文/圖 安徽交控集團建設(shè)管理有限公司 秦連飛

全長134公里的安徽合肥至樅陽高速公路（以下簡稱“合樅高速”），是國家高速公路網(wǎng)G0321德上高速的重要組成部分，也是安徽省“五縱十橫”高速公路網(wǎng)中“縱三”高速公路的重要路段。項目聚焦工業(yè)化智能建造，在工業(yè)化設(shè)計、自動化生產(chǎn)、智能化管控方面開展科技創(chuàng)新和示范應(yīng)用，實現(xiàn)了橋梁所有上下部構(gòu)造的工業(yè)化，為高速公路工業(yè)化智慧建造探索出了新路徑。今年6月28日，33.2公里的合樅高速呂亭南樞紐至樅陽北段正式通車，剩余百公里項目路段將于年內(nèi)建成。屆時，合樅高速將縮短合肥至皖南地區(qū)的路程，舒城縣也將實現(xiàn)15分鐘通達高速公路的目標，對支撐國家長江經(jīng)濟帶發(fā)展戰(zhàn)略，推進皖江城市帶和合肥經(jīng)濟區(qū)發(fā)展，鞏固脫貧攻堅成果，完善國家和區(qū)域高速公路網(wǎng)具有重要意義。

合樅高速桐城預(yù)制廠內(nèi)景

創(chuàng)新是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的第一動力。作為交通運輸部高速公路工業(yè)化智能建造技術(shù)科技示范工程、第一批公路BIM技術(shù)應(yīng)用示范項目及平安百年品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項目，合樅高速創(chuàng)新使用了新一代“BIM+智慧工地”信息化施工管控技術(shù)，圍繞橋涵結(jié)構(gòu)物工業(yè)化設(shè)計、預(yù)制構(gòu)件自動化智能制造和基于BIM的項目建設(shè)智慧管控等方面，系統(tǒng)開展綜合創(chuàng)新和示范應(yīng)用，形成了一套高速公路工業(yè)化智能建造可復(fù)制、可推廣的技術(shù)成果，節(jié)省永久性占地28萬平方米，提升工廠化預(yù)制工效50%、裝配化安裝工效30%，為高速公路工業(yè)化智能建造探索出了一條新的路徑。

生產(chǎn)省時 管理省力

今年初，在合樅高速桐城預(yù)制廠的偌大廠房內(nèi)，一片T梁正在進行著它的智慧之旅。

工人們正在T梁胎膜上綁扎鋼筋，排列在廠房兩邊的數(shù)控彎箍機“咔嚓、咔嚓”地從“嘴巴”里向外吐著鋼筋構(gòu)件。工人取走構(gòu)件并一一擺放在“貨架”上——這里像極了一個鋼筋構(gòu)件超市，不同構(gòu)件被分門別類、碼放整齊。此時，一臺臺機器人焊接機也在各自“聚精會神”地干著活，“嗤嗤”的電焊聲不絕于耳，匯入忙碌而有序的勞動音符里。

“起！”胎架綁好鋼筋后，隨著操作手老陳的一聲令下，鋼筋臺架被吊放在胎模內(nèi)，“咕嚕、咕?！甭曈蛇h及近，一個裝載著混凝土的魚雷罐沿著懸空鋼軌，準確地停在了胎模上方。隨著工人們將混凝土注入到胎模內(nèi)并完成振搗等一系列工序，預(yù)制好的T梁又被頂推到蒸汽養(yǎng)生車間內(nèi)，“得嘞，你在這修養(yǎng)幾天吧，下一個！”

當老陳和工友們在鋼筋加工車間流水線上工作時，鋼筋實時生產(chǎn)和測量的數(shù)據(jù)就被同步匯聚到了合樅BIM（建筑信息模型）管理平臺上。

“實時產(chǎn)生數(shù)據(jù)匯至數(shù)據(jù)中心，可以使各個應(yīng)用之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，同時平臺還可將關(guān)鍵指標、數(shù)據(jù)及分析結(jié)果集中呈現(xiàn)給項目管理者，一旦平臺識別到問題即刻預(yù)警，從而實現(xiàn)管理者對施工現(xiàn)場的數(shù)字化、在線化、智能化管理。”合樅項目辦總工程師朱玉介紹說。

在預(yù)制標桐城分廠輕型T梁生產(chǎn)線上，T梁生產(chǎn)在“原材-拌和-布料-振搗-蒸養(yǎng)-張拉-壓漿-梁體激光三維掃描-噴淋-梁板存放”等生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，能夠被自動應(yīng)用到質(zhì)檢資料表格中，一改傳統(tǒng)人工手填紙質(zhì)版資料的現(xiàn)狀，做到數(shù)據(jù)真實、節(jié)約人工成本。

經(jīng)測算，相較于傳統(tǒng)施工工藝，板式預(yù)制構(gòu)件自動化流水生產(chǎn)線產(chǎn)能不低于每天64片，工效提升了50%；10條梁式構(gòu)件自動生產(chǎn)線實現(xiàn)了從混凝土拌和、運輸、布料、振搗等工序的被動操作向自動控制的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)能不低于每天8片，工效提升了40%。

從事工程管理工作40多年的安徽交通控股集團有限公司副總工程師，安徽省合樅高速公路有限責任公司黨支部書記、董事長鄭建中參與見證了安徽高速公路建設(shè)從無到有、從弱變強的發(fā)展歷程，他說：“隨著當前信息技術(shù)、工程建造工藝的快速發(fā)展，我們也必須在工程管控手段上與時俱進，探索出一條信息化、高效管控模式，這與交通運輸部賦予合樅高速全壽命周期BIM示范的要求是不謀而合的?！?/p>

合樅高速孔成河大橋

在合樅B I M 大數(shù)據(jù)管理平臺上，由20萬個模型構(gòu)件、1000多萬組數(shù)據(jù)信息量建立形成了合樅高速134公里的三維模型?！斑@是什么概念呢？就是在虛擬網(wǎng)絡(luò)中建造了一條合樅高速，每一個構(gòu)件、每一處涵洞、每一條管線都有編號，清晰可查。”朱玉介紹，將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于施工現(xiàn)場、施工車輛及手持終端等智能設(shè)施、設(shè)備上，就把施工的虛擬現(xiàn)實聯(lián)系起來了，現(xiàn)場施工的每一步、生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件等信息都會和平臺信息對應(yīng)起來，使施工進度、質(zhì)量安全一目了然。

合樅項目將BIM技術(shù)與智慧工地技術(shù)有機融合，BIM協(xié)同管理平臺作為項目建設(shè)的“大腦”，是參建各方在公路建設(shè)期進行協(xié)同工作的主平臺；智慧工地平臺作為工程建設(shè)的“觸覺系統(tǒng)”和“執(zhí)行系統(tǒng)”，承擔工程建設(shè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)感知與執(zhí)行的任務(wù)。

通過BIM協(xié)同管理平臺與智慧工地平臺的有機融合，使信息流的“感知-分析-決策-執(zhí)行”實現(xiàn)串聯(lián)，從而達到縮短決策周期、實現(xiàn)智能管理的目標。“如果說工廠化推動了農(nóng)民工向產(chǎn)業(yè)工人的過渡，那么‘大數(shù)據(jù)+智慧工地’應(yīng)用就是助推工程管控模式由傳統(tǒng)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變。”鄭建中說。

創(chuàng)新驅(qū)動 資源集約

借助于智慧管控，合樅高速項目致力于“全線零現(xiàn)澆”建造理念，通過標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、一體化安裝，形成了裝配式通道、樁板式路基、輕型T梁、鋼板組合梁、窄鋼箱組合梁、模塊組合斜拉橋等系列產(chǎn)品，涵蓋了5米至500米跨徑箱梁的工業(yè)化建造技術(shù)，全線近40公里的各類結(jié)構(gòu)物，100%實現(xiàn)工業(yè)化。

首創(chuàng)常規(guī)跨徑新結(jié)構(gòu)

合樅高速共設(shè)68座全線裝配式下部結(jié)構(gòu)橋梁，占全線橋梁的82%。針對該特點，項目辦首創(chuàng)常規(guī)跨徑新結(jié)構(gòu)——由裝配式下部結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力管樁組合而成的帶插槽結(jié)構(gòu)，具有構(gòu)件標準化、工廠化，結(jié)構(gòu)高強化、輕型化，安裝便利化的特點，綜合效益顯著。

相較于中小跨徑橋梁多采用混凝土箱梁和密肋T梁等結(jié)構(gòu)形式，項目方開發(fā)應(yīng)用了一種鋼板組合梁，創(chuàng)新性提出了等截面簡支-鋼橋面連續(xù)輕型T梁結(jié)構(gòu)，其中鋼梁構(gòu)件與橋面板及輕型T梁均采用工廠化預(yù)制、裝配化施工。

合樅高速沿線耕地多，取土困難。對此，項目方創(chuàng)新采用樁板式結(jié)構(gòu)道路，與高速公路填土路基相比，樁板式結(jié)構(gòu)道路節(jié)約用地約每公里4萬平方米，全線13公里采用樁板式路基結(jié)構(gòu)，僅此一項，節(jié)省永久性占地28萬平方米。

創(chuàng)新小跨徑結(jié)構(gòu)建造方法

傳統(tǒng)公路通道存在結(jié)構(gòu)承載能力差、施工工期長、成本高、質(zhì)量控制難、結(jié)構(gòu)與路堤施工相互干擾等問題，同時在嚴重缺土且對耕地占用規(guī)模較大路段，借方困難問題也很突出。為了解決這些問題，項目方采用通用四構(gòu)件分塊模式，在工廠集中化預(yù)制，現(xiàn)場逐塊分段裝配，進一步縮短工期，壓縮成本。在解決借方困難問題上，項目方也有妙招——以樁板式結(jié)構(gòu)道路替代填土路基，可大幅減少路基占地和取土場占地。

首創(chuàng)模塊化斜拉橋工業(yè)化技術(shù)

作為合樅高速的控制性工程，孔城河特大橋主橋為不對稱柱式獨塔-大懸臂脊骨梁斜拉橋，主跨采用鋼結(jié)構(gòu)，邊跨采用鋼混組合結(jié)構(gòu)，主梁和塔柱均采用模塊化節(jié)段拼裝施工方式。

模塊化斜拉橋結(jié)構(gòu)應(yīng)用，在滿足工業(yè)化建造需求的基礎(chǔ)上，能夠取得很好的經(jīng)濟效益，解決了常規(guī)斜拉橋無法工業(yè)化生產(chǎn)、施工控制難度高等問題，填補了大型橋梁裝配化技術(shù)的空白。

合樅高速預(yù)制工廠

通過對工業(yè)化建造系列技術(shù)的綜合應(yīng)用，項目共計節(jié)約水泥16.1萬噸、水13.9萬立方米、砂石61萬噸、鋼材3.9萬噸，節(jié)省永久性占地28萬平方米。同時，為了配合工廠化生產(chǎn)，項目方還研發(fā)了一系列一體化安裝配套設(shè)備，極大提高了制造、安裝、檢測的效率和精度。

為適應(yīng)工業(yè)化建造產(chǎn)品在山區(qū)高速公路中的推廣使用，并符合橋梁立柱、蓋梁、梁板一體化安裝架設(shè)的施工工藝要求，項目辦在現(xiàn)有架橋機設(shè)備基礎(chǔ)上改進和完善，開發(fā)出了適合鋼板組合梁橋和輕型T梁橋的橋梁上下部構(gòu)造一體化施工裝備及施工技術(shù)。這些裝備不僅解決了墩身安裝、蓋梁安裝與預(yù)制梁板安裝功效不匹配的問題，相較于傳統(tǒng)施工工藝，工效還提高了30%。

示范引領(lǐng) 應(yīng)用推廣

作為交通運輸部高速公路工業(yè)化智能建造技術(shù)科技示范工程，合樅高速在建設(shè)過程中所積累的工業(yè)化智能建造經(jīng)驗，正在被全行業(yè)共享。

項目方與全國多地相關(guān)單位、專家代表就工業(yè)化智能建造技術(shù)開展了多達上百次的交流研討及現(xiàn)場觀摩，同時舉辦了“第三屆橋梁工程創(chuàng)新技術(shù)論壇暨新基建背景下智能橋梁建造技術(shù)交流大會”“2021數(shù)字化轉(zhuǎn)型及應(yīng)用技術(shù)論壇暨交通BIM協(xié)同創(chuàng)新共同體年會”等兩次行業(yè)級技術(shù)交流會，以及兩次省級技術(shù)交流會。除此之外，項目方還通過科研成果向全行業(yè)推介實踐經(jīng)驗。

為支持科技示范工程應(yīng)用，項目方先后開展12項科研任務(wù)，其中一項入選2021年省級科技重大專項項目，兩項入選交通運輸部重點科技項目清單，兩項入選安徽省重點科技項目清單。同時，項目方還形成一系列可推廣的標準及指南，包括：BIM技術(shù)應(yīng)用、工業(yè)化建造標準規(guī)范5項；樁板式結(jié)構(gòu)道路施工、橋梁梁板構(gòu)件的自動化生產(chǎn)等省部級工法兩項；橋梁梁板構(gòu)件流水線、模塊化組合結(jié)構(gòu)斜拉橋設(shè)計施工、上下部構(gòu)造一體化施工技術(shù)指南5項。

未來，合樅高速的示范引領(lǐng)效應(yīng)還將持續(xù)釋放，項目辦對于提升公路建設(shè)技術(shù)水平、貫徹全壽命周期理念、構(gòu)建成套的公路工程工業(yè)化智能建造技術(shù)體系將發(fā)揮積極意義。