗桩机智能施工管理系统,基于载波相位观测的实时动态差分定位技术,采用双天线高精度北斗定位技术方案,所选桩点通过北斗卫星信号进行引导作业,以直观的平面图展示,实时显示桩头距离桩点的偏距,即便是新手也可以准确的桩位校准与打桩施工。同时,系统配套的云平台和手机APP,方便业主方、施工方、监理方随时随地查看打桩进度和完成情况,全面高效管理施工项目。

  

▲中海达北斗桩机智能施工管理系统

作业流程

▲作业流程图

整个作业主要分为五个步骤。第一步是前期对数据进行统计和录入,将施工段落、桩基桩号、坐标、桩长、桩径等设计数据进行统计并录入系统。

第二步是系统安装调试,将基站安装至作业点,为系统提供差分服务,实现厘米级定位;进行终端安装,包括倾斜传感器、电流传感器、GNSS天线、车载终端平板等;客户端安装、连接,系统平台对数据的实时接收、统计分析,通过管理人员手机或电脑客户端软件,实现施工远程管理。

▲车载终端平板安装                         ▲高精度GNSS天线安装                 ▲机身传感器安装

第三步是使用桩机,进行钻孔。桩机根据提前录入的项目信息,通过北斗定位数据引导定位,通过传感器数据调整控制垂直度,开始钻孔作业;作业过程中实时观测终端平板的“高精度桩位信息”、“垂直度偏差值”、“钻进深度值”、“提钻速率”、“钻进电流值”等,辅助机手精准施工,保证桩点的各项指标满足设计要求。

▲实时桩位数据监测

第四步是拔管浇筑砼,灌注混凝土,用采集器计算控制混泥土方量,从而控制拔管速度。

最后是形成后台数据,将施工数据实时传输至系统后台,业主方、监理方、施工单位通过软件接入后台系统,及时跟踪施工过程和完成情况。

 

▲施工进度总体图 ▲已打入桩点显示  ▲桩点施工数据图 ▲成桩过程数据

成果展示

在中海达北斗桩机智能施工管理系统的赋能下,沪渝蓉高铁建设实现了高精度作业,通过3厘米的精准放样,工程质量提高90%以上。同时,沪渝蓉高铁建设提高了作业效率,通过减少了人工放样、引导,项目的工作效率提高35%。此外,沪渝蓉高铁建设节约了成本投入,数据统计,机械、人工和材料投入减少35%。

▲施工现场

项目总结

中海达北斗桩机智能施工管理系统采用高精度GNSS双天线定位技术,融合物联网、云计算技术,基于载波相位观测的实时动态差分定位技术,智能引导快速施工人员准确定位桩点位置,无需提前放样与划线,实现厘米级打桩定位。

同时,该系统的导入实现了24小时全天候,全工艺流程的实时监控,施工数据实时传输至系统后台,增加了成桩过程的透明性,让每根桩的状态都可追溯,把靠人为把控的经验变为精确的数字化过程,让原本依赖人经验的过程转而变为精确的机械操作,使得整个桩机施工过程更加标准透明,成桩的质量更容易把控,大大减少了了人为因素带来的影响。

此外,实时打桩参数的监控和记录可以让施工员实时的了解打桩的状态,能有效避免以往因为桩长不足、持力层电流不够而造成的返工,也大大降低了断桩、偏桩的概率,极大提高了桩机施工效率;导入该系统后,无需测量人员事先放样,也无需旁站守桩人员,极大降低了人力成本和发生事故的风险,减轻了施工压力;并且相比传统桩机,它还能够自动进行项目施工信息统计,自动生成施工记录表、竣工图等图表信息,为铁路部门信息化系统建设提供了安全可靠的基础空间数据的支撑。