(石家庄铁道大学科技处、图书馆合办)
目 录
国内首套兆瓦级液态空气储能电站联合调试一次成功
高铁技术树起国际标杆 支撑铁路高质量发展
攻坚!创新!国之重器再爆新装备
长三角诸多“世界之桥”创造多个世界第一
中铁建大桥局入围国际隧协“超越工程奖”
中铁十四局一项科技成果达到国际先进水平
中铁二十局牵头研究课题荣获中国钢结构协会科技进步一等奖
铁四院9项工程荣膺第二十届詹天佑奖
中国铁建大桥局5项工程斩获詹天佑大奖
中铁十六局斩获两项詹天佑大奖
中国土木东非公司荣获第二届工程建设企业施工工法大赛一等奖
中铁十八局四公司获省级工法一项
“奋进号”TBM成功创造单机掘进世界最长纪录
科技赋能智慧建造 跑出施工“加速度”
穿黄隧道智能化建造推动我国盾构施工技术创新发展
“智”造装配式桥梁 “数”立新建造标杆
世界最大吨位非对称曲线斜拉桥成功转体
1. 国内首套兆瓦级液态空气储能电站联合调试一次成功
9月30日,由我校与河北建投集团联合承接的河北省科技厅2023年首批“揭榜挂帅”项目——国内首套兆瓦级液态空气储能电站,继电站一次受电成功、膨胀发电系统首次并网发电后,再迎重大里程碑意义节点——联合调试一次成功,实现从理论设计到实际应用的精彩跨越。此次调试成功,验证液态空气储能技术的可行性与稳定性,为后续大规模商业化应用奠定了坚实基础。
液态空气储能项目由我校机械工程学院折晓会团队负责提供科研理论研究和技术支持,河北建投集团负责科研成果的应用转化实践探索,进行工程化构建、产业推广以及项目投资,双方共同推动液态空气储能技术的示范应用和产业化推广。经过项目团队不懈努力,项目近一个月连续突破重大里程碑节点:9月3日,电站一次受电成功;9月23日,膨胀发电循环并网发电成功;9月30日,空气液化与膨胀发电循环联调成功。
面对液态空气储能产业化的国际技术难题,项目团队精准定位蓄冷系统温度梯度大、能量品质衰减快,深冷低温换热设备疲劳应力大,空气净化设备能耗高,压缩热利用不充分等关键技术难点,充分发挥人才、专业技术优势,自主研发关键核心设备与集成工艺系统,首次提出并验证了蓄冷温跃层调控技术、分级换热抗疲劳技术、超低能耗空气纯化技术、系统热电分储联供技术等,实现电站主设备国产化率100%。同时,自主开发的国内首套液态空气储能控制系统通过了设备单体调试、系统联合调试的实践检验。这一系列创新技术的成功应用,不仅解决了液态空气储能系统在实际运行中的诸多难题,也为我国大规模长时储能技术产业化发展作了有益探索。
石家庄铁道大学
2. 高铁技术树起国际标杆 支撑铁路高质量发展
新时代十余年,铁路科技创新成果丰硕、捷报频传。
从“铁路密布,高铁飞驰”“复兴号高速列车迈出从追赶到领跑的关键一步”,到“我国自主创新的一个成功范例就是高铁”,再到“高铁技术树起国际标杆”……对铁路科技创新成果,习近平总书记多次给予高度评价。
嘱托植于心,期望践于行!
党的十八大以来,中国国家铁路集团有限公司深入学习贯彻习近平总书记关于科技创新的重要论述和对铁路工作的重要指示批示精神,充分发挥新型举国体制优势和行业领军企业作用,走出一条具有中国特色的铁路自主创新之路,铁路总体技术水平迈入世界先进行列,高速、高原、高寒、重载铁路技术达到世界领先水平,为勇当服务和支撑中国式现代化的“火车头”提供有力科技支撑。
当好“大链长”,构建协同高效的铁路创新组织体系,高铁自主创新领跑世界
6月24日,全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会在人民大会堂举行,复兴号高速列车项目荣获2023年度国家科学技术进步奖特等奖。习近平总书记出席大会并发表重要讲话,点赞中国高铁。
奋楫者先,创新者强。
复兴号采用的254项重要标准中,中国标准占84%。由此开始,我国建立了完整的中国高速列车技术标准体系。
从2013年12月中国标准动车组研制项目启动,到2017年9月复兴号高速列车在京沪高铁以时速350公里投入运营,再到CR450动车组样车正在紧锣密鼓研制……一路走来,中国高铁何以领跑世界?
答案清晰坚定——
充分发挥新型举国体制优势和行业领军企业作用,集中力量办大事!
国铁集团自觉当好铁路大产业链创新链“链长”,牵头组建铁路科技创新联盟,促进了铁路创新链、产业链、资金链、人才链深度融合,牢牢把握铁路科技创新主动权。
看机车车辆——成功研制具有完全自主知识产权的涵盖不同速度等级、不同动力方式、不同编组形式、适应各种运用环境的复兴号系列化动车组,主要性能指标达到世界领先水平。
看通信信号——成功研发涵盖时速200-350公里不同速度等级和运行要求的高铁列车运行控制技术,构建了列控系统技术体系和装备体系。
看牵引供电——在高速接触网设计、系统调试等核心技术上实现重大突破,为世界最大的高铁网提供了强大的电力供应保障。
创新“一子落”,发展“满盘活”。
目前,CR450科技创新工程正扎实推进,更高速度、更加安全、更加环保、更加智能的新一代动车组加速驶来。
面向主战场,扎实开展核心技术攻关和产业化应用,铁路科技创新成果丰硕
东海之滨,复兴号智能动车组仅用10多秒就驶过福厦高铁安海湾跨海大桥主桥。作为全线最后一座合龙的跨海大桥,如何实现“时速350公里高铁列车跨海不减速”?
科学抗风防腐、积极应用新技术新材料……面对复杂的自然环境和造桥工艺等世界级难题,铁路建设者开展多项科技攻关,确保我国首条设计时速350公里的跨海高铁如期建成通车。
党的十八大以来,适应我国地质及气候条件复杂多样的特点,国铁集团扎实推进铁路工程设计建造关键技术自主攻关和产业化应用。我国成为世界上唯一能在各种气候环境和复杂艰险地质条件下建设和运营高铁的国家。
沪苏通长江公铁大桥实现多项“世界首创”,世界上结构最复杂、埋深最大的地下高铁隧道京张高铁八达岭隧道顺利贯通……中国铁路成功掌握世界级大跨度铁路桥梁建造技术和复杂地质条件下长大隧道工程建造技术。
创新驱动,让发展有了新动能。
国铁集团坚持全路一张网和调度集中统一指挥,全面掌握复杂路网条件下长距离运行的铁路运营管理成套技术,建立了适应国情路情、具有世界先进水平的铁路运营管理体系。
安全保障更有力——构建人防、物防、技防“三位一体”高可靠安全保障体系,科技保安全能力显著提升。
运输组织更高效——精准实施“一季一图”“一日一图”;成功研发列车调度指挥系统,在沪杭高铁实现3分钟列车追踪间隔运行。
运输服务更精准——打造全球访问量和交易规模最大的12306新一代票务系统,推进铁路货运95306电子商务系统整体升级,全力服务群众出行和国计民生。
扩大“朋友圈”,加快推动国际铁路技术交流与合作,助力世界铁路发展
“太酷了!它就像闪电一样快!”一列银红涂装、配有印尼国宝级动物“科莫多龙”纹理的高速动车组载着旅客驶出雅加达哈利姆站,一路从零加速到时速350公里。随着雅万高铁开通运营,中国高铁“出海”迎来里程碑时刻。
雅万高铁是中印尼共建“一带一路”合作的“金字招牌”,是中国高铁首次全系统、全要素、全产业链在海外落地。
党的十八大以来,坚持自力更生、开放合作,中国铁路科技自立自强捷报频传,创新成果惠及世界。
强化国际交流合作,国铁集团积极承担和参与世界高铁大会等重要国际活动。2023年11月,国铁集团成功举办第十六届中国国际现代化铁路技术装备展暨世界铁路合作发展论坛,向世界充分展示中国铁路科技创新成就。
七十五载波澜壮阔,新时代再谱新篇。
站在新的历史起点,国铁集团将锚定科技强国建设目标,踔厉奋发、守正创新,不断提升铁路科技自立自强能力,加快发展铁路新质生产力,奋力推动铁路高质量发展、率先实现铁路现代化取得新成效,为服务和支撑中国式现代化作出更大贡献。
人民铁道报
3. 攻坚!创新!国之重器再爆新装备
10月5日,由中铁十五局地下工程有限公司参与研发的大直径泥水平衡盾构机“新征程号”成功下线,该设备将服务于全国首座全程浅埋超大直径泥水盾构隧道和全国首座三线高铁交叉施工隧道——沪渝蓉高铁宝山隧道建设。
“新征程号”设计研发聚焦“动作智能化、数据智能化”,以“精准、高效、安全”为目标导向,集径向钻孔、埋管、注浆于一体,同时具有钻孔注浆自动化控制、钻机三维建模、钻孔注浆精准定位等十大功能的新设备。系统通过三维扫描仪+视觉处理技术,构建隧道管片三维轮廓,识别定位注浆孔。同时配备120度内任意旋转的两个机械臂,依托钻机空间运动模型,实现三维空间内灵活转动和定位,自动控制钻机自由度动作,从而达到精准钻孔、埋管、注浆的目标要求。
“新征程号”采用的“智能化钻孔注浆一体化设备”是目前国内首次应用于高铁隧道内的智能化设备,与传统人工注浆相比,节约人工成本近1倍,能将传统钻孔时长由20分钟/个缩短至5分钟/个,大幅提高施工工效。此外,该设备的使用还能有效解决因人工操作误差而导致的角度偏差、深度偏差,确保盾构施工标准统一,使得注浆更为饱满和充实,确保洞内加固质量,保证施工安全。
作为新设备,它的设计使用将从缩减人工成本、提升注浆工效、保障安全施工等方面提升项目安全生产质量,后期经过加工改造可重复使用在其他类型盾构机设备中,为项目降本增效创造巨大空间。
中国铁建
4. 长三角诸多“世界之桥”创造多个世界第一
崇启公铁长江大桥,世界在建最大跨度双塔双索面公铁两用无砟轨道斜拉桥;
张靖皋长江大桥,世界在建最大跨度悬索桥;
G3铜陵长江公铁大桥,世界首座双层斜拉—悬索协作体系桥……
这些长江上在建的桥,都在长三角,任何一座都是世界级的工程。
崇明又建一座跨江大桥
从高空俯瞰,崇启公铁长江大桥十多个桥墩已经破水而出,宛如横跨长江的一串串珠。这座在建的世界最大跨度双塔双索面公铁两用无砟轨道斜拉桥,日前已完成了整体进度一半以上。
崇启公铁长江大桥是上海至南京至合肥高铁的控制性节点工程,全长4.09公里,横跨长江入海口北支航道,上层为双向6车道、时速100公里的一级公路,下层为时速350公里的双线高速铁路+时速250公里的双线城际铁路。预计2026年底,大桥主体结构施工完成。
崇明是长江的尽头和入海口,万里长江由此汇入中国东海。
在崇启公铁长江大桥之前,崇明还有两座长江大桥。一座是2009年通车的上海长江大桥,北起上海市崇明岛,上跨长江口水道,南至长兴岛。另一座是G40崇启长江大桥,2011年通车,北起南通市启东,上跨长江水道,南至崇明,是上海—西安高速公路的重要组成部分之一、长三角高速公路网规划的城际通道,也是上海第一条直通苏北地区的高速公路。一到节假日,这座桥必然拥堵,而崇启公铁长江大桥建成后,将有望分流改善交通。
创造多个“世界首座”
据不完全统计,当前长三角地区共有8个长江大桥工程在如火如荼地进行当中。
国家发改委发布的《长江干线过江通道布局规划(2020—2035年)》(以下简称《规划》)提出,到2025年,基本形成规模适度、资源节约的长江干线过江通道系统,建成过江通道180座左右。到2035年,要建成过江通道240座左右。
而中铁大桥局数据显示,截至目前,长江干线和支线已建、在建桥梁超过了200座。
其中,长三角地区是长江大桥的拥有大户,而且创造了多个“世界首座”“世界第一”,实现了诸多桥梁原创技术的突破与应用。如大家熟知的世界首座双连拱六线铁路大桥——南京大胜关长江大桥、世界首座跨度超千米高速铁路悬索桥——五峰山长江大桥、世界首座跨度超千米公铁两用斜拉桥——沪苏通长江公铁大桥等。
在不断的建设中,长江大桥长度越来越大,难度也越来越大:20世纪60年代修建的南京长江大桥主跨为160米,90年代修建的安徽芜湖长江大桥主跨为312米,如今,正在建设的江苏张靖皋长江大桥主跨达到惊人的2300米。
灵活创造的“中国智慧”
张靖皋长江大桥连接张家港、靖江和如皋三地,跨江段全长约7.9公里,其中南航道桥跨度2300米,是世界最大跨度悬索桥,也是中国桥梁突破2000米跨径大关的“开篇之作”。
张靖皋长江大桥方案经过了多次修改,最早在《规划》中,这座大桥甚至并不存在,而是两个名为“张靖过江通道”和“张皋过江通道”的方案。而据中交公路规划设计院有限公司大桥事业部副总经理王仁贵透露,决定建造张靖皋长江大桥后,最初的设计方案也有多个,为了完成这一世界上跨度最大的在建桥梁,创造了跨度、索塔高度、锚碇体积等6个世界第一,是一项世界级超级工程。
灵活创造,是“基建狂魔”能迅速制胜的原因之一。正如《规划》中提出,在规划实施过程中,根据区域经济社会发展、优化利用通道资源等要求,可针对部分过江通道功能适当调整。
有时候,不造桥也是一种创新。安徽省安庆市迎江区新洲乡规划建设一座安庆新洲长江大桥,区发改委在研究建设成本和地方财政压力后,选择放弃短期实施桥梁工程,选择投入2.5倍运力的渡船,在解决人民出行需求的基础上,继续研究项目方案,适时启动桥梁项目。
一座座长江大桥的修建,给出了江岸百姓出行的最优解,而长江通道资源的稳步提升,不仅缓解交通拥堵,提升出行体验,更有力促进了长三角一体化。
桥梁网
5. 中铁建大桥局入围国际隧协“超越工程奖”
近日,全球隧道行业“奥斯卡”奖——国际隧协“ITA隧道奖”入围名单公布,其中,广州工程指挥部广州地铁18号线番禺沙溪站至石榴岗站段获“超越工程奖”提名。
国际隧道与地下空间协会(ITA)成立于1974年,是隧道与地下工程专业的国际性学术组织,也是世界上最具影响力的学术组织之一。2024年度ITA大奖共设7个奖项,展示了全球最具代表性的地下工程项目和隧道工程中的创新技术与工法,全球共评选出24项入围提名(入围项目21个,入围人员3人),其中中国共有5项。
公司承建广州地铁18和22号线工程1站3区间的施工任务,线路全长约10公里。其中,番禺沙溪站至石榴岗站段是全线最长区间隧道,全长4.76公里,穿越地层主要为强、中风化泥质粉砂岩地层,盾构始发井地下水与珠江水联通,潮汐作用下水头变化频繁,对施工技术要求极高。同时,盾构沿线下穿河道、高架桥、20余栋建(构)筑物,施工风险较大。
针对上述难题,项目团队提出了考虑潮汐作用的始发井加固、刀盘防结泥饼、盾构隧道上浮控制等技术,实现了土压平衡盾构在富水复杂地层中长距离高效掘进,保障了施工安全及城市重要水系、湿地的生态环境安全。实现长距离穿越珠江后航道(水道宽约480米),创下了全线第一个月进度400米、500米记录,单月完成563.2米同地层全线记录,以及2347.2米不换刀、4000米盾尾不漏浆的记录。
在工程建设过程中,项目团队先后攻克了复合地质条件下的连墙成槽、软弱富水地层矩形顶管机施工、复杂环境条件下超深超宽地铁车站建造、软弱地层大直径盾构下穿江河施工控制、上软下硬及全断面硬岩地层大直径盾构施工建造、近距离下穿建构筑物掘进控制等复杂技术难题,荣获第十五届广东省“土木工程詹天佑故乡杯奖”、广东省“建设工程优质奖”和“建设工程金匠奖”,形成各项专利11项、省级工法2项,发表论文13篇、科研报告数十篇,赢得了社会及业主单位高度赞誉。
据悉,广州地铁18号线属市域快线,全长92.1公里,设计时速160公里,为当时世界最快地铁线路。线路起于南沙区万顷沙枢纽和明珠湾起步区,连接广州天河、海珠、番禺、南沙等区,实现了南沙新区至广州东站30分钟的时空目标,进一步促进了南沙新区、南沙自贸区发展,贯通了粤港澳大湾区南北向的交通大动脉。
近日,在中国钢结构协会组织召开的科技成果评价会上,由中铁十四局参与研发的“高性能装配式钢结构体系创新与智能建造关键技术”科技成果,被专家组认定为国际领先水平。
在现代建筑工程领域中,钢结构技术以其高效、经济和环保的特点成为未来发展的重点。在大空间、大跨度的建筑设计中,钢结构更是因其出色的跨越能力和承载能力而被广泛采用。
盛世国际文体项目为城市大型体育场馆,室内场馆单体总建筑面积约13.8万平方米,整体造型行如流水,钢结构形式多样,总用钢量约2.3万吨,框架钢结构约2万吨,具有高差大、跨度大、曲率大、重量重等特点,存在钢混结构复杂节点、高建钢厚板焊接质量、结构变形监测、空气潮湿环境防腐等技术难点。
中铁十四局联合多所院校团队积极开展科技攻关,通过BIM技术和结构计算软件,解决了传统施工步骤模拟难、数值模拟误差大等问题;研发“竖向同步滑移”工艺,避免顶升倾覆风险,解决了有限空间内钢箱梁安装难题;通过分类分级分块、全程健康监测安装方法,保证了提升精度和平衡,为顺利施工提供了技术支持。
研究过程中,项目团形成授权专利5项、实用新型专利22项、省部级工法3篇、学术论文5篇、专著1项,中施企协工程建设质量管理小组活动一、二等奖各1项,中施企协第五届工程建设行业BIM大赛三等奖1项。针该科技成果具有技术先进、实用指导性强、降本增效等显著优势。目前,该研究成果已在沈白高铁通化西站项目全面应用,有效解决了钢网架施工难题,展现了强大的技术转移和应用能力。
中国铁建
近日,我国钢结构行业最具权威性的5A级全国性社会组织——中国钢结构协会公布了2024年度中国钢结构协会科学技术进步奖评审结果,由中铁二十局长安重工公司牵头研究的“特殊环境下大跨径悬索钢桥施工与控制关键技术研究及应用”课题荣获科学技术进步奖一等奖。
中国钢结构协会科学技术进步奖是经国家科学技术部批准的,中国钢结构协会具有影响力、业内关注度高的奖项之一,旨在表彰相关单位对研发钢结构领域新产品、新工艺、新材料、新设备或促进钢结构技术进步作出的显著贡献。
本次获奖的课题主要依托重庆长寿经开区大桥等悬索桥项目展开研究。2021年6月25日,中铁长安重工公司参建的重庆长寿经开区大桥建成通车。大桥主跨739米,双向六车道,是重庆市交通枢纽骨架路网“四纵线”中的重点工程,也是重庆市重要客货运通道。
通过本课题的研究,将形成一套特殊环境下大跨径悬索钢桥建造关键技术,创新性提出了一种钢桥梁悬空施工机构及施工方法,实现钢桥梁复杂空间姿态下的精确定位。通过研发一种全方位桥梁安装调整设备,可带动待调整钢梁实现偏距、里程和高程的调整,提升了建造精度和功效。
该研究成果已在重庆长寿经开区大桥等项目中成功应用,已取得国家发明专利6项、实用新型专利21项,发表论文17篇,著作1部,软著1部,标准2部,经济、社会、环境效益显著,推广应用前景广阔。
中铁长安重工公司将以此次获奖为契机,不断提升技术创新能力,在钢结构领域持续深耕,以更高的标准、更严的要求打造更多优质工程,为推动中国钢结构行业的发展贡献力量。
中国铁建
10月22日,在中国土木工程学会主办的第二十届中国土木工程詹天佑奖颁奖⼤会上,由铁四院设计、监理、咨询的9项工程荣获第二十届中国土木工程詹天佑奖。至此,铁四院“中国土木工程詹天佑奖”增至38项。
其中,汉十铁路崔家营汉江特大桥、昌赣客专赣州赣江特大桥、商丘至合肥至杭州铁路、武汉三阳路越江通道工程四个项目由铁四院主申报。
詹天佑奖是专门为纪念中国近代铁路工程专家詹天佑而命名的全国性奖项,旨在表彰奖励科技创新与新技术应用成绩显著的土木工程建设项目,是中国土木工程领域科技创新的最高奖项。
由铁四院设计的汉十铁路崔家营汉江特大桥全长13公里,是武汉至十堰铁路的控制性工程,项目设计时速350公里,是目前世界上最大跨度的连续刚构拱组合桥,具有结构刚度大、动力性能好、徐变变形小、工程投资省等优点。大桥攻克了高速铁路大跨度混凝土桥梁高平顺性、高动力性能以及徐变变形控制的难题,研发了“拱肋低位拼装、大节段垂直提升”的施工工法,创新了超大体量、超长悬臂混凝土梁施工技术,成功将我国高速铁路混凝土梁跨度由200米提升到300米,为大跨高速铁路桥梁工程提供了开创性的范例。2021年,大桥荣获“国际桥梁大会IBC铁路桥奖章”,大幅提升了中国高速铁路桥梁的国际竞争力。
由铁四院设计的昌赣客专赣州赣江特大桥全长2.156公里,是世界首座跨度200米以上时速350公里无砟轨道斜拉桥。该桥主桥为半漂浮体系柔性桥,主跨长300米,主塔采用曲线人字型桥塔,塔底以上索塔全高120.6米,首次在柔性斜拉桥上铺设无砟轨道,以其结构复杂、技术难度大,被业内誉为“千里赣江第一桥”。该桥通过技术创新,构建了无砟轨道斜拉桥合理梁型,提出了大跨度斜拉桥变形控制标准,首创无砟轨道铺设高精度控制方法,突破了在大跨度斜拉桥上铺设无砟轨道并通行时速350公里高速列车的技术瓶颈,在我国高速铁路史上具有里程碑意义。
由铁四院设计的新建商丘至合肥至杭州铁路是我国“八纵八横”高铁骨干网京港(台)、京沪通道的重要组成部分,是华东第二高速通道,设计时速350公里,线路纵贯豫浙皖三省,全长794.86公里。项目建设突破了复杂环境基础设施350公里/时通行的关键技术,解决了大跨度桥上铺设无砟轨道350公里/时通行的世界级难题;研制了泡沫轻质土路基建造技术,攻克了临近既有高铁施工限速通行的难题,创建了高铁防护棚洞技术,国际上首次应用于高铁下穿800千伏~1000千伏特高压群,成果由国铁集团、国家电网联合发文在全国推广。
由铁四院设计的武汉三阳路越江通道工程穿越长江,是连接汉口与武昌的复合交通纽带。隧道主线长4650米,设计行车时速60公里,双向6车道。作为世界上首例公轨合建超大直径盾构法隧道,三阳路越江通道工程是城市道路隧道与地铁7号线隧道共用的穿越长江的通道工程,二者上下重叠布置,减少项目用地面积约16万平方米,节约工程投资约8亿元;同时,该项目对公轨合建总体布置进行了一系列创新,设置了公铁共用疏散通道、地铁层分段排烟和体内废水泵房,从而使得隧道断面利用率高达95%。项目创新成果获湖北省技术发明一等奖在内的各类科技奖十余项,工程获全国优质工程奖以及中勘协优秀设计一等奖。
中铁第四勘察设计院
10月22日,第二十届中国土木工程詹天佑奖颁奖大会在江苏苏州召开,中国铁建大桥局新建福平铁路平潭海峡公铁两用大桥、新建浩吉铁路工程、新建商丘至合肥至杭州铁路、重庆市轨道交通环线工程、芜湖长江公路二桥工程获评第二十届中国土木工程詹天佑奖,此届获奖数量、获奖占比均达历届最高,获奖数量在全系统内排名第五,至此,中国铁建大桥局“中国土木工程詹天佑奖”增至22项。
中国土木工程詹天佑奖是我国土木工程领域科技创新最高荣誉奖,该奖由中国土木工程学会、詹天佑土木工程科技发展基金会联合设立,其主要目的是推动土木工程建设领域的科技创新活动,促进土木工程建设的科技进步,进一步激励土木工程界的科技与创新意识,因此,该奖又被称为建筑业的“科技创新工程奖”。
中国铁建大桥局参建的新建福平铁路平潭海峡公铁两用大桥横跨福建平潭海峡,全长16.3公里,是世界最长、我国首座公铁两用跨海大桥,大桥下层设计为时速200公里的双线Ⅰ级铁路,上层设计为时速100公里的双向6车道高速公路。针对桥址风大(台风)、水深、浪高、流急及海底倾斜裸岩、孤石、夹层等复杂气象、水文、地质条件难题,建设团队研究出复杂海洋深水作业平台、大倾斜裸岩大直径钻孔桩等施工技术以及强波流力钢吊箱围堰安装等一套复杂海洋环境公铁两用特大桥建造关键技术,该技术成功入选2022年行业年度十大技术创新,并荣获鲁班奖(国家优质工程金奖)等奖项。
中国铁建大桥局施工的新建浩吉铁路三门峡黄河公铁两用大桥主桥梁部为连续钢桁梁,桥梁全长5663.754米,主桥长1142.5米,采用顶推法施工,在建时是世界钢桁梁连续顶推长度最长(1142.5米)、顶推重量最重(43000吨)的连续钢桁梁大桥。建设过程中,研发了钢桁梁长联、多点、同步顶推技术,形成了墩旁无落地支架钢桁梁顶推技术、钢桁梁机械联合快速拼装技术和高墩、超宽墩移动模架安装提升技术3项国内首创技术。以及大直径超长变径钻孔桩施工、深水大尺寸双壁钢围堰精确定位下沉控制、多点连续顶推同步控制、多跨钢梁顶推纠偏控制、高强螺栓施拧质量控制等多项创新技术,有效保证了铁路重载桥梁技术质量。
中国铁建大桥局参建的新建商丘至合肥至杭州铁路是我国“八纵八横”高铁骨干网京港(台)、京沪通道的重要组成部分,是华东第二高速通道,设计时速350公里,线路纵贯豫浙皖三省,全长794.86公里。中国铁建大桥局参建线路全长27.452公里,项目建设突破了复杂环境基础设施350公里/时通行的关键技术,其中太湖山隧道是全线最长、地质条件最复杂、开挖工法最多的隧道,围绕隧道施工开展的科技攻关,项目先后获得多项国家专利发明;施工中创新采用五级沉淀并添加混凝剂的污水处理工艺,为全线亮点工艺。该线的建成通车,使杭州至商丘由11个小时缩短至4个小时左右。
重庆轨道交通环线全长约50.88公里,是集连接铁路、公路、水运、空运多位一体的轨道交通线路,也是当今世界上封闭成环运营里程最长、车辆型式最新、跨江难度最大、换乘数量最多、衔接能力最强的超级轨道交通工程。中国铁建大桥局承建的重庆鹅公岩轨道大桥,位于鹅公岩长江大桥(公路桥)上游约45米处,是南岸区和九龙坡区的重要连接通道。主跨600米,在建时为世界最大跨度自锚式悬索桥。该桥采用了“先斜拉、后悬索”的体系转换施工方法,在国内尚属首例。形成的大跨度自锚式悬索桥先斜拉后悬索施工关键技术,获2022年工程建设十大新技术,并成功入选交通运输重大科技创新成果库。
中国铁建大桥局参建的芜湖长江公路二桥工程是徐州至福州高速公路的跨江通道,起点位于芜湖市无为县,终于繁昌县,于2017年12月建成通车,主桥全长1622米。项目对于进一步完善安徽省高速公路网和过江桥梁布局,加强江南、江北之间的联系都具有十分重要的意义。
中铁建大桥局
10月22日,在中国土木工程学会主办的第二十届中国土木工程詹天佑奖颁奖大会上,中铁十六局集团有限公司参建的昌赣客专赣州赣江特大桥、广州市轨道交通9号线两项工程荣获第二十届中国土木工程詹天佑奖。至此,中铁十六局已荣获中国土木工程詹天佑奖25项。
中铁十六局五公司承建的昌赣客专赣州赣江特大桥全长2.156km,是我国首座设计时速350公里大跨度高速铁路斜拉桥。该桥主桥为半漂浮体系柔性桥,主跨长300m,主塔采用曲线人字型桥塔,塔底以上索塔全高120.6m,具有“水深、桩长、塔高、大跨”的特点,以其结构复杂、技术难度大,被业内誉为“千里赣江第一桥”。
大桥在设计施工中创造出5项世界第一,实现了高速铁路大跨度斜拉桥在结构上的重大创新,突破了高铁桥梁大跨度跨越江河的速度极限。全面采用标准化、信息化、智能化和绿色建造相关技术,成为了我国现代智能铁路桥梁建设的典型代表,先后荣获“全国建筑业创新技术应用示范工程”“全国绿色建造暨绿色施工示范工程”,研究总结的“高铁大跨桥梁无砟轨道变形防控理论级控制关键技术”获2022年度江西省科学技术进步奖一等奖。
广州市轨道交通9号线工程起于高增站,途经白云区和花都区,贯穿花都汽车产业基地、广州北站片区、广州空港经济区,止于飞鹅岭站,线路全长20.1km,约呈“几字”东西走向,全线共设11座车站,为世界首条在浅埋岩溶强烈发育地质条件下修建的地铁工程。其中,集团轨道公司承建两站两区间,即花都广场站、马鞍山公园站、花都广场站-马鞍山公园站、马鞍山公园站-清布站盾构区间。
花都广场站-马鞍山公园站区间作为全线最难、地质最复杂区间,先后穿越富水砂层、全断面硬岩、上软下硬地层及岩溶发育区,建设期间多次获优秀工法奖,形成4项国家发明专利、2项实用新型专利,对后续类似工程建设具有指导性意义。项目通车运营后,极大改善了广州市北部地区的公共交通条件,加强了花都区和中心城区间的联系,对于完善城市综合交通体系、支撑广州市城市空间布局调整和社会经济持续快速发展具有重要意义。
中国铁建
近日,中国施工企业管理协会公布了第二届工程建设企业数字化、工业化、绿色低碳施工工法大赛获奖名单。其中,中国土木东非公司马古富力大桥项目的“水中承台吊箱底板一体式柔性止水施工工法”凭借其创新性及出色的绿色环保施工效果荣获一等工法奖。
马古富力大桥项目坐落于非洲最大的淡水湖维多利亚湖畔,该湖不仅是当地居民的主要饮用水源,也是重要的渔业资源宝库。因此,对维多利亚湖生态环境的保护至关重要。为保护非洲“母亲湖”,马古富力大桥项目团队自主研发了水中承台吊箱底板一体式柔性止水施工工法。经过科学的有限元模型分析、精确的受力计算及反复的现场止水试验,项目团队创新设计了一体式柔性止水施工工艺。该施工工艺不仅简化了施工流程、缩短了工期、降低了成本,显著减少了施工过程中对水源的污染,实现了工程质量提升、环境保护和降本增效的目标。2023年央视纪录片《共同的建造》和2024年中非合作论坛纪录片《万里为邻》均介绍了该项目水中承台吊箱底板一体式柔性止水施工工法。
经过4年多的持续施工,目前马古富力大桥项目主桥正在合拢最后阶段,预计将于2024年年底竣工通车,建成后将成为非洲最长的矮塔斜拉桥,有助于减少当地贫困,促进地区经济发展。
下一步,东非公司将继续秉承绿色创新、绿色建造的发展理念,不断提升自主研发能力、完善创新机制,对标世界一流国际工程企业,实施价值创造行动,推动公司向高质量可持续发展迈进。
中国铁建
2024年山东省住房和城乡建设厅下发了《关于组织开展2024年度山东省工程建设工法评价工作的通知》。这次评审活动申报工法数量为823项,评审通过工法566项,其中典型工法26项,中铁十八局第四工程有限公司编制的工法《基于智能化设备大面积土方填挖平整施工工法》名列26项典型工法中。
针对土方作业施工中施工效率低、施工成本高、安全风险大等问题,本工法采用无人机+智能传感器(激光雷达)的技术对施工地形数据进行采集,自动生成施工区域点位数据,并自动划分填方挖方区域;通过在施工场景中增加GNSS定位基站,在推土机、平地机、压路机设备中增加GNSS接收器、控制器、传感器等智能终端形成智能推、平、压系统,使施工中推土机和平地机可以自动调节铲刀高度精准找平,使压实过程中压力传感器可以自动检测压实度。该施工技术的应用不但提高了施工效率、降低了施工成本,而且为智能技术在施工方面的应用起到了明确的指引作用,具有深远的社会意义。
中铁十八局
近日,中铁十六局集团有限公司承建的XE输水Ⅷ标大型引水隧洞项目顺利实现全线贯通,标志着“奋进号”TBM历经6年多艰难穿越,成功创造了单机掘进26.521公里的世界最长新纪录。
该隧洞全长34.751公里,分为三段不连续的TBM掘进段和四段不连续的人工钻爆法开挖段。2018年7月4日,“奋进号”TBM完成组装及调试准备,正式开启首段掘进。面对超长距离掘进、超多转场次数、超远步进距离、超高难度施工、超高标准设备维保等诸多挑战,项目团队驾驶着“奋进号”这条长达175米的“钢铁巨龙”,以“短跑速度”完成了“马拉松”赛程的世界级挑战。
攻硬克软,戈壁滩上的“穿山甲”
该项目TBM掘进段合计长度26.521公里,人工开挖段合计长度8.23公里,隧洞围岩主要为片麻岩、花岗岩,全线Ⅱ、Ⅲ类围岩占比高达75.4%,三级以上破碎围岩高达86.8%,硬度高、耐磨耗,部分地段围岩抗压强度达180MPa,TBM将直接与坚固围岩“硬碰硬”,施工战线长、任务重、难度大,设备转场次数多,安全风险极高,对项目施工管理、关键配套设备及配置都提出了更为严峻的挑战。
2019年10月,TBM遇到断裂带突然卡机。经过对围岩的提取,发现前方遇到断层角砾岩和碎裂岩结合体,夹杂断层泥,结构极为松散,对“吃硬不吃软”的TBM来说是致命危险。
项目团队在大量查阅同类型工程案例后,组织图纸会审、现场勘查,部署详尽的地表探测方案,初步制定了“加固-清理-注浆-再加固”的施工方案。为验证其可行性,团队充分依托集团公司院士专家工作站科研基地作用,组织外部专家及参建各方共同研讨解决方案,以“化学灌浆、双管棚超前支护、换填混凝土”等综合措施对围岩进行加固,使破碎围岩不再对刀盘形成挤压。
在加强超前支护的基础上,“奋进号”TBM成功克服了不良地质造成的制约,从最初的单次掘进30厘米,再到70厘米、1米、3米、5米……一步一步走、一米一米推,历经5个月探索,逐步挪出了长达200余米的破碎断裂带。项目团队研究形成《风化蚀变带TBM脱困工法》荣获中国铁建先进工法,为后续施工提供了重要参考。
在TBM第三段施工中,项目团队依托前两段施工积累的宝贵经验,顺利穿越了抗压强度达180MPa的高硬围岩,成功化解了频繁穿越破碎断层带的难题,月均掘进进尺446米,最高月进尺达771米。
同时,项目团队大胆采用新工艺、新工法,不断优化混凝土配合比,通过改进原有劳务用工方式、增加激励等方式,大幅度提升TBM作业效率,将最消耗时长的撑靴混凝土换填由原先平均12小时大幅降低至4小时,成功创造了日进尺40.8米的最快施工纪录。
三进三出,“强筋壮骨”内外兼修
“奋进号”TBM刀盘直径7.83米,整机总长175米,重1500吨,是十六局集团公司针对工程建设需求联合开发研制。相对于传统TBM而言,“奋进号”“特别猛”,它的“钢牙铁齿”可以轻松咬碎抗压强度高达200Mpa的岩石,施工效率可达到普通钻爆法的3至5倍;但它又“特别慢”,由于对地质条件适应性差、维保要求高,在不适合的地质条件下可能寸步难行。
“机器是有感情的,你对它好,它就会用高效率来回报你。”项目常务副经理肖海辉说。
为提高TBM掘进速度,项目团队紧紧抓牢TBM设备“完好率”和掘进“利用率”,规范施工操作,有效开展维修保养,成立专业维保工班每天对TBM设备进行4个小时的强制维保,保证了设备运行状态,延长了主要易损件使用周期,提升了综合使用效率。
掘进过程中,项目部和工区两级技术部门实时对TBM掘进情况进行动态监测,对TBM工时利用率动态分析优化。工区TBM技术工程师随机跟班进行技术保障,24小时全天候“候诊”,坚持日汇总日分析,项目部周汇总周分析,上下联动,为TBM保持良好状态上了“双保险”。通过现场值班、综合调度、优化工序衔接等措施多管齐下,“奋进号”TBM在完成第二段贯通时,设备完好率仍高达92%、使用效率达到了48%。
在三次大型转场期间,“奋进号”TBM穿越已经开挖完成的人工钻爆段,空推步进距离达6.7公里,在业界极为罕见。为了让TBM以最好的状态迈上“新征程”,项目团队在第三段始发前,为TBM更换了全新的刀盘,并对设备主轴承内外密封圈、外耐磨带进行了换新,主推油缸、撑紧油缸等进行了返厂维修,为设备钻岩增强“抓地力”的撑靴装备了全新的防滑钉,让TBM“身强体健”,在钻岩过程中动作更为稳健。
创新驱动,打造TBM“第二引擎”
“如何管理好使用好TBM,发挥它的最大效率?”“如何避免TBM高配置、高成本、低效率、低效益?”这是项目经理张立龙时常自省的问题。
建设过程中,项目部充分发挥院士专家工作站科研基地、劳模创新工作室、北京交通大学“产学研”联合攻关等优势,全面开展了针对TBM刀具磨损规律、掘进参数分布规律、高效掘进技术、破碎围岩段卡机脱困方法等方面的探索及科研攻关,摸索完善出一套成熟的长大隧洞施工经验,过程中开展的系列课题研究开创了业界先河,在同类施工领域填补了世界空白。
长达8.23公里的人工钻爆段多为Ⅳ、Ⅴ类围岩,围岩破碎且存有多条断层,特别是科沙哈拉活断层长度约220米,围岩自稳能力差,收敛变形严重。项目团队采用预留核心土法施工,减少开挖对围岩的扰动,安全稳定地通过大断层段。
在仰拱施工中,项目团队通过采用滑膜加垫块的方式,成功解决了多种台面需要不同台车的施工困境,将仰拱衬砌施工由原计划的180天缩短至90天,实现了科研创新“小支点”撬动项目整体推进“大成果”。
作为集团首个水利TBM工程,该项目建设过程中锻造培养了一批精通TBM设备机、电、液维修的技术队伍,充分彰显TBM施工的智能化、信息化、高效化,为中国铁建开展高原铁路建设先行先试、科研立项采集了丰富数据、积累了宝贵经验。
项目团队“零距离”打造的院士专家工作站科研基地,成为集团公司唯一一个A类新技术开发资助项目,在SCI、EI核心期刊发表论文4篇,已授权发明专利8项,累计完成10余项TBM适应性改造。项目团队先后获得业主大小嘉奖10余项,荣获中国铁建“工人先锋号”,集团公司“第二批示范党支部”、第六届“央企脊梁·员工榜样”团队等诸多荣誉。
中国铁建
在中国铁建“大干一百天”的强劲号角下,中铁城建横沥岛2021NJY-12地块项目迅速响应,凭借BIM技术的深度应用,不仅大幅提升了施工效率,更确保了工程质量与安全,以智能建造赋能项目高效优质推进。
在横沥岛2021NJY-12地块项目的施工现场,BIM技术不仅是一项技术工具,更是项目高效推进的“智慧引擎”。该项目将BIM技术应用与6、7号楼的装配式结构、深化排版紧密结合,通过三维场地布置、管线碰撞检测等手段,实现了施工方案的全面优化。该项目团队采用逆向思维,从顶部向下逐层优化梁高、管线走向及结构布置,这一创新方法在确保功能需求的前提下,找到了最优解,避免返工,大大提高了施工效率。
在地下室梁道建筑面净高的优化设计中,项目团队首先对现有净高进行全面测量与评估,并深入分析了影响净高的关键因素。随后,他们从使用需求出发,确定最小净高要求,并采用逆向设计思路,逐层优化梁高、管线布置。团队通过结构计算与优化,合理降低梁高;采用综合管廊、管线桥架等方式,集中布置管线,减少空间占用;利用BIM技术进行三维建模,精确模拟不同设计方案的净高效果,经过与设计方沟通讨论,最终选择出最优方案。这一系列措施不仅提高了净高利用率,更为后续施工奠定了坚实基础。
在BIM技术安装工程优化排布方面,项目团队利用BIM软件创建了地下室的三维信息模型,包括建筑结构、机电设备、给排水系统等所有安装对象。通过碰撞检测与协调,成功识别并解决了各安装专业之间的空间冲突,在满足净高要求的同时,确保管线布置的合理性和高效性。在优化排布过程中,团队充分利用BIM技术,合理安排施工顺序和操作空间,对管线走向和设备位置进行了精细调整,从而实现了安装工程的优化排布。优化后的方案不仅提高了施工效率,更降低了安全风险。
据该项目技术负责人马雪涛介绍,得益于BIM技术的深度应用,横沥岛2021NJY-12地块项目在大干过程中,成功缩短了工期约17天,顺利实现了业主下达的节点目标。
此外,项目团队还积极探索其他技术创新,如单面支模穿墙螺杆加固装置、多源固废协同处置的原位固化技术等,为施工大干保驾护航。这些创新技术的应用,不仅解决了复杂的技术难题,更实现了降本增效的目标,为项目快速推进注入了强大动力。
接下来,他们将继续以“大干一百天”为契机,精心组织、铆足干劲,以冲刺姿态打好施工建设的百日攻坚战,通过技术创新和科学管理,不断推动智慧建造向更高水平迈进,确保高质量完成年度目标任务。
中国铁建
近日,国家最高科学技术进步奖获得者、中国工程院院士钱七虎等9名院士和10余名行业专家齐聚泉城,参加济南黄岗路穿黄隧道工程专家咨询会,为工程建设“精准把脉”。专家组认定中铁十四局承建的该隧道,为目前世界最大直径水下盾构隧道,隧道建造过程高度智能化、机械化、绿色化,对推动我国水下交通隧道建设具有里程碑意义,将推动我国盾构隧道技术往前迈出一大步。
济南黄岗路穿黄隧道是继济泺路黄河隧道、济泺路穿黄北延隧道后,中铁十四局在济南承建的一条特大直径穿黄隧道。隧道全长5755米,其中盾构段长3290米,盾构机开挖直径17.5米,开挖断面面积达240平方米,比半个标准篮球场还要大。该隧道“山河号”盾构机已于今年9月1日开始掘进施工。这种特大断面对隧道的施工建造、管片预制及成型质量控制、安全下穿悬河等都提出了新的挑战,也代表着当前我国盾构隧道向着更大直径、更长距离、更高水压、更大埋深迈进。
该隧道是万里黄河之下第一条采用单洞双层设计的隧道。钱七虎介绍,特大隧道的建设在节约空间资源等方面已形成独特优势,尤其是对于岸线资源比较紧缺的地方,一条隧道既节约成本,也实现内部空间的充分利用。
技术创新是引领盾构隧道智能建造的关键因素。中铁十四局充分发挥大盾构核心技术优势,联合相关单位量身打造“山河号”盾构机,并为机器配备了超前地质预报、地层界面识别、气体环境监测、刀具磨损检测装置、同步注浆检测和辅助决策支撑系统等“五官一脑”智能化装备系统,就像安装了火眼金睛、听波聪耳和钢牙神经等,总装达到世界先进水平。在掘进期间,项目建设团队将围绕穿越悬河大堤沉降控制、特大断面管片上浮控制、海量废弃浆绿色高效处理等关键技术开展科研攻关,为隧道顺利建设提供坚强技术保障。
目前,随着我国已掌握大盾构施工关键技术,通过地下空间开发技术打造世界级超级隧道群迈出新的步伐,涵盖水下隧道勘察设计、盾构施工和大型装备制造等全产业链,将为解决城市发展空间受限难题提供一整套解决方案。
中铁十四局党委书记、董事长周长进表示,早在2019年,该企业就成立了“院士专家工作站”,并邀请钱七虎担任特邀指导院士,通过多年努力,专家咨询体系日益完善,院士专家团队为重大方案、重大课题“把关号脉”,为推进隧道强国建设、树立中国大盾构品牌汇智聚力、蓄势赋能,创新成果成功应用在济南黄河隧道群、青岛胶州湾第二海底隧道、深江铁路珠江口隧道等跨海、越江、过河、开山、穿城等重大项目,为中国大直径盾构隧道智能化、绿色化建造做出了突出贡献。
中国铁建
近日,山东省住房和城乡建设厅公布2024年度山东省工程建设工法,中铁十四局深汕西高速改扩建项目公路桥梁装配式墩梁一体拼装施工工法获山东省优秀工法、山东省工程建设典型工法。
该项目研制的墩梁一体化架桥机长110米,总重284吨,采用双主梁、四支腿、两天车结构形式,配备墩柱支撑牛腿、墩柱翻转支架、盖梁挡浆抱箍、盖梁安装支架、智能定位系统等辅助设备,可满足预制墩柱、盖梁、箱梁流水化架设施工,适用于30米跨径及以下小箱梁、双T梁和40米跨径160吨普通公路T梁架设。
“智能型墩梁一体化架桥机具备墩柱安装支架、盖梁安装支架的吊装、定位、安装功能,无需借助其他起重设备。在施工时,通过智能导航初定位系统对天车运行导航,使墩柱进入激光精定位范围,再由激光精定位系统引导墩柱精确就位。一体机动作由遥控器控制,减少了人员近距离观察及操作的时间,提高了施工的准确性和安全性。”该成果主要完成人胡世权介绍。
据悉,一体机整机过孔采用托辊轮箱驱动,过孔时稳定性好、适应纵坡能力强,多支腿自动吊挂走行,设备自动化程度高,减少了人员投入。相较于传统架桥机,墩梁一体化架桥机增加了可调节的前辅助支腿,采用电动导链+内外套柱+顶升油缸的方式,满足高度较大的快速调整和较小高度的微调。
此外,建设团队还研发出了墩柱支撑牛腿、预制墩柱翻转支架、预制盖梁安装支架等一系列辅助施工设备。这些设备不仅适用于预制墩柱、盖梁、箱梁流水化架设,还适用于普通公路桥40米T梁架设,并且能够实现两种不同工况自由转换。
经中国铁建鉴定,此工法关键技术达到国际领先水平,并先后获得中铁十四局优秀工法一等奖、中国铁建优秀工法一等奖、日照市工程建设工法、山东省优秀工法和工程建设典型工法。
“该工法符合预制装配式桥梁“机械化、智能化、绿色、低碳、环保”的发展理念,取得了良好的社会效益和经济效益。下一步,我们将积极应用推广此工法,助力建筑业绿色低碳发展。”胡世权表示。
中国铁建
近日,我国桥梁建设再次迎来重要突破。由中国铁建铁四院设计、中铁四局承建的万吨非对称曲线斜拉转体桥——江西九江快速路跨庐山站转体斜拉桥顺利完成转体施工,标志着我国桥梁建设技术迈上新台阶。
九江快速路跨庐山站转体斜拉桥是九江中心城区首条高架桥快速路的“咽喉工程”,全长465米,桥面总宽度42米,设计为双向8车道,上跨昌九城际铁路、京九铁路、武九铁路、京港高速铁路及其联络线(在建)等在内的共14股铁路线路。
转体工程中,两幅分别重逾4万吨的单幅转体桥顺时针旋转约96度和93度,用时120分钟转体成功后顺利“牵手”,跨越14股铁路线路。
据铁四院大桥设计负责人周继介绍,设计团队攻克了复杂环境下超宽超重非对称曲线斜拉桥转体施工关键技术,通过综合运用BIM、三维可视化交底等新技术、新工艺,全方位精准控制转体施工应力和位移,确保转体桥成功转体。
九江快速路跨庐山站转体斜拉桥的成功转体,为九江快速路(一期)工程年底建成通车奠定了基础。未来的九江快速路将连通九江长江大桥、九江庐山高铁站快速交通网,对进一步优化九江路网布局、促进九江市经济发展具有重要意义。
新华社
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责任编辑:李乐诗 谢宝义
审 校:王 辉 李占华
电 话:35275 35310
(石家庄铁道大学科技处、图书馆合办)
目 录
科技创新助力我国隧道技术装备领先世界
中铁十一局4项科技成果被认定为国际领先!
中铁二十三局1项科技成果达到国际领先水平
中铁建电气化局1项科技成果达到国际领先水平
“复杂环境大型地铁换乘站近接施工关键技术”达国际领先水平
“城市轨道交通装配式连续梁产业化关键技术”达国际先进水平
中铁建电气化局3项工法关键技术达到国内领先水平
中铁二十二局五公司再获1件发明专利授权
铁四院代表中国联合主导的一项国际标准正式发布
湿热地区路堤拼接沉降控制关键技术取得突破
我国最深水下隧道成功穿越海底断裂带
智慧高铁多跨简支拱型钢桁梁桥梁监测技术推动领域革新
世界最大跨度公铁两用斜拉桥正式合龙
大桥上的“科技范儿”
把脉问诊让工程不再“看病难”
自密实混凝土为深中通道锻造坚实“肌肉”
时速600公里常导高速磁浮建造取得新突破
隧道及地下工程是基础设施建设的重要领域。近年来,依靠科技创新,我国隧道技术装备实现从“跟跑”到“领跑”的跨越,形成辐射全球的完整产业链。
世界最长海底高铁隧道、甬舟高铁控制性工程——金塘海底隧道目前正在双向掘进。由我国自主研制的“甬舟号”和“定海号”两台盾构机将在海中穿越高水压地段及多种复杂地层后,在海面下约78米实现精准对接。
最新数据显示,十年来,我国累计新增运营隧道超过3.88万公里,成为世界上隧道发展速度最快的国家。目前,我国已建成铁路隧道和公路隧道超过5万公里,其中10公里以上的特长隧道2050座,也成为世界上隧道数量最多、建设规模最大的国家。
从手工开挖到智能建造,我国隧道建设攻克了诸多技术难题,建成了港珠澳大桥海底隧道、深中通道等世界级的标杆工程,在水下沉管隧道、盾构隧道、超长隧道建设等方面跻身世界前列。如今,新一代信息技术正在引领隧道建造向数字化、智能化加速迈进。
技术创新带动装备升级。目前,中国隧道掘进机占全球市场份额约70%,上下游企业达到千余家,产销量连续六年居世界第一,产品出口到30多个国家和地区,迈入世界掘进机品牌第一方阵。
央视网
近日,在中国铁建组织召开的科技成果评价会上,由中铁十一局主持研发的“齿轮齿轨式不平衡转体斜拉桥施工关键技术”等4项课题成果,被专家组认定为国际领先水平。
一公司研发的两项成果全部取得国际领先水平。其中“齿轮齿轨式不平衡转体斜拉桥施工关键技术”依托跨襄阳北编组站大桥开展研发,研究成果提升了桥梁转体稳定性,缩短了转体时间,实现了转体精准控制,解决了复杂条件下桥梁转体悬拼难题。成果出版专著1部、授权专利26项、形成省部级工法4项、发表论文16篇、获得BIM奖10项;“高速铁路大跨度无砟轨道钢-混凝土部分斜拉桥施工关键技术”,依托南玉铁路六景郁江特大桥,创新了高速铁路钢混部分斜拉桥结构设计技术,研发了世界首台千吨级悬臂造桥机等,研究成果解决了大跨度钢混部分斜拉桥的建造难题。成果出版专著1部、授权专利50项、形成省部级工法7项、发表论文9篇。上述两项成果取得了显著的经济和社会效益。
三公司研发的成果首创了贝氏体滑轨无缝线路施工关键技术、贝氏体钢轨固定闪光焊接工艺,研发了一种超高精度测量调校控制技术,解决了极端环境下超高精度贝氏体滑轨施工难题。成果授权专利29项、形成省部级工法2项、发表论文5篇。
四公司研发的成果创新了复杂地质环境隧道施工安全风险辨识评估方法,首创了软弱围岩隧道全断面机械化快速成环施工技术,研究成果解决了复杂地质环境下隧道智能化建造难题。成果出版专著2部、授权专利75项、软件著作权8项、形成省部级工法4项、发表论文12篇、发布国铁集团标准1项、地方标准2项;成果在贵南、郑万、杭温、眉太等多座铁路、公路隧道中得到成功推广应用,经济与社会效益显著。
未来,中铁十一局将继续坚持创新在企业发展中的核心地位,通过科技创新推动企业高质量发展,催生新发展动能。
中国铁建
近日,由中铁二十三局三公司研发的《大流速山区河流大跨度连续刚构桥建造关键技术》参加了由中国铁建组织的科技成果评价会,专家组通过听取项目组汇报、查阅资料、质疑答辩,经审议,一致认定该项成果具有较高的推广应用价值,达到国际领先水平。
《大流速山区河流大跨度连续刚构桥建造关键技术》针对桥位处河床地质为巨粒石堆积体和裸岩、汛期泄洪流速达10米/秒等复杂水文地质条件下,钢栈桥和钢围堰施工难度极大、工期紧、安全风险高等难题,研发了急流、裸露斜岩条件下可调节抱箍导管架定位装置,采用了钢管桩跟进与锚固桩相结合的方式,形成了复杂水文地质条件下钢栈桥快速施工关键技术,解决了泄洪度汛难题;研发了深水急流锁扣钢管桩围堰与钻孔平台相结合的建造技术,采用了先混凝土封底后桩基施工工艺,解决了裸露斜岩钢护筒定位、钻孔漏浆、围堰度汛的难题;研究了密实骨架堆积法C60机制砂混凝土配比设计及外加剂复配的综合技术,实现了机制砂配制高性能混凝土经时高工作性和高流动性、耐久性。
该成果获得授权专利8项,其中发明专利1项、实用新型专利7项;受理发明专利1项;国家标准1项;获得省级工法1项、企业级工法3项;发表论文10篇,其中北大核心论文3篇。成果取得了显著的社会、经济和环保效益,具有较高的推广价值。
中国铁建
近日,由中铁建电气化局二公司和浙江大学共同研发的《接触网隧道吊柱智能化安装关键技术及装备研制》参加了由中国铁建组织的科技成果评审会,专家组通过听取项目组汇报、查阅资料、质疑答辩后,经过认真审议,一致认定该项成果具有良好的推广应用价值,达到国际领先水平。
针对隧道吊柱安装过程中需用人手多、效率低下、存在较大的隐患等问题,研发一种接触网上部结构智能安装装置,实现隧道吊柱智能起吊、安装、调平、参数检测。利用动态视觉引导技术,对吊柱安装位置进行精准定位;研发一种重载机械臂,实现隧道内吊柱的自动安装;利用磁吸技术对调平垫片进行自动安装,实现了吊柱的自动调平安装和参数检测。
接触网隧道吊柱智能化安装设备的成功实践及应用,为接触网智能建造施工取得了宝贵的建设经验,填补了国内此种工作状况下利用智能化设备施工的空白。同时,大大减少了人力、物力的投入,提高了经济效益,技术成果显著超前。有利于构建国内完整的接触网隧道吊柱智能化安装设备的产业链,推动国内智能化建造水平快速健康发展,为我国高速铁路建设走出国门又增添一张靓丽名片。
中国铁建
随着我国城市轨道交通工程的持续深入发展,各大城市纷纷涌现出数量庞大的换乘节点,其中涵盖一线多换乘站和一站多线路换乘等多种类型。此类换乘节点的施工环境复杂多变,特别是涉及一站多线换乘节点时,其基坑工程、盾构工程以及换乘通道等施工环节往往会对既有结构产生叠加影响,进而对既有结构的运行安全构成潜在威胁,换乘节点施工风险日益凸显。
为解决新建车站深基坑施工对既有车站产生非对称受力影响的问题,降低富水软土地层盾构下穿既有车站时的扰动效应,以及减小新建车站接口位置(包括附属设施、换乘通道盾构井等)及自身防渗漏率,地下工程建设者致力于技术突破和创新。
中铁十八局通过科学的构想-验证-改进-总结提升的研究思路,综合运用理论分析、数值模拟、现场试验和工程验证等多种研究方法,深入探索复杂环境下大型地铁换乘站近接施工的关键技术。研究成果揭示了开挖卸荷过程中既有车站结构的受力特征和变形规律,形成了新建车站主体与附属结构深浅不一、非对称同步安全快速施工技术体系。同时,对现有软土刀盘刀具的布设、间距和高差进行了优化改造,创新性地提出了采用双刃撕裂刀替代贝壳刀以及刀盘强化技术,从而形成了加强型软土刀盘连续切削地连墙的高效施工方法。
此外,中铁十八局还研发了新型地下工程抗裂防渗混凝土,并提出了结构抗裂防渗综合管控技术,形成了一套地下车站抗裂防渗施工工法。该成果在多个方面取得了显著进展,包括获得授权专利13项(其中国家发明专利10项、实用新型专利3项),在国内外重要期刊上发表学术论文8篇(其中SCI/EI检索1篇),获批重要工法1项,荣获工程建设行业信息化典型案例(智能建造类)等多项荣誉,并参与了国家级和团体标准的制定工作。
该成果已成功应用于苏州轨道交通8号线项目和南京地铁4号线延伸线等多个实际工程项目中,取得了显著的经济和社会效益,展现出广阔的应用推广前景。
中铁十八局
城市轨道交通装配式连续梁产业化关键技术达到国际先进水平,轨道交通作为交通基础设施建设的重要组成部分,所处场地多位于人口密集居住区,其施工、运营安全对社会发展影响较大。传统开放式轨道交通桥梁工程建造过程时间较长,需要封闭交通,对本身已经非常拥挤的市政交通影响较大。此外,由于城镇地区的场地限制及线路空间要求,造成了轨道交通在线型方面变化较大,这些客观存在的实际情况对装配式桥梁节段制造精度、吊装过程节段线型空间位置控制技术及装备等都提出了更高要求。
中铁十八局集团第四工程有限公司为适应城市轨道交通建造需求,解决桥梁在建造过程中面临的桥梁形态较多、节段块变化较多样、施工投入大、施工精度高、施工可借鉴经验少等一系列难题,对悬臂拼装连续梁进行深入研究,从工艺到工装全面革新,并进一步总结形成城市轨道交通装配式连续梁产业化关键技术。并完成授权专利29件,其中发明专利授权2件;实用新型专利授权27件;已发表论文18篇,其中SCI/EI检索13篇;获得软件著作权4件;获得省部级工法2部;获集团公司科技进步二等奖;获中施企协科技进步二等奖;获QC成果2项。
课题组通过4年科研攻关,取得一系列成果,一是研发了一套多功能可调式模板体系,满足了直线、曲线位置的单线、双线桥梁等截面、变截面等多种形态梁体的预制需要;自主开发了一套融合摄影测量、BIM、云计算的节段梁预制模板精准化快速调整辅助系统和智慧工地系统实现了U箱组合装配式连续梁节段预制施工的工业化和产业化。二是通过理论分析和剪力键破坏性试验、疲劳试验等,推导出考虑偏载对剪力键影响的设计计算公式,优化了拼缝断面上剪力键构造,提高了抗剪能力。三是通过单一碳化试验和冻融一碳化祸合试验,提出了北方沿海地区胶接缝倒角处理方法,提高了胶接缝耐久性。四是研发了吊机侧臂液压机构系统,研制了适用于城市轨道桥梁双U箱组合连续梁的多维度拼装吊机,提高了梁体的拼装精度和工效。
城市轨道交通装配式连续梁产业化关键技术目前已成功应用于天津轨道交通Z4线工程,成功解决了在施工中遇到各种难题,该课题已于2018年申报了天津市重大科研课题,2022年9月顺利完成结题验收。
中铁十八局
近日,由中国铁建电气化局二公司完成的《装配式混凝土板幕墙施工技术》、《通风立柱玻璃幕墙施工技术》和《利用仿真模拟平台的铁路信号室内设备调试技术》参加了由中国铁建股份有限公司组织的科技成果评审会,专家组通过听取项目组汇报、查阅资料、质疑答辩后,经过认真审议,一致认定该3项工法关键技术能够立足于施工一线,解决了同类型施工的共性问题,具有良好的推广应用价值,均达到国内领先水平。
《装配式混凝土板幕墙施工技术》针对传统混凝土装饰板进行保温、防水等施工后,混凝土板整体厚度宽,自身质量大等问题,创新性提出了混凝土装饰保温一体板制作技术,有效解决了防水效果不良和混凝土板施工后自身重量大造成的安装强度不够等安全隐患难题。开发混凝土板大小吊钩同步吊装技术,节省吊车机械台班,大幅提升了施工的安全系数。研发混凝土板抗震式安装技术,采用可调节式螺栓进行混凝土板连接与平整度调整,提高了安装效率及安装精度,增加建筑整体抗震性能。作业过程中使用吊装炮车玻璃吊装技术,利用炮车进行玻璃吊装,降低了施工难度,提高了吊装的安全系数。
《通风立柱玻璃幕墙施工技术》针对传统玻璃幕墙通风系统组件多,安装固定方式缺少实用性等问题,开发玻璃幕墙立柱通风技术,通过优化结构组件的安装方式及施工顺序,减少铝型材的使用量,实现自由通风,解决了通风受气候影响及传统开启窗存在的高空坠物问题。研制一套通风系统连接组件,实现了整个通风系统各部件间紧密连接,增加了结构强度,提升了系统的整体性和安全性。开发出一种高层玻璃炮车吊装设备,解决了狭小场地玻璃吊装问题,节约了施工成本,提高了施工效率。
《利用仿真模拟平台的铁路信号室内设备调试技术》提出站场图形快速构建技术及室外设备模拟控制箱无限扩展技术,利用系统软件快速构建站场图形,将信号系统室外设备进行系统性联动模拟来实现系统功能,解决了传统模拟盘体积大、制作周期长、通用性差的问题,实现了模拟设备的无限扩展及重复使用。提出一体化交流转辙机室内电路同步调试方案,利用研制的模拟转辙机装置,实现了启动电路及表示电路同步调试,解决了传统方式调试不彻底的问题。在后续的多个工程项目中取得了较好的经济和社会效益,具有一定的推广价值。
中国铁建
近日,由中铁二十二局五公司申报的 “一种高陡地形桥隧相接段接长明洞施工方法”发明专利通过国家知识产权局的专利授权,获得发明专利证书。
“一种高陡地形桥隧相接段接长明洞施工方法”发明专利依托银西铁路项目所研发,针对既有线上开展明洞接长施工,对吊装、防护施工技术、装备技术要求高,实施难度大,实施过程中的安全风险较大等问题,发明了一种高陡地形桥隧相接段接长明洞施工方法,能够较好地解决高陡地形桥隧相接段施工工序相互干扰制约的问题,实现隧道与桥梁施工平行作业;保障运营安全,延长明洞减少了对自然边坡的扰动破坏,有利于水土保持,有良好的生态环境效益。
近年来,该公司持续加强科技创新工作,积极围绕施工生产开展科技攻关活动,目前公司共有自主知识产权75件,其中发明专利14件、实用新型专利61件。
中铁二十二局
近日,铁四院代表中国联合主导的国际标准国际电工委员会60913:2024《轨道交通地面装置电力牵引架空接触网》正式发布。
该标准适用于铁路和城市轨道交通的架空接触网工程,是接触网系统层次的重要标准之一。本次修订内容包括范围、术语、柔性接触网和刚性接触网的分类、接触网结构设计的主要技术条款、零部件和试验的技术要求及附录等,并首次提出了响应国际低碳目标的公路用架空接触网的资料性信息。
国际电工委员会是全球最大最权威的国际标准组织之一。近年来,铁四院已在该委员会牵引供电、接触网、安全接地、车网运行匹配等技术领域的系统层次、装备层次等标准中,代表中国完成了18项国际标准编制工作。作为多项行业标准的基础标准,本次发布的《轨道交通地面装置电力牵引架空接触网》与铁四院此前联合主导的多项国际电工委员会国际标准一道,构建了弓网受流领域的该委员会国际标准体系。此次标准发布进一步扩展了弓网受流领域国际电工委员会国际标准体系的纵深,提升了铁四院技术影响力。
中国铁道建筑报
6月7日,记者从长沙理工大学获悉,该校张军辉教授团队在湿热地区软基上路堤拼接差异沉降控制关键技术方面的研究,取得了突破性进展。
近年来,我国公路使用寿命偏短的问题逐渐凸显。路基病害因其隐蔽性和渐进性常被忽视。特别是南方区域气候湿热,软土地基分布广泛,加之新老路地基和路堤刚度的差异,及行车荷载的反复作用,常导致路面开裂、边坡垮塌等问题。这严重影响道路寿命,每年带来的经济损失高达数百亿元。
经过20多年的持续研究,张军辉团队针对气候、地质和行车荷载等多重因素共同作用下的新老路堤差异沉降问题,取得了一系列重要突破。他们研发了拼接路堤下软土地基变形预测与控制技术,开发了湿热地区老路堤工作性能分类评价与提升技术,并创建了湿度—刚度—变形协同调控的耐久性新路堤修筑技术。
该团队还研发了湿热地区路堤全时域—全空间服役质量保障技术,并在国内率先构建了“地基处理—老路评价—新路设计—路堤拼接—总体控制”的新老路堤差异沉降控制系统。此举实现了新老路堤拼接工程的“整体协同、沉降可调、变形可控”,破解了我国公路改扩建工程中的重大科学技术难题,形成了满足我国交通发展需求的自主创新技术。
“这一技术体系能保障在不中断交通的情况下,道路改扩建施工期的行车安全,同时也能保障改扩建工程质量,推动我国公路改扩建建造技术的发展。”张军辉说。
据悉,“南方高速公路路基拼接关键技术及其应用”已被列入湖南省交通运输科技成果推广目录。相关技术在江西、湖南、山西三省首条高速公路改扩建工程、京港澳高速河南驻信段改扩建工程、岳常高速公路、广西河池机场等国家重大工程中成功应用,并在肯尼亚内罗毕西环城路改扩建工程中得到推广。与传统技术相比,可有效提高新老路堤的变形协调性,避免路面开裂等病害。
科技日报
6月23日,在新建深圳至江门铁路(以下简称深江铁路)珠江口隧道海底102米处,中铁十四局“深江1号”盾构机安全掘进至1720环,成功穿越17条断裂带,共计490米的断裂带区间。这标志着我国最深水下隧道施工取得重要进展,即将抵达最低点海底106米。
全长13.69公里的珠江口隧道,是深江铁路重点控制工程,最大埋深106米,最大水压相当于指甲盖大小的面积上承受10.6公斤的压力,为我国最大埋深、最大水压的水下隧道,也是世界最深海底高铁隧道。
据了解,“深江1号”盾构机先后穿越13种地层、5种复合地质、17条断裂带。其中,断裂带及分支区间长达490米,最宽的15号断裂带宽32.5米,花岗岩强度最高达124.6兆帕。由于岩层不均一、软硬不均、埋深大、水压高,施工过程中极易出现掌子面坍塌、盾构机前舱堆积滞排、刀具异常碰撞损坏、卡刀盘、盾尾密封失效等风险。
中铁十四局项目现场负责人李兵介绍,建设团队加强智能建造技术的研发和应用,采用超前地质预报技术,对前方100米范围内地质进行精准探测并提前预警。建设团队研发使用新型盾构刀具和耐磨材料,加装刀具磨损监测系统,实时监测刀具的温度、转速等参数变化,自主弹窗报警,通过对关键指标的收集、分析、研判、指令、执行,精准判断刀具磨损情况,做到智能分析、精准施策、高效掘进。
深江铁路是我国“八纵八横”高铁主通道沿海通道的重要组成部分。建成开通后,有利于打造粤港澳大湾区半小时生活圈、经济圈,使深圳的前海自贸片区与广州的南沙自贸片区实现半小时高铁互联互通。
桥梁网
近日,由中铁十四局铁正公司申报的《高速铁路多跨简支拱型钢桁梁桥拖拉施工、监控及试验运维关键技术研究》项目获评“2023年度中国检验检测学会科学技术奖”二等奖,推动大跨长联拱型钢桁梁桥顶推拖拉施工及先进运维关键技术的进步和革新。
该项目研发出四项关键技术。“一种全新的拖拉施工技术体系—长距离分段同步拖拉及多点拖拉荷载分配技术体系”和“多跨简支拱型钢桁梁桥的顶推拖拉监控技术”主要应用于桥址处环境复杂、地震效应大、工期短、任务重、水深速缓、通航情况一般、环保要求高的水域中。研发的“大跨简支拱形钢桁梁桥的荷载试验技术”适用于高速铁路拱型钢桁梁桥的荷载试验。研发的“多跨简支拱型钢桁梁桥健康监测系统”适用于高速铁路多跨简支拱型钢桁梁桥的运营期健康监测。
据了解,该项目研究依托京张高铁官厅水库特大桥工程展开研究。京张高铁全线控制性工程和重难点工程,桥址环境复杂,受地震影响效应大,当地温度多变,受风力作用明显,导致大桥结构潮湿易腐蚀,当地相关部门对绿色施工、环保要求的标准较高。施工时,为解决这些难题,工程项目采用顶推拖拉方式建造出多跨简支拱型钢桁梁桥。
“目前国内采用拖拉施工的桥梁以混凝土梁桥和钢箱梁桥为主,很少涉及大跨长联钢桁梁桥顶推拖拉施工。”京张高铁监测项目负责人孟令强介绍,京张高铁官厅水库特大桥多跨简支拱型钢桁梁的顶推拖拉施工在国内尚属首次,无成功案例可供参考。为保障施工的顺利进行,监测项目组研发了一种全新的拖拉施工技术体系“长距离分段同步拖拉及多点纵向水平荷载分配技术体系”。通过综合采用桥墩结构安全保护技术、多点拖拉作业控制技术、不同拖拉系统间的荷载分配技术、梁跨体系转换技术,实现了“逐孔拼组、分段拖拉、整桥到位、体系转换”的拖拉施工流程,确保了工程质量。
有了这次的成功经验后,监测项目组开始针对同类型桥梁结构的静动力性能测试指标、评判标准尚不明确、针对型的桥梁结构健康监测系统亟需构建的问题开展研究,形成了成桥荷载试验、运营期健康监测方面的关键技术,推动了相关技术的进步和革新。
在跨越山川河谷、城市道路及既有桥涵施工方面,由于拖拉施工所占作业面小,施工工艺简单,施工效率高,安全风险低,能够满足更高的绿色、环保标准,符合国家绿色生态发展的理念,下一步,大跨度钢桁梁桥在跨越山谷和江河湖泊中将成为较为便利的施工技术,被越来越多的应用到高铁桥梁建设中。
该公司研发的此项监测技术也将有更大的应用空间,尤其是在铁路桥梁、公路桥梁钢桁梁施工中,包括各种结构形式的钢桁梁,简支结构或是连续结构。目前该监测技术已经在小清河复航工程齐东六路老魏桥得到推广应用。
中国铁建
6月9日,由中铁大桥院设计,中铁大桥局、中铁工业参建的常泰长江大桥主航道桥钢桁梁合龙段焊接完成,大桥顺利合龙,合龙精度控制在2毫米以内。至此,这座世界最大跨度公铁两用斜拉桥历时5年建设后实现全线贯通,长江南北两岸的常州和泰州两市成功实现江上“牵手”。
常泰长江大桥是长江上首座集高速公路、城际铁路、普通公路三种方式于一体的过江通道。大桥全长10.03公里,其中公铁合建段长5299.2米,由一座主跨1208米的钢桁梁斜拉桥、两座主跨388米的钢桁拱桥和一座3×124米的连续钢桁梁桥组成,创下了最大跨度斜拉桥、最大跨度公铁两用钢桁拱桥和最大连续长度钢桁梁三项世界纪录。
常泰长江大桥由于下层桥面铁路和公路分侧布置,横桥向恒载不对称,施工控制难度大。为了实现桥梁线形的精准控制,中铁大桥院技术团队研发了基于三维扫描和激光追踪的钢桁梁数字拼装及调控技术,提升了钢桁梁的拼装精度和安装效率;首次提出了基于多参数概率分布的斜拉索索长确定及动态调整技术,实现了桥梁线形的可调可控;首次实践了大跨度桥梁施工期结构状态参数动力识别,并研发了相关装备,实现了塔、梁刚度的精准修正;提出了基于机器视觉算法的实时线形测量技术,开发了智能监控平台,实现了桥梁状态实时感知。
为保障大桥在运行过程中不出现巨大偏差,需要给公路侧的钢梁进行配重,这就导致钢梁的重心不在正中间,使得钢梁架设施工作业的难度升级。针对钢梁吊装安全风险高、施工难度大的特点,中铁大桥局研发出钢梁悬臂拼装平台。该平台不仅实现了钢梁吊装过程中的全程可视、可控、可纠等功能,而且解决了施工现场架梁吊机司机的视觉死角、远距离视觉模糊、语音引导易出错等行业难题。
常泰长江大桥跨度大、荷载能力要求高,对钢结构制造精度要求极为严格,以确保桥梁的稳固和安全。中铁工业依托常泰长江大桥构建了以板材智能下料切割生产线、车间制造执行智能管控系统等为核心的“五线一系统”钢桥智造新模式,全面提升钢桁梁制造的自动化、数字化、网络化、智能化水平,同时应用大型双三维龙门数控钻床等设备,将桁梁杆件极边孔距偏差控制在1毫米范围内,确保了桥梁以毫米级精度合龙。
中国中铁
“桥梁不是冰冷的钢筋和混凝土,是桥梁工程师用科学知识、专业技能、美学素养铸造的一座座丰碑……”前不久,中国铁建大桥局一级专家、澳氹四桥总工程师陈宁贤受同济大学邀请,为该校桥梁工程系的研究生们讲授澳门大桥项目的设计及施工关键技术。
“科技感满满”是建设者对澳门大桥的共识。澳门大桥属于典型的高技术桥梁,是我国桥梁建设的新名片,也是澳门的地标性建筑,建设中使用了大量新技术。
澳门大桥所在位置水文、地质、气象等环境复杂,位于澳门机场附近,跨越两条繁忙航道,施工区域航空、航道等限制条件多,大节段钢梁的制造、运输、架设及大型浮吊技术参数确定等给大桥建设带来巨大挑战。“仅钢梁架设就需要使用顶推、滑移、浮吊吊装、桥面吊机、翼缘吊机等9种施工工艺。其中主桥边跨钢梁、南北引桥钢梁、A区互通立交钢梁,共计72节段需要进行海上浮吊大节段架设。”总工程师陈宁贤坦言,“压力不小”。
“办法总比困难多。只要摸准了石头,过河就不难了。”项目部成立技术攻坚团队,围绕“卡脖子”难题展开集智攻关,抱着图纸跑现场,盯着难题想办法,与时间赛跑。
功夫不负有心人。一项项新技术陆续诞生:首次在深水桥梁中大规模采用全套管跟进、清水成桩工艺技术;大桥上部创新性地采用下承式变截面钢桁—钢箱组合梁桥,适应桥位通航净空与航空限高双重制约条件;钢桁梁大量采用Q690qD、Q500qD级高强度桥梁钢,并进行了高强钢焊接性能、疲劳和防断性能论证;研发“双L型臂架”大型起重船解决航空限高、复杂工作水域条件下大吨位钢梁的安装架设;项目应用桥梁BIM数字化建造技术,对全桥施工进行三维建模,服务钢梁生产制造和施工方案优化,并模拟钢梁可视化架设……破解了一个又一个难题,按下大桥施工“加速键”。
“铁建大桥起1号”起重船是澳门大桥建设中的“明星装备”。该船为中国铁建目前最大吨位起重船,“L”型起重臂架专为澳门大桥钢梁吊装量身打造,船型设计充分考虑了项目钢梁吊装航空限高、吊重、复杂工作水域等限制条件,并利用BIM数字化模拟船舶施工碰撞、创新海上重载低净空变幅式钢梁吊装工艺等技术,避免后续吊装过程中出现同类问题,安全平稳、精准高效地推进钢梁架设。
创新无止境,科技创新是桥梁建设高质量发展的不竭动力。澳门大桥是中国铁建迄今在境外中标实施的最大规模跨海大桥项目,也是中国铁建大桥局与系统内外经平台强强联合的硕果。建成通车后,将大幅降低澳门城市道路网压力,进一步加强澳门内外交通联系,便利粤港澳居民出行。
中国铁道建筑报
怎么知道工程有没有“得病”?如何解决工程“看病难”问题?
这个难题有了解决思路。
近日,由中铁十四局牵头申报的科技成果“轨道交通工程运营期健康诊断及风险智能防控关键技术”,在科技部完成科技成果登记。评审专家组一致认为,该项目整体技术达到国际先进水平。
工程“慢性病”不再拖成“危重症”
“众所周知,基础设施随着运营年限的增长,会面对各种工程病害的威胁。然而,人生病时会感觉不舒服,然后去看病,但基础设施不会说话,如何判断工程是否健康,一直是建筑行业的难题。”中铁十四局科技创新部负责人张奉春告诉记者。
张奉春介绍,以城市轨道交通工程为例,一条线路动辄数十公里,位于城市地下空间,其健康状况受不可预见因素影响。虽然人工定期巡检可以在观感上大概判断,但是哪里病了、为啥生病、严不严重等细节,无法精准及时掌控,一些“小毛病”“慢性病”,因排查不及时演化成“危重症”,给社会经济带来危害。工程的运营期健康诊断,成为行业的一项困扰。
“轨道交通工程运营期健康诊断及风险智能防控关键技术”,就是在“空天协同侦测筛查技术、基于光纤传感的结构健康智能诊断技术、雷达监测预警技术”三大方面实现创新突破,解决当前轨道交通工程运营期安全风险识别困难、预警不及时、安全防控效果差等问题,为工程运营期“安全风险筛查、重点区域监测、应急救援处置”保驾护航。
换句话说,工程得病后可以被监测系统“感知”,并且很及时、很精准,为后续治理提供了宝贵依据。
望闻问切“感知”工程的“不舒服”
“空天协同侦测筛查技术、基于光纤传感的结构健康智能诊断技术、雷达监测预警技术,分别有各自的突出特点,就像中医望闻问切一样,通过不同方式给工程诊断。”全程参与该项技术研发的中铁十四局铁正公司科技发展部副部长郭传臣打了个形象的比喻。
“空天协同侦测筛查技术”如同“眼诊”,通过高分辨率遥感卫星和无人机近景扫描的协同监测,开展灾情评估以及灾害影响评价,为应急救援和救助决策提供支持;“基于光纤传感的结构健康智能诊断技术”如同“经络诊”,通过布设光纤光栅传感器,在山岭隧道、盾构隧道及铁路桥梁内部搭建“神经系统”,深入工程内部监测健康状况;“突发灾害毫米波雷达监测预警技术”如同“脉诊”,对高边坡、隧道洞口、桥梁变形、沉降等实施大范围连续监测,实现应急抢险处置过程中提前预警坍塌、滑坡等灾害发生。
此外,该项目融合三大技术,开发出基于“云网端一体化”轨道交通工程运营风险“一张图”管理平台,实现了轨道交通工程安全风险空天地一体化的点、线、面多层次筛查及实时诊断预警。该技术成果已在南京南部新城、济南济泺路穿黄隧道、济莱高铁等多个工程开展应用示范,为工程安全运营加了一道保险,具备重大转化价值和产业化前景。
研发过程中,该项目团队曾配合国家安全生产救援队开展20余个重特大项目的应急救援监测,有效规避了余震等二次灾害带来的风险,为救援人员的人身安全提供了有力保障。
超前谋划抢占新赛道
早在2020年,中铁十四局就以敏锐的嗅觉抢占工程病害治理先机,成立“坝道工程医院中铁十四局分院”,进军基础工程设施体检、诊断、修复、抢险等领域。
中铁十四局铁正公司联合中国安全生产科学研究院和部分高校成立“桥梁工程智慧检养修技术中心”,自主研发“铁正公路桥梁定期检测智能管理系统”,对桥梁病害信息进行现场采集,自动识别桥梁裂缝、钢筋锈蚀等桥梁易出现的质量问题,并提交至云端检测管理系统,实现桥梁病害数据智能化、自动化处理。截至目前,每年应用该技术的桥梁超过79万延米。
除了桥梁质量检测外,该公司还进入道路地下空洞检测领域,排查道路隐患,保障百姓安全出行。截至目前,他们先后中标山东青岛、浙江杭州、福建厦门等城市道路地下空洞检测项目10余个,累计合同额达1000万元。
唯创新者进,唯创新者强,唯创新者胜。该公司加大科技创新力度,形成了“检测监测——缺陷诊断修复方案设计——修复治理——健康监测”全过程服务产业链,企业实力大幅提升。该公司掌握了病害治理修复技术、工程结构全生命周期智能健康监测研究与应用技术、桥梁健康监测与管理系统和管片智能化检测技术等一系列核心技术。创新成果的应用,大大提升了该公司技术水平和行业知名度,助力企业增加营业收入3.6亿元。
中国铁道建筑报
6月16日,地处粤港澳大湾区核心区域的超级工程——深中通道通过交工验收。
深中通道是集“桥、岛、隧、水下互通”为一体、当前世界上综合建设难度最高的跨海集群工程,全长约24公里。其中海底隧道的沉管段长5035米,采用钢壳混凝土新型组合结构建造,由32个管节加一个最终接头组成。
作为深中通道海底隧道工程重要参建方之一,建筑央企中交四航局所属中交四航工程研究院有限公司(以下简称中交四航研究院)承担钢壳沉管混凝土的研制工作。
“面对困难挑战,中交四航研究院自2015年开始,历时4年艰辛探索,进行了缩尺模型、浮态浇筑、足尺模型和模拟浇筑等试验,最终在2019年配制出钢壳沉管浇筑工艺的自密实混凝土‘超级配方’,有力保障了深中通道钢壳混凝土沉管的顺利浇筑,为深中通道如期通车打下坚实基础。”中交四航研究院建材所总工邓春林介绍说。
钢壳搭建起沉管“筋骨”
记者了解到,深中通道海底隧道是国内首座采用钢壳混凝土组合结构建造的海底隧道。钢壳沉管采用自密实混凝土,无需振捣即可均匀填充钢壳仓格,形成三明治形钢混组合结构。与传统钢筋混凝土沉管结构相比,这种结构具有承载能力强、抗震适应性高和防水性能好等优点。
记者查阅资料发现,国内外均没有大型钢壳沉管参考案例。深中通道隧道沉管采用内外双层钢壳、中间浇筑混凝土的三明治结构,建筑团队用钢壳给沉管搭建起“筋骨”,并在内部填充混凝土作为沉管的“肌肉”。
“深中通道每节钢壳混凝土标准沉管内部被分成了2255个仓格,每个仓格之间都是不连通的。为了加强结构的整体性,我们要在每个仓格内灌注一种高流动性混凝土,即自密实混凝土。”中交四航研究院建材所副总工于方介绍,“一直以来,大家对混凝土的印象是拿点水泥、砂子、石子再加点水搅拌一下,就可以用来建造各种工程。但是要将混凝土配制成高流动性的流体,并非易事。”
自密实混凝土比较“娇气”。它的自流平性能和稳定性受原材料、出机时间、泵送距离和环境温度等影响较大。为此,中交四航研究院建材所团队成员在项目前期开展了大量自密实混凝土室内试验。
室内实验成功还远远不够,要想真正检验性能还需要开展自密实混凝土足尺模型浇筑试验。早在2016年1月,中交四航研究院科研团队就在江门新会预制场开始了深中通道自密实混凝土沉管海上足尺模型浇筑试验。在团队成员的密切配合下,混凝土顺利浇筑成功。
动态控制混凝土性能质量
与传统的混凝土沉管浇筑方式不同,深中通道钢壳沉管是采用超长混凝土地泵设备进行混凝土浇筑,即将混凝土通过一根根200米长的管子压入到一个个仓格内部。
在此过程中,混凝土进入管子前和从管子泵出后的性能都要满足自流平的性能要求。但是,建材所团队在测试过程中发现传统的控制变量法已经不适用,迫切需要提出一种新型分析方法,才能建立比较准确的性能预测模型。
为此,在E1—E4沉管施工过程中,于方带领团队收集了上百个批次水泥、粉煤灰、矿渣粉等原材料的性能指标,以及2000余组自密实混凝土泵送前后的性能测试数据。历时大半年时间,团队推翻了20余个方案,最终找到了一种合适的分析方法,量化了各种原材料的关键技术指标与混凝土性能的相关性,实现对混凝土原材料和混凝土工作性能质量动态控制。他们同时建立了泵送前后自密实混凝土性能的预测模型,提出了一套自密实混凝土稳健性控制的技术指标,形成了《深中通道钢壳沉管自密实混凝土配制及施工关键技术指南》,指导钢壳沉管顺利浇筑。
“这套指南可以根据原材料的指标以及混凝土的出机工作性能,预测泵送后的混凝土工作性能变化,实现原材料性能与混凝土的配比动态关联,从而实现混凝土性能质量的动态控制。”邓春林介绍。
“自深中通道建设以来,中交四航研究院建材团队便参与其中,在设计、施工、质量控制等方面开展了大量研究。研究成果全面应用于工程设计和施工中,为工程建设提供了重要技术支撑。”深中通道管理中心主任、总工程师宋神友说。
科技日报
据悉,由铁四院牵头承揽的中国铁建科研重大专项“时速600公里常导高速磁浮建造关键技术研究”在武汉结题,标志着中国铁建在常导高速磁浮工程建造领域取得新突破。
据介绍,磁浮交通以无接触的方式重构列车与线路的相互关系,突破传统地面交通工具的速度极限。常导高速磁浮采用直流电磁铁与良导磁材料之间的电磁吸力,通过自动闭环控制实现列车与轨道之间的无接触悬浮。
项目组以建设常导高速磁浮长大干线为应用场景,围绕桥梁建造、隧道建造、站场主要技术标准研究、长定子牵引网建造关键技术、牵引供电及运行控制系统关键技术、道岔系统关键技术、线路关键设备制造工艺、安装装备和检测维护关键技术7方面(共28个子课题)进行了系统全面的研究,并针对性地对时速600公里常导高速磁浮建造技术专利进行分析与布局。
项目历时4年,项目组完成了各阶段研究任务,项目总计形成专利70项(发明专利45项),产品4项,工法3项,工艺2项,技术条件5本,软件著作权1项。通过项目研究,发明了适用于桥路隧全覆盖的功能件轨道梁一体化结构;研发了高精度多向无级可调支座保证施工及运维的精度要求;创新设计了适用于常导高速磁浮施工及运维的专用设备,以提升施工效率、减少运维难度。本项目研究成果已成功应用于部分实际工程。
“时速600公里常导高速磁浮建造关键技术研究”的顺利结题,标志着中国铁建已基本掌握时速600公里常导高速磁浮交通工程建造关键技术,形成在常导高速磁浮关键建造技术方面的自主知识产权和指导性设计原则,在实现工程化应用的目标上迈进了一大步。
中国新闻网
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(石家庄铁道大学科技处、图书馆合办)
目 录
世界隧道大会展现中国隧道工程创新实践
创纪录!中铁局7项工程入选ITA50标志性工程
我国主持的1项ISO铁路国际标准正式发布实施
中老铁路获评境外工程鲁班奖
"中心城区复杂地层超深基坑施工安全控制关键技术"达国际领先水平
"工程地质多源精准原位测试与智能分析关键技术"达世界领先水平
国家铁路局修订铁路隧道设计规范保障铁路运输安全
铁四院主编两项国家标准正式发布
我国最北高铁这样破解冻土难题
创新整体设计,突破施工难题—沙漠大桥是这样建成的
探索“无人区” 铁建人正向地球深处进军
以硬核科技为高铁核心安全部件把脉问诊
攻克极限地层!国内首条山地轨道工程首个盾构隧道贯通
4月22日,2024年世界隧道大会在深圳隆重开幕。本届大会以“隧道让生活更美好”为主题,来自成员国的专家学者荟萃一堂,探讨隧道工程领域的热点问题及未来发展方向。
这是时隔34年,世界隧道大会第二次在中国举办。
“34年前,我们得到了世界各国的帮助。34年后,经过大量工程实践,我们有一批创新与经验,与世界同行分享。”国际隧道与地下空间协会(以下简称“国际隧协”)前任主席、中国中铁科研院首席专家严金秀说。
“中国首次举办世界隧道大会时,参会专家只有600余名,其中外国专家不足200人。”严金秀回忆道。
本次大会组委会提供的数据显示,共有来自德国、法国、意大利、美国、加拿大等65个国家和地区的3000多名代表参会,其中外国专家超过1000人。
34年间,严金秀与同事们见证了中国隧道技术的一步步跨越。
“那时,中国隧道建设刚开始引进用于新奥法、钻爆法的机械设备,以及用于盾构法施工的掘进机。”中国土木工程学会隧道及地下工程分会副理事长兼秘书长、中国中铁隧道局总工程师洪开荣说,如今,中国建成了大量的隧道工程,在隧道修建技术上取得了长足进步,在勘察、设计、施工、装备等方面取得了一大批创新成果,建成了一批特长、超深埋、超大断面、高海拔等重大隧道工程。
相比1990年,中国隧道建设规模增长了24倍,建设里程超过世界总量的一半。
住房和城乡建设部的最新数据显示,我国已建成地铁8543公里、地下综合管廊5100公里、铁路隧道和公路隧道超过5万公里。
在本届世界隧道大会上,国际隧协评出的“过去50年具有全球影响力的50个隧道工程”中,8个中国工程入选,充分体现了其对中国隧道建设成就的高度认可。
更有技术挑战的工程仍在继续。
4月19日上午,2024年世界隧道大会开幕前夕,中国中铁隧道局深江铁路珠江口隧道项目现场,国际隧协主席阿诺德·迪克斯等一行10余人在此进行调研观摩。
深江铁路珠江口隧道全长13.69公里,是深江铁路关键工程,设计时速200公里,最大埋深达115米,是目前国内最大埋深、最大水压的水下隧道,其中盾构段最大水压1.06兆帕,为世界之最。这是世界海底铁路隧道领域首次尝试盾构加矿山组合工法的设计方案。
当天,阿诺德·迪克斯来到盾构始发井,观看了隧道中隔墙智能拼装机器人、隧道智能检测车、箱涵智能拼装机器人等现场演示,感受到智能化技术手段对隧道施工管理效率的提升,由衷赞叹中国隧道建造技术的日新月异。
今年恰逢国际隧协成立50周年。2024年世界隧道大会吸引了众多专家学者,包括国际隧协10位前任主席。
大会收到来自全球46个国家和地区的论文作者投稿,经过严格筛选,最终近500篇论文被收录;预计安排近200场讲座报告,共设置设计创新、可持续性发展和低碳技术、建筑与美学等17个主要议题;同时将研讨隧道工程的可持续发展、节能环保、绿色低碳、智能化施工技术推广应用等内容,并发布隧道行业最新技术和研发成果。
大会展览面积达20000平方米,规模创历届之最,汇聚了全球隧道工程产业链的龙头企业。大会展商共计191家,展品涵盖隧道工程领域的最新技术和创新产品,如全球首台大坡度螺旋隧道掘进机“北山1号”等。
科技日报
4月23日,在中国深圳举办的2024年世界隧道大会上,为了纪念国际隧道和地下空间协会(ITA)成立50周年这一里程碑时刻,国际隧道和地下空间协会(ITA)发布展出全球隧道与地下工程领域50项标志性工程。此次展示将汇聚全球隧道建设行业的标志性成果,见证半个世纪以来隧道掘进技术与实践的重大突破和发展历程。
50个标志性工程中,中国9项工程成功入选,数量最多,占比最大;中铁隧道局参建了入选9项工程的7项,包括成昆铁路沙木拉达隧道、衡广复线大瑶山隧道、西安至安康铁路秦岭隧道、青藏铁路新关角隧道、青岛胶州湾第二海底公路隧道、深圳地铁14号线、深中通道海底隧道等,在全世界建筑企业中占比最大,入选项目最多,充分展现了中铁隧道局在世界隧道工程建设中的雄厚实力和非凡成绩。
从隧道修建技术的追赶者到领跑者,中铁隧道局始终坚持做落实新发展理念的排头兵、创新驱动发展的排头兵、新质生产力的排头兵,聚焦智能建造,瞄准世界隧道科技和产业前沿,积极探索盾构隧道智能建造实践路径,开展多方面技术攻关。中铁隧道局始终践行“隧贯山河、道通天下”使命,致力于引领中国隧道前进方向。
在此次世界隧道大会中,中铁建大桥局二公司聚焦城轨品牌,深研隧道施工技术,凭借500余公里地铁隧道,200多公里铁路、公路、市政、水利等多专业隧道业绩,40余台盾构机及其他500余台套隧道施工设备以及一系列专利技术和资质,受到参展人员关注及媒体广泛报道。
入围国际隧协(ITA)年度杰出工程奖。2023年,依托全国首条穿越黄河的大直径盾构供热专用隧道工程——华电灵武电厂向银川市智能化供热项目提出的创新性技术“大直径泥水盾构穿越黄河风险管控技术及应用”,攻克了盾构机斜坡道始发、长距离下坡掘进、管片上浮、超深竖井接收等系列技术难题,实现了“9.1米”大直径泥水平衡盾构机,以133天的全国最快纪录,顺利穿越了1838米的黄河河床粉细砂地层。
破解世界性难题。面对成都砂卵石地层、盾构施工容易出现掘进失控、隧道结构失稳、机具磨损失效等问题,研发应用的《砂卵石地层盾构隧道施工安全控制与高效掘进》技术,包括掘进模拟系统、承压止水检验技术刀盘刀具优化配置以及刀具快速更换技术等,荣获中国铁建首个国家技术发明二等奖。该成果在我国盾构隧道工程中广泛应用,为地铁隧道技术革新提供了技术参考方向。
中国铁建
近日,国际标准化组织(ISO)发布《铁路应用制动系统通用要求》(ISO24221:2024),这是由国家铁路局组织、我国主持制定的机车车辆制动领域首项国际标准,我国铁路标准国际化工作取得新突破。
新发布的国际标准《铁路应用制动系统通用要求》(ISO24221:2024)是机车车辆制动领域的顶层系统级标准,主要规定了制动系统的设计、通用安全性、制动控制、防滑保护、轮轨黏着、救援制动等方面的技术要求,涵盖动车组、机车、客车、货车以及城市轨道交通车辆等,适用于轨道交通机车车辆制动系统的设计、制造、使用等全生命周期。
该标准融合了欧洲、日本等国家标准,纳入了国际上广泛采用的间接制动控制、直通电空制动控制技术,增加了列车管定压限值、直接制动施加缓解时间、紧急制动减压量等中国特色技术,为提高机车车辆制动能力、保障铁路运输安全提供了技术支撑,填补了机车车辆制动领域顶层系统级标准的空白。
该标准由我国主持,组织德国、法国、美国、英国、日本、韩国等12个国家的53名专家,历时4年多,召开了50余次工作组会议,共同完成编制工作。中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所、中车长春轨道客车股份有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、中车唐山机车车辆有限公司、中车株洲电力机车有限公司、中车齐齐哈尔车辆有限公司、中车青岛四方车辆研究所有限公司、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所股份有限公司、眉山中车制动科技股份有限公司、南京中车浦镇海泰制动设备有限公司、青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司的专家主持和参加了该标准编制。
ISO是全球最大最权威的国际标准组织之一,国际标准化组织铁路应用技术委员会(ISO/TC269)是ISO在轨道交通领域设立的唯一技术委员会。近年来,在国家铁路局的精心组织和铁路相关单位的全力支持下,我国已成为ISO/TC269中最活跃和最有影响力的国家之一。我国专家承担了机车车辆分技术委员会(ISO/TC269/SC2)主席职位,并承担了基础设施分技术委员会(ISO/TC269/SC1)轮值秘书处(轮值期为3年)。截至目前,ISO/TC269现行国际标准35项,其中我国主持了6项,占比17%,并参与了其余29项标准的编制工作;目前ISO/TC269在编国际标准28项,其中我国主持7项,占比25%,并参与其余21项在编标准的制定工作,实现了国际标准全覆盖。国家铁路局将组织铁路行业相关单位,持续参加ISO国际标准活动、主持和参与国际标准制修订,在ISO国际标准平台积极宣传我国铁路标准体系建设成果,不断为世界铁路发展提供中国方案,实现标准“软联通”。
国家铁路局
日前,中国建筑业协会主办的建筑业“一带一路”建设经验交流会在四川成都举行。会上,中铁建设承建的新建中老铁路磨丁至万象段工程荣获2022—2023年度中国建设工程鲁班奖(境外工程)。中国建设工程鲁班奖是我国建筑行业工程质量最高奖。
中老铁路磨丁至万象段位于老挝境内,全长429公里,包含万象站、琅勃拉邦站、万荣站等10座站房,是共建“一带一路”倡议提出后,首条以中方为主投资建设、全线采用中国技术标准、使用中国设备并与中国铁路网直接联通的国际铁路。
中铁建设承建了中老铁路万象站、琅勃拉邦站、墨江站等13座站房。施工过程中,项目建设者广泛应用铁路站房领域先进工艺工法,自主研发PocketBIM轻量化协同平台,首创无装饰造型钢结构施工工艺,攻克“卅”字形、“人”字形屋面施工、超大跨度雨棚结构施工等多项全线“之最”。他们还将站房内外装饰与老挝建筑风格、民族文化、地理自然环境等紧密结合,融入中国传统门斗、特色窗花、龙头戗角和老挝生命树、占芭花、山脉造型等多种文化符号,匠心打造地域文化与建筑艺术深度融合的精品文化客站,获得中国国际空间设计大赛金奖等多项荣誉。
截至2024年3月,中老铁路已安全平稳运行两年多,累计发送旅客3020万人次,发送货物3424万吨,有力促进了沿线商业、人文交融共赢,成为高质量共建“一带一路”、深化中老命运共同体建设的一张代表名片。
中国铁建
2024年3月31日,由中国岩石力学与工程学会组织的"中心城区复杂地层超深基坑施工安全控制关键技术及应用"科技成果评价会在北京召开。
中国工程院任辉启院士担任评价委员会主任,华中科技大学郑俊杰教授担任副主任,会议由学会代理秘书长杨军教授主持。
中国地质大学(北京)王雅建博士代表项目组作成果汇报。该项目由中铁十八局集团有限公司牵头,联合中国铁建昆仑投资集团有限公司、中国地质大学(北京)、中铁建昆仑地铁投资建设管理有限公司、中铁十八局集团市政工程有限公司组建研发团队,针对中心城区复杂地层超深基坑建造难题,依托成都轨道交通18号线骡马市站超深基坑工程,针对砂卵石-泥岩复合夹砂地层超深降水、邻近既有车站沉降控制、超深基坑明挖扰动预测等工程难题,从复合地层超深降水渗流沉降计算方法、近接既有线超深基坑施工微扰动关键技术、超深基坑扰动多目标预测模型三个方面展开了系统研究,提出了多元立体超深降水渗流沉降计算方法、近接既有线路与车站超深基坑明挖微扰动施工关键技术、动态数据驱动的地面沉降与围护结构变形多目标预测模型三方面的创新性成果,形成了中心城区复杂地层超深基坑施工安全控制关键技术。项目成果应用在成都、北京、南宁等城市多个轨道交通深基坑工程中,经济、社会和环境效益显著。
评价委员会专家听取了项目组的汇报,审阅了相关资料,经质询讨论和评议,评价委员会一致认为,该项目研究成果总体达到国际领先水平。
项目组衷心感谢了学会的精心组织及与会专家的悉心指导,表示将根据评价委员会意见进一步完善科技成果,积极申报中国岩石力学与工程学会科学技术奖。
中国岩石力学与工程学会
2024年4月8日,由中国岩石力学与工程学会组织的"工程地质多源精准原位测试与智能分析关键技术及应用"科技成果评价会在武汉召开。
评价委员会由中国工程院刘汉龙院士担任主任,全国工程勘察设计大师徐张建担任副主任,代理秘书长杨军教授主持会议。
全国工程勘察设计大师、中国铁建首席专家、铁四院总工程师肖明清致欢迎词,铁四院地路院副总工程师张占荣代表项目组作成果汇报。该项目由中铁第四勘察设计院集团有限公司牵头,联合中国科学院武汉岩土力学研究所、中国地质大学(武汉)、中交第一公路勘察设计研究院有限公司、中国铁路设计集团有限公司、中国矿业大学、华中科技大学、青岛理工大学、中冶建筑研究总院(深圳)有限公司、台州市迪信勘察仪器有限公司组建研发团队,针对高速铁路、市域铁路、城市轨道交通、公路等工程建设中岩土关键参数难以准确获取的技术难题,结合京沪高铁、沪通铁路、温州市域铁路、太原轨道交通等多项工程实践进行了深入研究,通过理论分析、数值模拟、现场试验、室内试验等手段,在原位测试新技术、新装备及智能分析平台等方面取得了以下创新性成果:
1.创建了地基土体原位特性高精度评价体系。提出了扁板侧胀DMTC与DMTA消散试验确定土体固结系数的方法,孔压触探、应力铲消散试验确定固结系数的修正方法,形成了考虑基础尺寸效应的旁压试验、扁板侧胀、螺旋板载荷试验及静力触探确定基准基床系数的计算方法,为基础设施精细化设计提供了理论与技术支撑。
2.研发了全场景多源智能化原位测试系列技术与装备。首创了有效应力铲测试水平有效应力的新方法和装备,研制了抗剪强度、变形模量、静止土压力、抗剪反力系数一体化测试的自钻式剪切旁压仪,开发了钻孔剪切自动控制系统,解决了原位精准测试技术难题。
3.创建了原位测试全过程大数据智能分析技术与平台。突破了多源异构综合勘察数据的智能融合技术瓶颈,形成了"数据-管理-目标"三驱动的勘察技术体系,实现了原位测试大数据专业化智能处理。
评价委员会认为,该项目研究成果总体上达到国际领先水平。
中国岩石力学与工程学会
近日,国家铁路局发布行业标准公告,对《铁路隧道设计规范》《高速铁路设计规范》等2项建设标准进行局部修订。此次修订从工程设计源头入手,力求更好保障铁路运输安全。
《铁路隧道设计规范》2016年颁布实施,《高速铁路设计规范》2014年颁布实施。自实施以来,2项行业标准已指导建成京张高铁、中老铁路等铁路隧道逾2万公里,对我国铁路网络的安全运行发挥了积极作用。然而,随着经济社会发展、技术水平提升,国家铁路局在监督检查过程中发现,铁路隧道在洞口防护、衬砌质量、辅助坑道封堵等方面还存在薄弱环节。
为从设计源头提高铁路隧道本质安全水平,国家铁路局通过调研近5年在建及竣工的3000余座铁路隧道,广泛征求铁路建设、设计、施工、运营、监管等部门和单位意见,组织业内专家多次进行研讨论证,最终形成本次修订条文。
本次修订,着重强化了铁路隧道洞口安全防护设计要求,规定隧道洞口存在泥石流、危岩落石等危害时,应采用清除、加固、拦挡、引导、接长明(棚)洞或设置渡槽等综合防护工程措施,进一步明确了明(棚)洞设置长度要求。
本次修订,规范了岩溶、寒区等特殊隧道设计要求。针对岩溶隧道,要求当隧道位于岩溶季节变动带、水平径流带或水平循环带时,应设置有效的排水系统。针对寒区隧道,规定抗冻设防段长度可根据隧道长度、年平均气温、当地最冷月平均气温、隧道内外气温、行车速度等综合确定。
除此之外,本次修订还提高了铁路隧道二次衬砌结构设计要求,加强了防治衬砌掉块的措施,明确了辅助坑道和竖井封闭设计要求。
本次修订由经规院、铁二院、中国铁设等单位承担编制。公众可登录国家铁路局政府网站主页《标准规范》栏目查询相关信息。
国家铁路局
日前,由铁四院主编的国家标准《城际磁浮交通中低速磁浮地面装备牵引供电系统》(GB/T43769-2024)和《轨道交通受流系统受电弓与接触网相互作用准则》(GB/T43790-2024)正式发布。
作为我国轨道交通牵引供电系统主要设计单位之一及全国首条中低速磁浮线——长沙磁浮快线的牵引供电系统设计单位,铁四院依托丰富的工程设计经验和长期的技术积累,充分发挥自身优势,与多家单位加强交流沟通,广泛收集各方的意见和建议,经过充分调研、精心编写、深入讨论、修改完善,最终顺利完成两项国家标准的主编工作。
《城际磁浮交通中低速磁浮地面装备牵引供电系统》系统总结了中低速磁浮牵引供电系统在系统设计、设备试验和系统试验的实践经验和最新科研成果。该标准填补了我国中低速磁浮牵引供电系统国家标准的空白,指导和规范了中低速磁浮牵引供电系统建设工作,更好地满足了中低速磁浮牵引供电系统工程建设的实际需求。
《轨道交通受流系统受电弓与接触网相互作用准则》是全国首部弓网相互作用评价的国家标准。该标准统一了国内各类轨道交通的弓网相互作用技术准则,进一步提升了国内轨道交通领域的资源共享与利用,对于推动整个行业的互融互通与联合发展具有重要意义。同时,该标准可与国际兼容,有利于我国轨道交通领域与国际接轨,促进我国行业技术的国际化发展。
经过多年努力,铁四院主持发布了多项轨道交通牵引供电系统技术标准,作为主力构建了轨道交通弓网系统技术领域国家标准体系。
两项国家标准的发布进一步提升了铁四院在轨道交通牵引供电系统领域的核心竞争力和影响力,高度适应了我国轨道交通牵引供电系统的发展需要,为提高轨道交通牵引供电系统安全可靠性、实现交通强国、推进“一带一路”建设提供了先进技术标准支撑,对于我国进一步争取国际标准话语权,推动技术和标准走出去具有重要意义。
中铁第四勘察设计院
4月的黑龙江,湛蓝的天空下,广袤肥沃的黑土地缓缓掀开“棉被”,嫩黄色的冰凌花粲然绽放。
我国目前在建最北高铁——哈(尔滨)伊(春)高铁的建设工地一派火热景象。呼兰河上,桥墩破冰器分外醒目;庆安制梁场的智能化保温棚内,一榀榀桥梁在蒸汽中凝固成型;安邦河特大桥畔,桥墩如雨后春笋般成排矗立……
能破冰的桥墩——优化施工方案,改进装置设计
“同样的时间,在南方能建5公里,在这儿只能建1公里,得想办法和天气抢时间。”顶着寒风,中国铁建大桥工程局集团哈(尔滨)铁(力)项目总工程师任广聆在哈伊高铁呼兰河特大桥上忙碌着。
36岁的任广聆是辽宁人,参与过很多铁路工程建设,但来到黑龙江后,作为项目质量管控、科研创新、施工组织的负责人,这里的低温还是让他经常犯愁。任广聆说:“同样的工程,气温适宜的南方可以全年无休施工,可在黑龙江,零下30摄氏度的天气没法动工,看着心里着急。”
任广聆带领大家制定了浅冬期的施工方案,并开展项目技术重难点攻关。
首先是添置施工设备。任广聆从河南调用了6套特制钢板桩,全都投用在呼兰河特大桥。这种桩强度高、尺寸大,专门用在涉水较深的桥梁。“南方的桥墩两套周转就能满足需求,我用6套同时开工,作业效率大大提升。”任广聆说。
更重要的是研制适用的破冰器。初春时,融化的冰排顺流而下,对桥墩产生连续撞击,会影响桥墩使用寿命和高铁运行安全。
任广聆曾见过有的大桥桥墩处有一种用钢轨制成的破冰器,但因为接触面是钝角,效果并不明显。他带着技术人员多次与设计单位沟通,最终确定新的破冰体形式:将桥墩与冰凌的接触面调整为锐角,并采用混凝土与墩身统一浇筑。
这种破冰体结构减少了受力面积,有利于分流冰块,减少撞击对桥墩的损伤;而且整体性更好,有利于减少破冰体的松动和破冰体与桥墩之间的开裂。
与大桥施工相比,路基建设时间更是紧张,春天冻融期未结束不行,夏天下雨也不行。“路基施工可以重新安排施工顺序,以往打两排桩,改成打三排桩,效率不就提高了嘛!”任广聆说,“现在,我负责的2.8公里路基基础处理已全部完成,效率提高了一倍。”
任广聆每天在施工现场待8个小时,冬春季节,25米高的大桥上风很大,温度很低。他说:“这桥上的梁、桥下的桩,我要盯着才放心。”
“温室”里的桥梁——搭建智能化保温棚,创新参数计算方法
“智能化保温棚可以自动调节棚内温度,冬天也不耽误制梁。这是智能化张拉设备,输入公式代码,就可以自动生成计算结果,保证桥梁应力达标……”在黑龙江庆安县,聊起自己参与研发的几项成果,中国铁建大桥局哈铁项目一工区技术负责人王晓宇兴致盎然。
今年28岁的王晓宇是项目部里最年轻的工区技术负责人。2022年,他调任哈伊高铁哈铁段五标项目部,负责安邦河特大桥制梁和架梁工作。制作桥梁要使用钢筋混凝土,可在黑龙江的高寒天气下,混凝土凝固成了一个大问题。
“凝固和冻结是两个概念,冷空气看似把混凝土冻结实了,但温度上升后就可能变成废渣,所以必须要保证工作环境在10摄氏度以上。”王晓宇介绍,他从蔬菜大棚中得到启发,带领大家用保温板搭建了16个保温棚用来制梁。他们还在大棚里安装了智能温控器,使棚内温度始终保持在10摄氏度以上。“就算室外是零下20摄氏度的环境,大棚内也能每天生产一榀桥梁。”王晓宇说。
在棚里制梁要经过钢筋入模、混凝土搅拌、混凝土浇筑、预应力施工、场内移梁至蒸养棚、养护等多道工序,比正常施工多了模板预热、蒸汽养护和覆盖棉被三道工序。“加热和保温非常重要。”王晓宇说。
“桥梁松松垮垮的话一压就塌了,所以需要给它提前抻上劲儿,它的抗裂性和承载力就上来了,这就是预应力。”王晓宇说,拉抻工作要使用预应力张拉机,以往需要人工提前计算出16到21个数据,再将参数输入设备,不仅非常复杂,还有出错的风险。王晓宇参与创新了预应力和伸长值计算公式,仅凭一台电脑就能迅速准确地算出需要的数值。最终,他们生产的桥梁尺寸误差不超过20毫米,强度不小于50兆帕。
桥梁造好后,还有一个难题就是架设。桥梁下落到桥墩上的垫石后,需要灌浆料,以保证架设牢固。“根据以往经验及多次水温试验后,我们最终采用40摄氏度的温水与早强型灌料,也就是能更快凝固的水泥,搅拌完成后进行灌浆,再覆盖保温毯和棉被来保温,直至达到设计强度。”王晓宇说。
“我负责的范围内一共需要369榀桥梁,目前已经建造72榀,预计今年10月底就完工了。”王晓宇满怀信心地说。
冻土下的桥桩——破碎锤砸冻土,精准放置护筒
“咚!咚!咚!”前不久,安邦河畔,原本用于破碎混凝土的破碎锤,在这里承担起了新工作。“原来用挖掘机挖冻土,7个小时才能打下一个桩。现在先用锤砸碎,再挖坑,4个小时就能完工。”中国铁建大桥局四公司总经理兼标段项目指挥长乔树勋说,采用这个办法,多亏了桥梁工程师赵宇翔。
安邦河特大桥全长22.12公里,有5400多个桩基,而且建桩位置都是稻田。一到冬天,稻田里的水土冻结在一起,就像是一个硬壳,挖掘机一铲子下去只留下一个大白点。
施工还要遵循黑土地保护法。“我们需要将用地红线内及施工便道内50厘米厚的表层黑土进行剥离保护,用于竣工后农田复垦。”赵宇翔说,冻土层硬度大,剥离难度也大,这些都需要一个能把冻土破开的利器。
“把冻土破开后,下一步是放置用于桥桩定位的钢制护筒,护筒里要灌入护壁泥浆。”赵宇翔说,在冻土里注浆,一要循环,防止泥浆结冰;二要保温,要用10摄氏度以上的泥浆。
这又带来了另一重风险:泥浆的热量通过护筒传导至外侧的冻土,导致冻土解冻,护筒就容易发生偏位,这需要测量人员及时检测护筒位置并进行调整。如果无法在原有护筒位置进行调整,则需将护筒拔出,重新定位埋放。
对于用来浇灌桥桩的混凝土,赵宇翔要求也很高。“我们要用热风炮加热混凝土里的沙子、碎石,然后用50摄氏度的温水搅拌,保证其温度达到10摄氏度以上。运输途中,我们还会用棉被和保温棉把罐体裹得严严实实。”
“现在5400多个桥桩已经完成5000个,下个月肯定全部完工。”赵宇翔说。
路上,赵宇翔遇到一群工友围在一处桥墩旁,不时发出赞叹声。走近一看,原来是一簇嫩黄色的冰凌花引起了大家的兴趣。
冰凌花常在冰雪覆盖时破冰而出,建设者们何尝不是一朵朵冰凌花呢?花不畏冰雪,破冰而生;人不惧严寒,搭桥铺路。
中国铁路网
从甘肃省酒泉市阿克塞哈萨克族自治县城出发,向着库木塔格沙漠行进。路两旁是金黄色的沙山,在阳光下格外美丽。驱车向前,一座立于沙漠之中的大桥浮现,正是沙山沟特大桥。
这是中国唯一一座穿越活动性沙漠地区的特大型桥梁,于2013年正式动工,2015年底竣工通车。该桥是敦(煌)格(尔木)铁路重难点控制性工程,桥梁全长10.6公里,穿越库木塔格沙漠东段流沙区,是中国穿越活动性沙漠地区的最长桥梁。
2019年12月18日,敦格铁路通车运营,它是青藏铁路与兰新铁路两大铁路干线的重要连线,串起新疆、甘肃、青海、西藏四省区,改变了区域铁路运输迂回绕行的历史,使新疆维吾尔自治区和西藏自治区之间运输距离缩短1100公里,节省近10个小时,填补了这一区域的路网空白。
而作为敦格铁路重难点控制性工程的沙山沟特大桥,前后建设历经两年多时间。在沙漠中修大桥,背后有着怎样的故事?
过“没有石头的河”
在沙山沟特大桥修建之前,中国并没有任何一座穿越活动性沙漠地区的特大型桥梁,没有先例可循。
沙山沟特大桥全长10.6公里,设计桩基1834根,墩台324个。大桥跨越库木塔格沙漠东段十里流沙区,穿越地形蜿蜒曲折的沙山沟,沟内地质条件较差,风沙活动频繁,防沙害理念在这座桥的设计上至关重要。
不同于“摸着石头过河”,这次过的是“没有石头的河”。
“没办法现学现用,就只能从以前的铁路建设中找借鉴,大胆设想,谨慎验证。”中铁第一勘察设计院敦格铁路桥涵专业设计负责人王文博介绍。
“在确定铁路线路穿越沙山沟之后,我们就摒弃了西北常用的路基建设方式。综合考虑铁路120km/h的时速要求和经济性,我们结合实际地形,合理选用曲线半径,让铁路线路离沙山尽量远,适应地形。”
“你们当时最担心的问题是什么?”记者问。
“当时,我们担心沙子掩埋铁轨,因为有的沙山60多米高,修高桥是可以让沙子穿过而并非堆积,但造价太高,桥面太低又会形成沙害。基于规避沙害的考虑,通过综合计算,我们选取了适宜的桥面高度和曲线半径,以免后期维护时产生较高的成本。”王文博说。
库木塔格沙漠风沙很大,为了保证铁路的安全性,设计单位与相关高校合作攻关,开展了铁路桥梁、风场、移动沙丘相互影响的复杂多向流数值模拟及风洞模拟实验,实地测量风场数据作为基础数据,精准分析桥梁建成后与风场、活动性沙山的相互影响作用。这之后,运用风洞实验对位于铁路桥梁下风向活动性沙丘的地表切应力进行了准确测量,对桥梁对沙丘形态变化的影响进行了定量分析,保证桥梁建设及结构安全。
“经过实验论证,我们判断桥的设计能够起到防沙的效果,受当地风沙环境影响在可承受的范围内。事实也验证了我们的推测,风沙造成的损害较为轻微且在预计范围之内,这表明我们的设计方案立得住。”王文博说。
沙山沟特大桥所处的环境是活动性沙丘,沙子是跑着的。
“桥墩修建在沙山的半山坡上,所以可能出现两种情况:沙在桥墩一侧越积越多,而桥墩比较怕偏压;第二种情况就是在桥墩另一侧沙子都流走了,造成了基础外露,也会对桥墩结构造成不利影响,所以我们采用活动性沙漠地区桥墩半压半流防控技术。在设计中同时考虑基础外露、桥墩单侧积沙等不良受力情况,对桥墩配筋及桩基布置进行精确计算和设计,保证桥梁结构安全。”王文博说。
“敦格铁路沙山沟特大桥施工图设计”获中国施工企业管理协会优秀设计成果奖、甘肃省优秀设计奖,“沙山沟特大桥风沙防治技术研究”获甘肃省职工优秀技能创新成果奖。
难点堵点逐个突破
10年前,作为中铁十一局敦格铁路项目的技术员,尹斌全在沙山沟特大桥的建设现场忙个不停,那是他大学毕业后参与的第一个项目。从湖北到甘肃阿克塞,漫天黄沙让他一时难以适应:“在现场吃饭的时候,不管吃什么东西,风一吹,吃的都是沙子。”
更棘手的,是桥的建设。
“在沙漠中建一座大桥,难度一点也不亚于在湍急的河流中修建。沙漠地区流沙自稳性差,桩基成孔非常难,因为底下是流动性,所以边打孔沙子边塌陷。”尹斌全印象深刻。
“为了解决桩基成孔的难题,我们七八个小伙子在总工的带领下成立了一个攻关小组,天天在一起探讨。上网一搜,发现流沙地质的桩基施工属于一个世界性的难题。”
在流动性沙丘上面打成30多米深的孔,成孔难,且易塌孔。这是要解决的核心技术问题。攻关小组夜以继日查资料,求助同行,开展行业研讨,项目总工史艳波给出了一个思路:沙子向内塌陷类似于水流,能否借鉴跨江跨海大桥的水下建设经验?
“根据相关资料,这是国内第一次在沙漠里建设这么大的桥梁,没人朝这个方向去想。我们参考了在大江大河水利工程建设中的围堰。大河里面桥梁施工的时候采用围堰,让我们联想到钢护筒。为了验证猜想是否可行,施工人员先试着打了一个孔进行验证,结果证明,可行!解决了桩基成孔问题,大桥在沙漠里头扎下了根。
从打下第一个孔开始,施工团队在建设中总结出一套方法:桩基创新采用钢护筒跟进干法成孔灌注技术,旋挖钻配合液压振动锤,内掏外打,分节循环跟进钢护筒成孔,自密实混凝土无水状态下灌注成桩,这套技术已成为解决流动沙丘成桩的关键技术,也填补了国内沙漠地区桩基施工的应用空白。
而沙山沟特大桥的桩基全部采用新型钢护筒跟进成孔技术,全桥1834根桩基所用钢护筒连接起来长达43公里,相当于桥梁长度的4倍。
桩基成孔的问题解决了,另一个挑战摆在眼前:沙漠缺水,经常漫天黄沙;四季及昼夜温差大。桥梁墩台混凝土施工及养护难度大,为了克服恶劣的沙漠自然环境,防止因干燥蒸发过快、温差大造成的桥梁墩台身混凝土开裂,建设者们攻坚克难,研发出一套适应沙漠气候的混凝土制配防裂工艺,324个墩台身混凝土全部采用两布一膜加动力水循环滴灌系统包裹,就像在沙漠中给桥墩“敷面膜”一样保湿养护,保证了大桥的施工质量,并减少施工用水近16万立方米。
为了攻克厚达14—33.4米的流沙层,建设者们通过不断的技术攻关和工艺创新,创造出一批新技术新工艺,并为后来的工程提供有益的借鉴和应用。
“刚刚施工的时候,走在30多米的大桥桥面上,我就想,要是有孩子我一定要带他来看看沙山沟特大桥。工程完工的那一天,我们团队都十分高兴!”10年后,再次走上沙山沟特大桥,来到自己奋斗过的地方,尹斌全难掩兴奋之情。
沙山沟特大桥工程获“甘肃省建设工程飞天金奖”及“中国家优质工程奖”等多个奖项。该桥防风沙结构设计理念、桩基干法成孔等新技术、新工艺,在后续库格铁路、和若铁路等工程的设计和施工中均得到了推广应用。
背设备上下来回
修路难,养路亦难。3月27日中午11时30分许,沙山沟特大桥的守护者——中国铁路兰州局集团有限公司嘉峪关工务段阿克塞线路车间阿克塞维修工区职工们,趁着天窗点开始作业。在兰州铁路局集团公司嘉峪关工务段敦煌铁路介入组组长、党支部书记杨建平的带领下,检修小组抬着五六十斤的设备,沿着30多米高的通道阶梯向上攀爬至桥顶。
桥下,一群来沙漠里游玩的少年尽情拍照打卡,欣赏沙漠的美丽。桥上,记者爬到桥顶后,气喘吁吁,而维修工区的职工们没来得及喘一口气,就投入到作业中。
“这里夏季气温高达40摄氏度,冬季最低气温会降至零下30摄氏度,即使在同一季节,昼夜温差也在25摄氏度以上,梁体、轨道因此会出现热胀冷缩现象,加之重载货物列车的反复碾压挠曲、制动摩擦,铁路轨道几何尺寸变化幅度大、周期短,需要不间断维修养护,将轨道各项技术指标控制在允许误差范围之内,以确保设备安全、运输畅通。”杨建平说。
沙山沟特大桥最高33.6米,可供上下的通道阶梯只有几处,这就意味着每次检修作业,不但要将重达五六十斤的养路机械抬到桥面上,还要上下反复多次运送机具,经常扛着机具步行几公里才能到达作业地点,进行维修养护。
测轨距、看高低、测方向。杨建平仔细观察铁轨的曲度。记者趴下仔细观察,没什么异样啊!杨建平却能看出铁轨轨距的细微变化,并能大致观察出列车行驶对铁轨造成的轨迹偏移。
“这里看着非常直,其实有差异,哪怕是一丝一毫的差异,都可能影响列车行车安全。”杨建平的目光停留在一处轨道上,他用白色粉笔作出标记,维修小队便在此用机具展开维修,将轨距复位,确保轨距符合设计值。
一阵大风呼呼吹来,记者不由得晃了晃。“小心,这桥上风忒大了,你得时刻注意安全!”杨建平提醒。在记者仔细观察沙山沟特大桥时,杨建平和队伍已走远,机械轰鸣的声音又从前方传来。他们紧锣密鼓地继续奋战着,听说下午还要去另一个天窗点。
冬季,他们忍受零下20多摄氏度的严寒和高空刺骨的寒风;夏季,他们面对烈日炙烤和滚滚热浪,特别是遇上沙尘暴,即使戴着脖套、口罩或者是头套,大风卷起的黄沙也会无孔不入,头发、耳朵、嘴里全都是沙子……
作为敦格铁路的重要控制性工程,沙山沟特大桥的建成,结束了甘肃省阿克塞哈萨克族自治县和肃北蒙古族自治县不通火车的历史。
放眼整个敦格铁路,连接了青藏铁路与兰新铁路两大铁路干线,历史性地将兰新铁路、青藏铁路串联成中国西北地区的首条环形铁路网,与格库铁路相交汇成西北通向中亚的第二条国际通道,改变了中国新疆、甘肃、青海、西藏至中亚国家之间铁路运输迂回绕行的历史。
敦格铁路开通前,由兰新线的柳沟站到青藏线的格尔木站,全程2003公里。敦格铁路开通后,兰新线柳沟站至青藏线格尔木站827公里,新疆和西藏之间运输距离缩短约1176公里,节省时间约12小时,大大降低了运输成本。敦格铁路打通了沿线地区重要矿产资源和物资运输通道,加强了青、甘、新、藏四省区的经济往来与交流合作,对加快沿线地区资源开发、带动西部地区旅游业发展、助力西部地区经济发展,具有重要意义。
人民网
如今,一项又一项“超级工程”正在构建中国城市中心的特大型地下交通枢纽,设计、建造、营运技术体系也愈发完善。
“每天乘坐地铁通勤出行、在商场地下停车场停车、开车途经海底隧道……”如今在人们的日常生活中,关于“地下空间”的利用变得越来越常见,地下轨道交通、地下市政工程等正快速崛起。
有数据显示,早在2020年,国内东部地区的城市地下空间新增建筑面积同比上升,增长率达3.78%,尤其以浙江、江苏、上海等省份和城市最为显著。显然,对于如今的城市发展来说,土地资源的利用范围早已不仅限于平面,而是立体的。
“合理科学地开发利用城市地下空间是解决‘城市病’,缓解城市超负荷运行,尤其是交通运行的‘良方’。”独立经济分析师徐宏表示,“作为国土资源的有机组成部分,城市地下空间是战略性空间资源,向地下要空间、要资源已经成为21世纪城市发展的必然趋势。”
作为国内地下工程建设领域的重要力量,中铁第四勘察设计院集团有限公司(以下简称“铁四院”)深地空间团队探索数年,承揽了一大批重点地下空间项目,为建设超级地下城积累了丰富经验。
位于湖北武汉的光谷广场综合体,是国内最大最复杂的地下空间交通综合体。在铁四院深地空间团队青年骨干周兵看来,其建造难度堪比为人体实施一台高精度的“脑科手术”。
“建设过程中,设计团队需要在地下30米,对一个直径200米的圆形做一个‘大手术’,通过三环层叠、多线放射,完成3条地铁线路、4座地铁车站、2条市政隧道以及地下非机动车道的精准穿梭。”周兵回忆说。
正是通过该项目,铁四院系统研发了城市中心地下大空间建造的关键技术,拉开了“掘进地下城”的序幕。如今,由铁四院深地空间技术研发攻坚团队重点参与的国家重点研发计划《城市大型地下基础设施智能暗挖建造关键技术与装备》正式启动,标志着铁建人正在向地球深部进军。
在与武汉相隔近千里的重庆,42摄氏度极端高温天气让人汗流浃背。2023年夏天,铁四院高级工程师刘俊和技术骨干於泽,已连续60天奋战在《智能化深部空间运维和安全控制理论、设备和智能方法》项目上,开展示范工程测试工作。
在重庆的红土地车站基地内,刘俊和於泽紧盯屏幕:533个监测点位,1072个采集参数,空调系统节能率63%……深地空间团队将地下深度延伸至200米,致力于打造城市地下0至200米深度的另一个世界。
为了更好地服务工程,铁四院团队首次提出了城市地下空间全生命周期技术,一站式解决设计建设营运难题。记者了解到,一站式解决分为3个阶段——在规划设计阶段,秉持“绿色地下、智慧地下”的理念,按照网络化地下城市的设想去建设,地下空间的总体布局以地面城市形态为发展方向,形成一一映射。
“在关键建造阶段,设计团队首创了城市狭小空间内的地下空间开发技术,将对周边环境的影响降到最低。”刘俊介绍说,“我们还研发出对既有建筑和已建地下空间的开发技术,使改造主体受到的影响降到最低。同时探索大跨异型地下空间建造技术,在国内首次突破超长混凝土结构和超大跨劲性结构的技术瓶颈。”
此外,在安全营运阶段,铁四院设计团队还首次构建了适用于深部空间的安全与防灾成套技术体系,有效保障了城市中心超大型地下综合体的营运安全。也正是凭借长期的技术积累和实地实践,如今铁四院在地下工程尤其是地下交通枢纽的设计上,有了丰富的经验。
世界首个3线换乘公铁合建越江工程徐家棚枢纽;全国首个跨境高铁交通枢纽广深港高铁福田站;国内最大的下进下出地下综合交通枢纽佛山西站地下空间;全国第一家绿色三星级的地下空间苏州太湖新城地下空间;国内首个真正意义站城融合的特大型地下综合客运枢纽西丽枢纽……一项又一项“超级工程”正在构建中国城市中心的特大型地下交通枢纽,设计、建造、营运技术体系也愈发完善。
“只有构建集约绿色、协调高效的地下道路交通体系,才能真正满足舒畅、舒适的高品质健康道路交通发展需求。”在徐宏看来,未来国内的地下交通建设工作还有长足的探索和发展空间,同时亟待解决的问题也有很多。
“地下空间开发最重要的是安全问题。”徐宏直言,以地下软土地区为例,在该区域进行基坑开挖、隧道施工的技术要求很高,如果设计方案不科学或措施不当,就会引起地下水渗漏,造成流砂、边坡失稳及大面积地面塌陷等情况,这正是现有地下工程设计和技术面临的新挑战。
此外,与地下空间开发利用充分的中心城区相比,郊区地下空间的开发需求较少。而一旦地上建设项目完成,再进行地下空间开发的难度就很大,长远来看,不利于城市空间资源的节约集约利用。这一情况给城市的整体规划和具体项目的建设,同样提出了更高的要求。
记者了解到,如今依托中国铁建全产业链优势,铁建人正联合各大高校和科研机构,对设计、施工、材料、装备、运维进行全方位成体系的技术研究和场景验证。相信凭借在技术领域的深耕和探索,在不久的将来,“地上一座城,地下一座城”的畅想将成为现实,成为中国的经济、交通等关键领域持续向上发展的关键推动力。
中国青年报
目前,我国高铁已进入超大规模线网时代,运营里程超4万公里,占世界70%,推动者经济社会的发展,让人们的生活越来越便利。
在高铁动车上,有个核心部件“走行部”,与安全息息相关。所谓“走行部”是指机车车辆下部引导车辆沿轨道运行,并将机车车辆的全部重量传给钢轨的部分,由轮对、轴箱油润装置、侧架、摇枕和弹簧减振装置等组成,它保证机车车辆以最小的阻力在轨道上运行,并且顺利地通过曲线。
在运行速度高、连续运行时间长、载荷大、环境多变的严苛服役工况下,“走行部”一旦出现细微缺陷突变为部件失效情况,将导致严重的行车事故安全风险。
针对这一情况,铁四院董云松、李经伟团队,依托武汉至十堰高铁等多个重大工程,对走行部的安全状态在线监测、细微缺陷检测及综合诊断等进行研究,历时八年,取得了重大进展。
据介绍,该技术研究提出了真实服役环境下走行部安全状态高敏参数及其综合检测技术体系,指导了走行部安全保障基础设施建设;突破了强背景噪声干扰下的走行部微弱故障信号精准提取技术,研发了填补国内外空白的350公里/时动车组走行部实时状态车载监测系统;研制了适应走行部复杂外部廓形及内部缺陷的高精、高效成套检测装备,应用于全路64个(占全路87%)动车段、所,检测精度、效率、人工替代率超德日法水平,打破了高铁领域高端检测装备的技术壁垒并实现销售海外;攻克了走行部车载监测及轨旁检测多源数据处理技术,开发了全球管控列车最多、数据量最大的走行部故障预测与运维管理平台,实现了走行部故障预警与健康状态定量评价。
该项目获授权专利93项(48项发明专利),发表论文49篇(15篇SCI),出版专著1部。研究成果在各铁路局和主机厂全面应用,保障了4000余列动车组年均安全运行50余万公里,并形成了高铁动车组走行部安全保障的“中国标准”,保障了2023年开通的广汕高铁、福厦高铁等高铁动车组的安全运行。
该项研究的相关技术还带动了机器人、探伤机等高速铁路上下游产业链发展。“仅2023年,就产生经济效益27亿元,在湖北省高新技术领域创造了大量就业岗位。”该项目相关负责人介绍说。
中铁第四勘察设计院
4月15日,在中铁隧道局集团承建的都四山地轨道交通DSZQ-1标项目蒲阳站盾构接收井,承载着“攻克盾构极限地层”使命的“蜀光号”盾构破土而出,终见胜利曙光,标志着国内首条山地轨道交通工程首个盾构隧道——永丰站~蒲阳站区间顺利贯通。
都四山地轨道交通项目起于岷江冲积平原上游都江堰成灌高铁枢纽站,止于阿坝州小金县四姑娘山镇,线路正线长123公里,桥隧比超98%。由中铁隧道局集团承建的都四山地轨道交通DSZQ-1标线路全长8.569千米,设三站两区间。本次贯通的永丰站~蒲阳站区间全长3261米,采用一台开挖直径达9.73米的土压平衡盾构掘进施工。区间全线位于车流量大的永安大道下方敷设,有“一小(大直径盾构小曲线施工)、二大(水大、漂石粒径大)、三多(卵石含量多、施工风险点多、施工难点多)”的特点,不仅要面对高富水、高渗透性、高含量卵石、超大粒径漂石地层长距离掘进等困难,还要克服大粒径卵、漂石对刀盘、刀具的冲击、磨损,以及喷水、涌渣、地面沉降等多重难题,过程中下穿高铁、河流、建构筑物、主污水管等,施工难度极大。特别是穿越地层主要为极高富水砂卵石、超大粒径漂石(1.2-1.5m)、孤石地层,漂石占比高达80%左右,被业内誉为“盾构施工的极限地层”“盾构施工禁区”。在此类地层环境下开展盾构施工尚属首例,国内外均无经验、案例可供参考借鉴。
施工过程中,中铁隧道局项目团队积极制定“战漂石、斗富水,挑战极限地层,勇做国内首条山地轨道建设开路先锋”的作战口号,先后邀请国内知名专家召开6次咨询会、4次论证会,组织项目技术人员召开10余次技术研讨、技术总结会。同时,项目成立了“母永奇盾构极限地层研究基地工匠工作室”,紧密围绕施工过程中的重难点问题开展技术攻关,为项目顺利完成掘进任务提供了强有力的技术支持和保障。
经过不懈努力,历时900余天,项目克服了复杂多变的地质条件、严苛的施工环境等重重困难,创造了9.7米级大直径土压盾构单班7.5环,单日15环(24米),单月321环(513.6米)的砂卵石极限地层掘进记录。特别是在盾构下穿铁路等一系列重大风险源方面,高质量完成了任务目标,在安全、质量、形象、进度等方面取得重要成果,顺利实现了隧道贯通。
中铁隧道局
责任编辑:李乐诗 谢宝义
审 校:王 辉 李占华
电 话:35275 35310
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(石家庄铁道大学科技处、图书馆合办)
目 录
我校学子获第十九届全国大学生交通运输科技大赛一等奖
铁四院牵头的一项国家重点研发计划项目启动
中铁十五局两项科技成果达到国际领先水平
中铁十五局二公司一项技术成果达到国际先进水平
中铁二十二局一项科技成果达到国际先进水平
中铁二十二局二公司一项技术成果获得国际先进水平
中交集团3个项目荣获国际桥梁大会奖项
中铁十二局荣获首届中部六省高价值专利大赛一等奖
十年凿山今得胜!川青铁路德胜隧道顺利贯通
世界最长海底高铁隧道开始“穿海”
国内首个泉域岩溶区地铁区间双线贯通
全国最长单洞双线铁路隧道顺利贯通
在“最难办”的工程实施精细爆破
国内首座硬岩矩形盾构顶管施工隧道贯通
掘爆机有望解决长大隧道施工难题
全球在建最大泥水盾构机下线
盾构机装上“智慧脑”
5月25日、26日,第十九届全国大学生交通运输科技大赛决赛在长安大学举行。由我校国重实验室杨志浩博士、交通学院孙彦龙博士分别指导的参赛作品分获大赛一等奖和三等奖。此次大赛由中国交通运输协会和中国交通教育研究会联合主办,长安大学、中国交通运输协会高校教育专业委员会与中国交通教育研究会院长分会承办,主题为“面向中国式现代化建设、促进世界一流人才培养”。据悉,全国共有159所高校提交参赛作品1186件,其中97所高校的242件作品入围决赛,共产生一等奖34项,二等奖66项,三等奖94项。
由国重实验室杨志浩博士指导,刘钊昕、李超逸、贾云博、任佳兴、张梓凡等同学完成的作品“智压新‘模湿’——基于模量和含水率双控的路基压实状态连续感知系统”获一等奖。该作品针对现有智能压实体系尚未考虑含水率影响问题,研发了路基土体含水率连续测试装置,并与振动压路机集成,搭建了基于模量和含水率双控的路基压实可视化平台,为我国交通领域路基智能压实感知精度提升提供了有效助力。由交通运输学院孙彦龙博士指导,樊鑫儒、陈泽宁、胡天、于泳键、焦丽凡等同学完成的作品“基于北斗导航技术的共享式新能源汽车充电无人机系统”获三等奖。该作品针对现有新能源车辆充电问题,设计了基于北斗导航技术的共享新能源汽车充电无人机系统,对解决现有新能源汽车充电时间长、续航焦虑等问题提供了新的解决方案。
为深化创新创业教育改革,探索科创融合育人新模式,培养学生创新实践能力,国重实验室、交通学院、信息学院联合开办“未来交通试验班”,目前已开办至第三届。本次竞赛中,在国重实验室组织下,多位来自未来交通试验班的交通、信息专业学生,组成跨学科交叉融合体,发挥各自专业优势,全过程参与集智联合攻关,将信息技术与交通工程实际问题融合,有效提升了学生科技创新精神和实践能力,在推进创新创业教育教学改革及人才培养机制改革创新方面成效显著。
全国大学生交通运输科技大赛是交通运输领域社会影响力最大、认可度最高、参加高校及人数最多的全国性顶级大学生学术学科竞赛,被我校认定为A2级别。长期以来,学校高度重视学科竞赛特色发展,坚持“以赛促教、以赛促学”的竞赛培育理念,积极发挥学科竞赛的育人育才功能。自此次大赛2024年1月份发布通知以来,国重和交通学院精心组织校级选拔赛,并组建专家组对作品进行多轮指导,大大提升了参赛作品的综合竞争力。
石家庄铁道大学
日前,由铁四院牵头的国家重点研发计划项目“高速铁路线路基础设施智能运维关键技术与装备”在汉启动,正式进入实施阶段。
高速铁路线路基础设施运维关乎国家交通命脉,我国高速铁路运营规模巨大、服役环境复杂,正处于从“大规模建设”向“建管并重”“管养为主”转换的关键时期,对现有养护维修体系提出了空前挑战。
2023年6月,科技部发布关于国家重点研发计划“交通基础设施”等重点专项2023年度项目申报指南的通知,铁四院充分发挥自身高速铁路运维优势,联合西南交通大学等单位,成功申报了“交通基础设施”中的重点专项之一“高速铁路线路基础设施智能运维关键技术与装备”项目。
未来3年,该项目将系统解决高速铁路基础设施服役状态大体量-多尺度-多维度融合感知技术,研发先进监测技术和智能装备系统,解决高速铁路基础设施服役性能恢复、保持、提升难题,形成铁四院“智能勘察-智能设计-智能建造-智能运维”全产业链研发优势,系列成果拟在上海、武汉、乌鲁木齐路局示范应用。
该项目的研究目标旨在为中国高铁2.0提出基础设施智能运维的基础理论、关键技术、核心装备、规范标准及整体解决方案,以实现高速铁路线路基础设施服役性能的透明化、状态感知的精准化、运维决策的科学化、高端装备的自主化以及养护的高效化,推动我国高速铁路运维迈向智能化发展新阶段。
中国铁建
近日,由中国岩石力学与工程学会举办的“盾构泥浆集约化高效分离与循环利用技术及智能化成套装备”和“复杂地层大直径盾构隧道高效安全建造关键技术”科技成果评价会在京召开。中国工程院院士任辉启、中国科学院院士何满潮、中国工程院院士陈湘生等9位评委受邀出席,会议由中国岩石力学与工程学会代理秘书长杨军主持。中铁十五局党委书记、董事长黄昌富出席并作专题汇报。
黄昌富以《盾构泥浆集约化高效分离与循环利用技术及智能化成套装备》为题,分别介绍了复杂地层盾构泥浆动态调控新材料、盾构泥浆集约化高效分离与循环利用技术、复杂地层盾构泥浆处理的核心装备等方面的最新研究成果。中铁十五局城轨公司党委书记、董事长李建旺以《复杂地层大直径盾构隧道高效安全建造关键技术》为题作了报告。
评委会对上述成果表示高度认可,并给予专业性指导与针对性建议。经评委会讨论后,一致认定“盾构泥浆集约化高效分离与循环利用技术及智能化成套装备”项目成果总体上达到国际领先水平;“复杂地层大直径盾构隧道高效安全建造关键技术”项目成果总体上达到国际先进水平,其中在淤泥和淤泥质地层大直径盾构开挖工作面稳定性精细调控技术方面达到国际领先水平。
中铁十五局
近日,中国公路学会在杭州组织召开科学技术成果评价会,由中铁十五局二公司杭甬高速项目参与研究的《海域大型互通枢纽关键技术研究与应用》科技成果经评价委员会一致评审通过,被认定为“总体达到国际先进水平”。
杭甬高速复线宁波一期滨海互通是杭甬高速复线宁波段的重点控制性工程,全长9705延米,呈苜蓿叶状,占用海域面积613.03亩,是目前亚洲最大海上互通枢纽。该海域地质结构复杂,加上涉及石油管道、新奥燃气、500千伏海缆等多条海底管线,给施工带来诸多挑战。
在滨海互通施工中,该项目先后针对变宽型预制拼装桥梁结构体系、较大挠度差的新老桥拼缝连接体系、复杂环境下匝道槽型钢混组合梁负弯矩区结构体系、海域匝道小半径曲线钢混组合梁快速安装技术等展开科技研究和技术攻关,形成《海域大型互通枢纽关键技术研究与应用》科技成果,施工中成功应用。2021年7月15日,该科技成果成功申报浙江省交通运输厅交通工程建设科研计划项目。
自从进场起,该项目高度重视工程领域的科学技术研究工作,通过积极组建科研团队、开展海域施工前沿科学研究、发明可行可靠工程化的应用技术,解决了工程建设中遇到的一系列难题,于2024年1月19日实现滨海互通枢纽通车。期间,项目获得授权发明专利1件、实用新型专利7件、软件著作权1项、发表论文6篇(SCI/EI收录2篇),编制技术指南2部。
“我们要继续激活科技成果转化潜力,打通科技成果孕育新质生产力的‘最后一公里’,掌握具有国际竞争力的海域施工前沿技术,为企业高质量发展汇聚新动能。”该公司副总经理黄伟说到。
中铁十五局
5月22日,由中国铁建股份公司组织的科技成果鉴定对天津地铁8号线项目“粉质黏土地质钻孔桩施工泥浆固化再利用关键技术”研讨评审。
该项目由中铁二十二局集团有限公司牵头,中铁二十二局集团第二工程有限公司公司、北京工业大学参与研发,针对粉质黏土地质钻孔桩施工废弃泥浆处理及在利用等问题,采取理论分析+现场实验+数字模拟相结合的研究方案,在进行国内外研究现状调研、现场数据测试与采集、模型试验研究,并结合理论计算分析的研究路线,在超高含水率工程废旧泥浆高效脱水技术、水泥与辅助胶凝材料复掺和混杂纤维固化增强/增韧工程废旧泥浆新方法以及基于工程废旧泥浆再利用系列产品研发等关键技术取得了突破,取得了一系列创新性研究成果:授权发明专利7项,受理中发明专利4项;实用新型2项,受理中实用新型专利7项;已发表核心论文2篇,在审及待发表论文7篇;待申请施工工法1项。
评审委员会听取了项目组的汇报,审阅了相关材料,经质询讨论及评议,一致认为:该项目研究成果已达国际先进水平。
中铁铁建
近日,中国铁建股份公司专家组对珠三角城际广清北延项目“小曲线半径箱梁架设施工技术”研讨评审,认定“该技术成果达到国际先进水平,有力的推动了小曲线半径箱梁架设技术工艺的发展。
中铁二十二局二公司广清北延项目部为克服线路燕湖西特大桥505m曲线半径架梁,项目技术攻坚组精研施工工艺,研究优化架梁设备,研发运梁车支撑横梁调节装置,架桥机横梁液压杆及电动齿轮转向盘装置,预制箱梁端模调节定位装置等先进装置,实现了架梁过程中架桥机横纵向移动,有效解决了偏移风险大、设备转向困难等技术难点。
“小曲线半径箱梁架设施工技术”的成功使用,为我国小曲线半径架梁提供了宝贵的技术支撑和经验。
中国铁建技术中心
近日,2024年国际桥梁大会(IBC)奖项相关评审工作完成,4座中国桥梁上榜。其中,中交集团参建桥梁占据3席。深中通道伶仃洋大桥获得乔治·理查德森奖,沙溪大桥获得尤金·菲戈奖,福厦高铁泉州湾跨海大桥获得西奥多·库珀奖(铁路桥奖)。
国际桥梁大会是美国西宾夕法尼亚州工程师协会主办的具有颇高声誉的国际桥梁学术会议,在世界桥梁界具有极高的影响力。大会奖项设立于1988年,每年评选一次,被誉为桥梁界的“诺贝尔奖”。
交通建设报
近日,2024年全国知识产权宣传周启动仪式湖北分会场活动在武汉举办,湖北省政府副秘书长赵俊出席并宣布活动启动,国家知识产权局条法司司长张鹏致辞。
活动期间,组织了首届中部六省高价值专利大赛颁奖活动,张鹏司长和赵俊副秘书长共同为30家“首届中部六省高价值专利大赛”一等奖项目颁奖,中铁十二局三公司的报送的《公路特长隧道200~600m通风竖井“反井法”施工方法》荣获本次专利大赛一等奖。
中国铁建
5月11日,随着德胜隧道最后的拱部围岩被凿通,由中铁十六局参建的川青铁路全线控制性工程——德胜隧道历时近十年建设后顺利贯通,为川青铁路成黄段全线年内通车奠定了坚实基础。
川青铁路是我国“八纵八横”高铁网中兰州、西宁至广州通道的重要组成部分,线路起自成都东站,经四川省成都市、阿坝藏族羌族自治州,甘肃省甘南藏族自治州,青海省黄南藏族自治州、海东市、西宁市,接入西宁站,正线全长约836公里,设计时速200公里,为国家Ⅰ级双线铁路。其中,川青铁路青白江东至镇江关段已于2023年11月28日开通运营。
中铁十六局参建的德胜隧道位于四川省阿坝藏族羌族自治州松潘县境内,全长22943米,为国内建成的最长单洞双线合修铁路隧道,2014年9月1日正式开工建设。隧道洞身穿越龙门山、西秦岭和岷江三条断裂带,不良地质极为严重,围岩主要为千枚岩、板岩、砂岩互层,软硬交替,其中千枚岩遇水软化,围岩稳定性极差,被业内人士称之为“在粉煤堆上打洞”。
该隧道具有“四极、三高、五复杂”的特点,全隧大变形发生比例高达32.6%,掌子面溜坍、涌泥、突水、大变形等问题共计发生300余次,施工安全风险极高,是我国最为艰难的越岭隧道之一。
随着修建不断向山体腹部挺进,施工过程中项目建设者遇到的最大难题就是“隧道软岩大变形”。因受围岩地应力挤压,隧道由一个近似圆形的18米宽开挖断面,被压缩至仅有10米宽的“扁葫芦”形状,最大单侧变形高达4米,单日最大变形速率达16公分,严重威胁隧道建设的安全。尤其在7号工区施工过程中,还曾遭遇全年掘进不足7米的困局。
为攻克软岩大变形施工难题,项目团队通过分析大变形产生机理、变形规律及破坏特征,采取了“岩变我变”的支护体系,以大断面短台阶快速成环法和三台阶临时仰拱法进行施工,同时配置拱架安装机、三臂凿岩台车、锚杆钻机、湿喷机械手等大型机械设备,将初支封闭成环距离控制在25米左右,初支封闭时间控制在20天以内,减小了围岩时间变形和跨度变形,进而有效控制了隧道变形。
“炭质千枚岩的特性是碎和软,一碰就倒、一捏就碎,遇水成泥。”项目总工程师王建江介绍道,为此,项目部在“粉煤堆”一样的隧道四周,将10米长的注浆锚管像刺猬一样深深扎进岩层,并加装每米重达50公斤的双层HW200型钢拱架,将周围的岩层“锁紧抓牢”,使隧道主体“坚不可摧”。
“超长的隧道建设,洞内空气循环难度大,含氧量不足10%,湿度接近80%,隧道环境温度常年保持在42摄氏度以上……高温高湿缺氧的环境既考验大家的体能,更是对意志的一种磨练。”项目副总工程师谭勇感慨道。
在历时近十年的施工中,项目团队坚守川北高原,发扬“缺氧不缺精神、艰苦不怕吃苦”的铁军作风,成功处置了施工过程中屡次出现的高地应力、突泥涌水、溜坍、挤压大变形等高风险不良地质灾害。与此同时,项目管理人员依靠参建长大隧道的丰富经验,高效化解了隧道内部通风、洞内会车、工序间干扰等突出问题。
为推进隧道平稳施工,项目部成立劳模创新工作室,在工作室带头人边林琳的带领下,团队成员践行工匠精神、展示劳模风采,充分发挥劳模“传、帮、带”作用,开展技术培训、技术交流、导师带徒、“四新、五小”竞赛等活动,推动和带领广大技术人员成为创新型人才,加大技术攻关和科技创新应用的力度,形成了一系列大变形控制技术措施,获得22项优秀工艺工法及QC成果。其中,项目部以《降低挤压性围岩隧道初支拆换率》为研究课题,成功荣获“第五届中央企业QC小组成果一等奖”,《提高软岩大变形隧道钢拱架一次安装合格率》获第48届国际质量管理小组会议(ICQCC)“金奖”。
据了解,德胜隧道位于川西北高原,海拔2800米,自然环境与交通条件极为恶劣,自项目开工以来,经历了多次严重的洪灾、泥石流、滑坡及危岩落石等自然灾害,铁路附属工程摧毁、道路损毁、建设物资短缺等险象环生。建设者们不畏艰险、奋斗高原第一线,尤其是在软岩大变形主动控制、穿越活动断裂带、智能物流组织运输等方面持续开展科研攻关,在实施过程中逐步完善和优化、集成创新,为中国乃至世界高原山区铁路建设提供了宝贵经验。
德胜隧道贯通以后,后续还将进行整体道床浇筑、长轨铺设、四电工程等施工,川青铁路镇江关至黄胜关段有望于今年内通车。该线路开通运营后,将极大便利沿线各族人民群众出行,对于推动沿线经济社会发展、维护民族团结、服务西部大开发形成新格局具有十分重要的意义。
中国铁建
5月16日上午,在甬舟铁路金塘海底隧道宁波侧和舟山侧,随着隔海相望的两台超大直径盾构机刀盘同时转动,正式开启相向始发穿海之旅,标志着由铁四院设计的世界最长海底高铁隧道建设进入盾构掘进阶段。
甬舟铁路位于浙江省东部沿海地区,西起宁波东站,东至定海区白泉镇,设有宁波东、云龙、邱隘、北仑西、金塘、马岙、舟山7个车站,线路全长约77公里,设计时速250公里。
其中,金塘海底隧道是甬舟铁路全线控制性工程,西起宁波北仑,东至舟山金塘,全长16.18公里,是目前世界上最长的海底高铁隧道,该隧道盾构段长11.21公里,最大埋深78米,隧道穿越10万吨级金塘主航道。
金塘海底隧道工程采用“甬舟号”和“定海号”两台盾构机施工。其中,“甬舟号”由西向东独头掘进4940米,“定海号”由东向西独头掘进6270米。两台盾构机在历经高水压地段及复杂地层“长途跋涉”后,最终在海底“会师”,中心轴线对接误差不超过2厘米。这是继广深港高铁狮子洋隧道国内首次实现大直径盾构隧道地中对接之后,铁四院设计的第二座采用“相向掘进、地中对接”的海底隧道。
宁波与舟山两地之间海域地质复杂多变,隧道要下穿石油管线、海堤、码头和航道等多项风险源,海底最大埋深78米,最大水压8.4巴,相当于成人手掌面积上承受近1吨的重量;穿越过程中要经历28次软硬地层变换,其中硬岩最高强度近200兆帕,施工复杂程度、难度和风险世界罕见。
甬舟铁路通车后,将结束舟山不通铁路的历史,从宁波到舟山坐高铁全程最快仅需26分钟,杭州到舟山最快77分钟,将强化宁波和舟山同城化效应,加快宁波、舟山融入“一带一路”和长江经济带,对切实促进甬舟同城化发展、加快构建宁波都市圈具有深远意义。
作为甬舟铁路总体设计单位,铁四院统筹全线设计工作,并负责金塘海底隧道全过程勘察设计,为此次深海的浪漫之旅保驾护航。
为顺利推进项目,2017年铁四院成立现场项目部,以全国工程勘察设计大师、铁四院总工程师肖明清为首的设计团队,在初步设计阶段创新性提出了始发关键路线,即斜井+始发扩挖矿山段+始发工作井,确保了项目的顺利始发。
当下,铁四院正集聚隧道领域优势科研力量,持续做好隧道原创性关键技术的创新规划和布局,加大海底隧道建造与韧性增强关键技术、超长海底隧道智能建造技术、低碳长寿命海底隧道结构混凝土与工程应用等国家重点专项的科研投入,保障研发质量和进度,进一步培育发展我国海底隧道设计和研发领域的新质生产力。
中国铁道建筑报
近日,在济南风景名胜区千佛山脚下,随着“泉兴二号”盾构机刀盘破土而出,标志着由中铁十四局承建的济南地铁4号线泉城公园站至千佛山站区间双线贯通。该区间是国内首个穿越泉域岩溶区的地铁区间。
济南地铁4号线一期工程沿济南东西向交通大动脉经十路敷设,西起小高庄站,东至彭家庄站,全长约40.2千米。其中,泉城公园站~千佛山站区间长度约1040米,穿越泉水补给区域,是济南地铁4号线穿越溶洞最多的区间。
据中铁十四局项目技术负责人宋增亮介绍:“该区间夹杂近300个大小不一的溶洞,见洞率达70%,最大溶洞高22.4米,洞跨约38米,就像在大型‘蜂巢’中挖隧道,施工难度和风险大”。
为顺利攻克岩溶区施工难题,建设团队依托超前地质预报技术及智慧化管理平台,对隧道前方地层进行全方位扫描,详细探明区间内溶洞地质情况,并对盾构设备做了针对性设计,采用土压平衡盾构机防止地面沉降,有效解决了岩溶区间穿越的技术难题。
据悉,在济南地铁4号线规划、设计、施工等各个阶段,建设者始终将泉水保护放在第一位。在该区间,掘进线路采用浅埋方式,车站整体抬升,避让泉水补给通道。泉城公园站埋深比其他地下站点抬升了约6米,是全线唯一的半地下车站,也是全线最“浅”车站。
作为山东省重点建设项目,线路建成后将有力缓解济南东西向交通拥堵压力,对促进城市东西部地区经济协调发展具有重要促进作用。下一步,济南轨道交通集团牢牢盯紧项目建设,确保4号线各项建设目标按期完成。
国务院国有资产监督管理委员会
历经10年奋战,5月11日,由中国中铁旗下中铁二院勘察设计、中铁二局参建的川青铁路成都至黄胜关段最后一块“硬骨头”——全国最长单洞双线铁路隧道德胜隧道贯通。
川青铁路成黄段为国铁Ⅰ级双线客货共线铁路,旅客列车设计时速200公里、货物列车设计时速120公里,线路全长约276公里,桥隧比高达80%,全线共设13个车站,通车后将实现“坐着动车游九寨”。
德胜隧道位于四川省阿坝州松潘县境内,全长22.943公里,最大埋深约750米,施工面临复杂地质难题。隧址位于四川盆地向青藏高原的过渡区,被岷江、龙门山、西秦岭三条断裂带包围,处于岷江峡谷地带,沿线滑坡、泥石流、危岩落石等不良地质分布密集。中铁二院设计团队勘测了沿线80.4平方公里的范围,采集翔实的地质资料,设计了10余个线路初选方案,对4个方案开展同精度勘察,最终确定目前隧道线路,最大程度规避了不良地质对隧道洞口施工、运营安全的影响。
据介绍,德胜隧道内还建设了一座大型防灾救援站,在全国乃至亚洲单洞双线合修隧道中属于首创。该站设计为“上层排烟、中层疏散、底层撤离”三层结构方案,由35个洞室群组成,长度超过3100米,结构复杂且规模庞大。
德胜隧道施工中极易发生隧道大变形、溜坍、涌泥、突水等问题,安全风险极高,被业内专家称为“国内罕见、世界难题”,是我国施工最为艰难的越岭隧道之一。针对特殊的地质特点,项目团队坚持“以工装保工艺、以工艺保质量、以质量保安全”的隧道施工理念,投入多功能液压钻机、三臂凿岩台车等先进工装设备,平行推进各工序,大幅提高了施工质量、作业效率,并降低安全风险。在严重大变形洞段,项目团队还以“围岩加固,快速封闭”为基本原则,创新了一套以掌子面深孔注浆锚管、加强型临时仰拱、多次径向注浆为核心的变形控制技术。
中铁中铁
“3、2、1,起爆!”随着中国交建重庆轨道交通18号线北延项目总经理陈云峰一声令下,经过近21个月的连续奋战,采用精细爆破技术施工的七星岗站顺利完成主体开挖,成为全线首座开挖完成的暗挖车站。爆破之时,通过中控室内的视频监控可以清楚看到岩层已成功爆破,但在作业点正上方的地表仅能听到微弱爆破音,众人脚下几乎感受不到振动,就连放置于桌上的茶杯水面都没有波动。
18号线北延项目地处重庆市核心城区渝中区,东起小什字站,西至富华路站,横穿渝中半岛。由于沿线人口稠密、商业繁华、空间狭窄、房屋老旧,被称为重庆轨道交通建设进程中“最难办”的工程。此外,当地地质主要为砂岩、砂泥岩互层,围岩强度高、完整性好,常规方式掘进只能依靠爆破,而爆破施工产生的振动、噪声等又会给沿线居民带来诸多影响。
为尽量减小施工负面影响,项目原本使用非爆法施工,先后尝试了悬臂掘进机、五位一体机、多功能掘进机等8类组合机械,始终不能有效攻克工效低、作业环境差等弊端,工程进展十分缓慢。如何在平均深度50多米的地下高效凿开硬岩,成为压在陈云峰等人心头的“老大难”问题。
在研究尝试不同非爆开挖工艺的同时,陈云峰一直关注着业界新的硬岩隧道施工理念和工艺。他了解到,有一种“精细爆破”工艺能够实现爆破施工微震感、零炮损、零投诉的技术要求,且有暗挖穿越机场的成功案例,这顿时为项目带来了新的希望。
项目部多次组织业内权威专家团队研讨“精细爆破”在项目应用的可行性。2023年4月,经过持续优化,项目精细爆破试验方案最终获得通过,相继在重庆站施工通道、大坪西站开展试验。根据不同地质环境,项目技术团队设置了不同的爆破参数,对孔深、间距、装药量进行科学计算、精准布置。团队运用电子数码雷管,让传统的装药量大、威力大、声音大的“大炮仗”变成一连串可通过程序自动控制的“小鞭炮”。项目团队还联合专家组,通过技术创新,优化起爆顺序,实现逐孔爆破,让震动和声波彼此抵消,在保证工效的同时达到弱声音、微震感、零炮损的目标,对周边环境影响降至最低。
“经过多次试验,我们验证了精细爆破产生的振速值远低于《爆破安全规程》的要求,达到了工效翻倍、震感微弱、声音达标的理想效果。”陈云峰笑着介绍道。
精细爆破全线推广后,项目还设置多个监测点进行振速智能监测,实现数据自动化采集和上传系统、平台实时查看;每次作业都安排专人实地体验,并邀请当地居民现场观摩……一系列“组合拳”有效化解了周边居民疑虑,获得当地政府、业主等认同。
在破解施工堵点、难点的同时,项目还化身地铁建设领域的“超级学霸”:仅2023年,就先后申请专利16项、省部级工法3部,项目科研团队更是斩获2023年全球卓越工程师大赛银奖,总结形成了实用价值高、经济效益好、安全保障优的敏感环境硬岩掘进“中交方案”,为重庆城市轨道交通高质量发展贡献力量。
交通建设报
5月15日11时左右,由中铁工业旗下中铁装备研制的世界首台硬岩矩形顶管机“掘进号”(中铁1112号)顺利贯通重庆两江新区A匝道隧道工程。
“掘进号”(中铁1112号)矩形硬岩盾构顶管机开挖断面宽10.42米、高7.57米,首次采用了“六刀盘+六滚筒”复合破岩技术,通过两层六刀盘组合布置形式,搭配截割滚筒的切削补充,切削区域相互交叉,断面开挖覆盖率达100%。项目研发团队还在沉降控制系统、岩石地层姿态控制系统等方面进行了针对性设计,设备具有更强大的破岩能力和掘进效能,能够满足复合地层或硬岩地层条件下矩形隧道的开挖、掘进需求,同时对地层扰动极小,确保了下穿快速路安全风险可控。
该隧道的成功贯通,填补了国内大断面硬岩矩形盾构顶管施工领域的空白,为中铁装备后续硬岩盾构顶管设备的研发积累了宝贵经验。
中国中铁
20日获悉,由清华大学和中国中铁工业所属中铁科工集团联合研制的世界首台掘爆机试验装备目前完成了空心刀盘掘进、超前预裂处理后空心刀盘掘进和全断面刀盘掘进三种工况下的掘进试验,该装备即将进入推广应用阶段。
掘进试验结果初步表明,在超硬岩地质条件下,经过超前预裂处理,空心刀盘掘进效率可提升30%。
“掘爆机实现了隧道掘进机和钻爆法的有效结合,具有多种掘进模式,将实现隧道掘进领域新突破。”在位于湖北武汉的中铁科工集团高端装备制造基地,研发人员陈家乐向国务院国资委新闻中心组织的“走进新国企·向新而行智造未来”采访活动一行介绍,该装备在硬岩或超硬岩地质条件下掘进,可以利用掘爆机中间的空心刀盘结构,对围岩进行超前预裂爆破处理;而在较好围岩的地质条件下掘进,可以利用掘爆机的全断面刀盘进行掘进。
据了解,目前我国长大隧道采用隧道掘进机施工时,一旦遭遇岩爆、破碎带、软岩大变形等复杂地质,容易造成设备故障和工期延误,成为隧道掘进机施工的“老大难”。而在复杂地质条件下,掘爆机能较好应对。例如,遇到大型断层破裂带,可采用小型设备通过掘爆机的环形刀盘进行超前处理;遇到突泥突水的情况,可利用掘爆机的环形刀盘进行疏排,经过皮带机出渣,再通过环形刀盘进行超前灌浆处理。
“掘爆机装备的研制,有望打破当前长大隧道施工困局,为长大隧道建设提供新方案。”陈家乐总结说,这台掘爆机主要有三大突出功能:一是掘进时遇到不良地质卡机时,能够快速通过空心刀盘为超前处理提供通道,避免了以往采用的迂回绕道掘进方式;二是将“掘进机+钻爆法”双工法融合,边掘进边爆破,同时具备隧道掘进机设备安全高效和钻爆法施工灵活的优势,提高施工效率,实现智能化、绿色化施工;三是在围岩良好的情况下,中心岩块可生产骨料,实现就地取材再利用,降低工程投资,实现绿色建造。
据介绍,未来该装备有望应用于大型水利水电工程、矿山以及公路、铁路等建设领域,为大国重器再添新成员。
科技日报
5月19日,由中铁十四局参与研发制造的17.5米“山河号”超大直径盾构机在济南顺利下线,这是目前全球在建最大泥水盾构机,将应用于济南市黄岗路穿黄隧道工程,济南“携河北跨”将再添新通道。
“山河号”盾构机最大开挖直径17.5米,总长163米、重达5200吨、装机总功率12580千瓦,总装达到世界先进水平。
盾构机取名“山河号”,既体现泰山、黄河地域特色,又巧妙延续此前“泰山号”“黄河号”两台穿黄隧道盾构机的名称,展现项目团队持续打造平安工程、精品工程的美好愿望。刀盘涂装瑞兽“麒麟”形象,凸显国潮风格,象征着吉祥和平安,寓意麒麟护佑盾构机攻坚克难,顺利完成穿黄之旅。
济南市黄岗路穿黄隧道工程南起蓝翔中路,向北依次下穿二环北路、绕城北高速、南岸大堤、黄河、北岸大堤、鹊山水库沉沙池,终点与在建G309互通立交相衔接。工程全长约5755米,其中隧道长约4762米,盾构段长3290米,采用单洞双层设计,双向6车道,盾构外径16.8米。
隧道穿越“地上悬河”,是继“万里黄河第一隧”--济泺路穿黄隧道后又一连接南北向的大通道,为国内首条穿黄单洞双层盾构隧道,将有效节省城市地下空间,预计可节约15%的投资成本。同时,隧道4.2米净高可满足通行公交、消防、管理及救援车辆等要求,极大提高了通行能力。
隧道盾构区间长距离穿越粉质黏土,局部夹杂钙质结核、胶结砂层等叠合地层,最深覆土厚度达49.2米,最大水土压力6.3巴,相当于指甲盖大小面积上承受6.3公斤的重量,对刀具的耐磨性和主驱动密封防水提出了极高要求。
针对穿越黄河的复杂地质特点,项目团队为盾构机装配带压复合型刀盘,配备滚齿互换刀具,以优化其在多变地层中的作业性能。配备开挖仓伸缩摄像头,能够观察掌子面最真实地质情况。还配备智慧指挥中心,搭载智能掘进、智能拼装、设备状态在线监测等功能,通过大盾构云智慧平台实现远程监控,提前预警,公司专家团队可以在第一时间提供技术支持。
“山河号”盾构机的顺利下线,标志着黄岗路穿黄隧道工程迎来关键节点,据悉,盾构机完成工厂制造后,计划用40天时间拆解运输到现场进行组装。
济南市黄岗路穿黄隧道工程是构建南北向跨黄河的大通道之一,建成后将助力济南主城区与新旧动能转换起步区互联互通,有力推进起步区建设全面提速,促进济南从“大明湖时代”迈向“黄河时代”,为黄河流域生态保护和高质量发展提供有力支持。
桥梁网
上天有神州、下海有蛟龙、入地有盾构,盾构机如今已成为衡量国家装备制造业水平的重大关键装备。随着我国盾构建造、施工能力的不断提升,以及5G、人工智能、北斗等新技术的加持,让盾构机在拥有大力气的同时,也开始有了“大智慧”。
产品更智能
近日,由中铁工业旗下中铁工程装备集团打造的超大直径泥水盾构机“领航号”在上海市崇明区顺利始发。该设备搭载了智能掘进、智能拼装等领先的智能化系统,可以实现无人驾驶和辅助驾驶并行,标志着我国盾构隧道智能建造水平达到新高度。
一部盾构机的零部件超过2万个,光一个控制系统就有2000多个点。如何确保设备的稳定性和地质适宜性?智能化、自动化成为盾构机发展的方向。
中铁装备集团总工程师贾连辉介绍:“此次始发的‘领航号’,将引领我国盾构隧道智能建造水平攀升到新的高度。”“领航号”盾构机配置了隧道智能建造系统,拥有独立思考、智能分析、自主判断的“超级大脑”,搭载智能掘进、智能拼装、超前地质预报、盾尾密封安全预警、设备状态在线监测等国内领先的智能创新技术。
我国最新的盾构产品已经普遍配备了智能化系统,其生产过程的智能化水平也在不断提升。
在中铁十四局参建的金塘海底隧道施工现场,越来越多的生产环节通过技术升级、设备更新、工艺换代,运用智能化手段不断培育锻造新质生产力,为产业发展注入新动能。
据介绍,该项目采用现代化的工厂管理理念,搭建了多功能布料机、全自动振捣平台、多功能机械手、自动化运输子母台车、自动控温蒸养窑五大智能化生产系统,实现了管片钢筋笼加工、模具清理、喷涂脱模剂、混凝土浇筑、振捣、抹面、蒸养等八大工序的全环节、全流程工厂化、自动化、少人化生产,生产效能提升20.8%。
运行更高效
5月16日,在新建宁波至舟山铁路金塘海底隧道宁波侧和舟山侧,隔海相望的两台超大直径盾构机刀盘同时转动,正式开启相向始发穿海之旅。
如何采用智能化手段,尽可能探明周边环境,减少对盾构机操作人员的经验依赖,是隧道工程领域的挑战。
为此,施工团队搭建了数字盾构系统,实现掘进数据实时采集、分析和预警,快速、精准指导盾构机掘进施工,有效解决智能控制问题。团队还大力运用智能化工装、智慧化手段,不断适应不同地质地形要求,提升施工效率。
金塘海底隧道工程采用“甬舟号”和“定海号”2台盾构机施工,每台长135米、重4350吨,开挖直径14.57米。2台盾构机要下穿石油管线、海堤、码头和航道等多项风险源,穿越过程中要经历28次软硬地层变换,最终在78米深海底“会师”,中心轴线对接误差要求不超过2厘米。
为了确保盾构机顺利掘进、精准对接,建设管理单位沪杭客专公司组织中铁十一局、中铁十四局项目部对盾构机进行了针对性设计和优化,采用重型带压刀盘,配备超前地质预报和超前加固等专用装备,做到“软硬通吃”;同时配备先进的导向系统,确保海底精准对接。
中铁十四局甬舟铁路项目指挥长胡浩介绍,搭载了多项智能装备的盾构机,就像一个深藏在地下的“可移动智能建造工厂”。掘进过程中,最高将实现7环至8环的日掘进速度,2台盾构机预计于2026年底进行海底对接。
2023年5月,中铁装备研制的世界首台绿色盾构机下线,应用于意大利西西里岛高速铁路项目。绿色理念主要通过智能控制和低碳环保两方面得以体现,通过对盾构机掘进过程中各系统的自动智能管理,实现与掘进地层的自适应调节匹配,自主达到掘进效率和能源消耗的最佳匹配,实现绿色节能目的。截至目前,中国中铁号盾构机已经出口到法国、德国、意大利、新加坡等30多个国家和地区。
体系更完善
2023年4月12日,集众多盾构机智能化技术于一体的“基石一号”在北京地铁22号线始发。中铁装备电气与智能技术研究院副院长林福龙介绍,这台盾构机集中搭载了刮刀磨损检测、盾尾间隙测量、渣土体积测量、轴线纠偏自动控制、自动保压控制、自主掘进控制系统、地面集控中心、盾构远程监控平台等系统,实现了从局部智能到全局智慧的跨越,基本实现在均质地层的一键启动、无人掘进。
盾构装备智能化,不光是一台设备的智能化,而是要实现设计、制造、施工、维修全产业链的智能化。
贾连辉介绍,早在9年前,中铁装备集团就着手开展盾构机的智能化研究。2015年3月,由中铁装备集团承担的“TBM(硬岩掘进机)安全高效掘进全过程信息化智能控制与支撑软件基础研究”项目成功获得国家重点基础研究发展计划立项。
工程师团队经过不断探索和努力,取得了一系列创新成果和技术应用:研制的TBM-SMART系统,通过围岩探测、设备感知、数据分析挖掘、参数决策等,实现智能施工,在30多台设备上搭载应用;研发的行业首个“大型掘进机关键部件及系统监测诊断系统(TOMD)”,是保障掘进机施工安全和效能的24小时全天候随身智能“体检医生”。
隧道掘进机智能化研发,也离不开科研机构的助力。中铁隧道局、中铁装备及郑州大学联合共建了隧道掘进机及智能运维全国重点实验室,成为隧道掘进机及智能建造领域的国家公共研究平台。平台自主成功研发出全国首套工序化应用的盾构智能掘进系统,集成了神经网络、预测算法、边缘反馈控制、应急熔断等技术,实现了复杂地质盾构掘进主动参数预测、隧道姿态调整控制、异常事件预警防控。
在深江铁路珠江口隧道,正在施工的“大湾区号”盾构机搭载中铁隧道局创新研发的八大智能体系,实现智能化施工。中铁隧道局集团负责人表示,未来,将通过与科研院所合作,大幅提升企业制造和施工智能化水平。
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新华社记者宋晨
在线实时调整飞行控制策略,火箭即使遇到“大风大浪”也能平稳飞行——
首次在国内运载火箭中成功应用的自适应增广控制技术,让5月7日成功发射的长征六号丙运载火箭更受关注。
记者注意到,不断迈向自主化、智能化,是火箭研发的趋势所在。
控制系统作为运载火箭的“大脑”和“神经中枢”,在火箭飞行过程中起着至关重要的作用。传统的火箭控制系统大都采用预先设定的固定控制参数。起飞后,火箭按照预先装好的飞行程序,在特定场景下进行“自动驾驶”,将载荷送往预定轨道。长征六号丙运载火箭的研制团队在原先控制系统的基础上,新增了自适应增广控制技术。这相当于给火箭在“自动驾驶”的基础上量身定做了一套“智能驾驶”系统。
“在实际飞行过程中,会遇到很多不可预测的情况。”中国航天科技集团八院火箭专家胡存明告诉记者,比如气象条件的变化,特别是高空风的变幻莫测,还有火箭结构的微小偏差等,这些都可能影响到火箭的飞行性能。将自适应增广控制技术应用于运载火箭,正是为了解决这一问题。
就好比一个刚拿到驾照的新手司机第一次开车上路,虽然教练已经将行驶途中可能会出现的情况以及处理措施都在课程中进行了教学,但实际开车过程中,总是会有意外情况的发生。
自适应增广控制技术,是将自适应控制和增广控制两项技术的优点相结合,兼具灵活与稳定,特别适用于具有复杂动态特性、难以精确建模或参数频繁变化的系统。胡存明介绍:“自适应控制能够在线辨识系统当前的状态,自动调整控制器参数以适应系统的动态特性变化,增广控制则是通过引入额外的控制环节,进一步增强传统PD控制的稳定性和抗干扰能力。”
火箭有了自适应增广控制技术的加持,就相当于汽车配置了一套“智能驾驶”系统,它可以根据传感器收集到的行驶数据,实时判断当前状态,并自动调整“方向盘”“油门”“刹车”等,以确保车辆安全地按照导航行驶。
特别是当各种不确定性意外出现的时候,火箭也能够灵活反应,采取措施。即使火箭本身发生故障,也能通过该项技术稳住“方向盘”,确保安全。
当下我国商业航天整体呈现出高密度发射需求,对运载火箭控制系统的适应性要求也更高。“智能驾驶”新模式,是用智能控制手段提高火箭飞行安全性、适应性的有益尝试,有助于让未来的火箭变得更加“聪明智慧”。