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鲁南高铁:精品是这样炼成的

时间:2019-10-29 16:45 来源:人民铁道网 作者:郑晓燕 周永胜

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  复兴号试验列车在鲁南高铁线上飞驰。本文图片均由周永胜提供
  
  鲁南高铁,一条纵横山东南部,承担起连接国家“八纵八横”高速铁路网的重要通道,经过三年的“磨砺”,2019年底,这条山东省铁路建设史上投资最大、线路最长、惠及人口最多,且被业界誉为“精品、智能、绿色、人文工程”的高速铁路,将比计划工期提前一年实现开通运营,它的建设优势在哪里?精品工程是怎样炼成的?
 
  创新,是最好的答案。
 
  敢为人先的“神级操作”
 
  若问我国最有名气的高铁是哪条,业内业外绝对是百喙如一:京沪高铁。
 
  全长1318公里的京沪高铁,是连接中国最重要的城市——北京与上海最快捷的陆上通道。
 
  纵贯北京天津上海市和冀鲁皖苏四省的京沪高速铁路,日均发送旅客超过30万人次,占全国高铁客运量约10%。
 
  曲阜东站,处于京沪高铁的中间位置,也就是它的“腰”。2017年1月,横贯山东省南部的鲁南高铁开工建设,这条被称为国家“八纵八横”高速铁路网重要连接通道的高铁线,将在这里与京沪高铁接轨,融入国家铁路网“大家庭”。
 
  在日均300余列高铁通过的京沪线上“大动干戈”,鲁南高铁路基施工紧邻既有线,高上1号特大桥需要跨越京沪运营线,数十根通信、信号电缆的迁改割接,新增设备安装、既有轨道设备移设等,都无异于在“太岁头上动土”,施工组织、技术要求十分“苛刻”。
 
  2017年6月,鲁南高铁曲阜东及相关工程拉开施工帷幕。出于高度信任,鲁南高铁公司把任务交给铁路既有线施工经验丰富的中铁十局。他们首先接受考验的将是在确保既有线运营绝对安全的前提下,完成高上1号特大桥在京沪高铁上的凌空跨越。
 
  高上1号特大桥位于曲阜市息陬镇境内,全长3.3公里,需在29-30号墩处跨越运营中的京沪高铁,与京沪高铁交叉角度为61°,主跨为88米转体连续梁,梁体与既有线最小距离仅6.2米。面对平均每3分钟就有一趟高铁列车通过的现状和按期开通运营要求,该连续梁已“如鲠在喉”,成为滞一处而阻全身的“病根儿”。
 
  连续梁转体施工是最优施工方案。在铁路桥梁施工技术日臻成熟的今天,连续梁转体施工工艺已不算是“高难动作”,仅鲁南高铁东段便已先后完成了永新特大桥上跨兖石铁路转体连续梁和跨越4条既有铁路的肖家庄特大桥双T构连续梁转体施工,然而,此转体非彼转体。“京沪京沪,切莫惊动”。
 
  跨越既有铁路施工的传统方法,是向铁路部门“要点”,也就是在既有线停止运营的几个小时间隙内,迅速完成想要完成的施工作业。然而,这种“零敲碎打”的有效施工时段,鲁南高铁的工期等不得。更重要的是,邻近运营中的京沪高铁施工,无论是挂篮法施工还是原位现浇施工,均需要大量的吊装作业,一旦发生杂物掉落或机械倾覆等意外情况,造成京沪高铁停运,后果不堪设想。
 
  经验都是积累出来的,没有人“第一个吃螃蟹”,经验又从何谈起。想前人没想过的“招”,干前人不敢干的事,才能解决这处“肠梗阻”。
 
  京沪高铁线路栅栏外,烈日炎炎的桥墩旁,建设、设计、施工和路局等各方专家潜心研究,各抒己见。“既然楼房能够整体搬迁,连续梁模板支架为什么不可以整体移动?”经过多次现场勘察和专家论证,“跨京沪高铁T形梁平移支架结合转体施工法”方案出炉。
 
  此方案的关键词在于“平移”二字。也就是将整个连续梁的支撑、模板及钢筋体系组成于既有线安全距离以外,然后采取整体顶推法移到桥墩位置,与已浇筑完成的连续梁零号块相接,并在“天窗”时间内完成梁体混凝土浇筑。此方案不仅可以与京沪高铁“抢”来大量时间,更重要的是能够确保既有线的安全。
 
  说着容易做起来难。为确保万无一失,他们把方案做到细致入微:模板整体顶推分2次进行,零号块两侧各顶推一次,单侧顶推长度35米,宽度16米,高度23米。共计6排钢管立柱。当钢筋绑扎完成,支撑体系验收合格后开始进行顶推作业施工。单侧35米长钢筋总量52吨,模板及支撑体系重量360吨,合计重量412吨,四氟乙烯滑动片启动时滑动摩擦系数为0.1。经计算,每根立柱需顶推力为7.12吨,采用20吨千斤顶进行顶推作业,千斤顶直接固定在钢轨上方,千斤顶尾部设置抱轨器,抱轨器直接抱钢轨。顶推过程中,监测千斤顶同步情况以及支撑体系在顶推过程中的变形情况。

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鲁南高铁跨京沪高铁连续梁整体模板顶推到位。
  
  顶推就位后,对整个支撑体系进行全方位检查,重点检查支撑体系的平面位置、标高以及所有焊口的开焊情况,及时进行支撑体系的焊接加强工作。复核梁体中心线以及标高,同时对顶推过程中模板及钢筋变形情况进行调整,支撑体系所有焊缝再次进行探伤,补强完成之后进行混凝土浇筑施工。
  
  万事具备,只欠东风。当整体模板及支撑结构都严格按照“平移”方案组立完成后,2019年3月22日上午10时,在众人瞩目下,这项被称为桥梁施工史上的“神级操作”开始上演。在6台千斤顶协同“作战”下,经过5昼夜的顽强顶进,梁体钢筋模板支撑体系终于走过22米的“艰难历程”,与主墩区域零号块“喜结连理”。
 
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鲁南高铁跨京沪高铁连续梁完成转体。
  
  2个月后,高上1号特大桥连续梁完成浇筑,开始最后一搏。2019年5月6日凌晨,重达4500余吨的“T”形梁体在专用设备的牵引下,开始向京沪高铁身边缓缓“贴近”。经过70分钟旋转,梁体准确就位,标志着鲁南高铁跨京沪高铁悬臂浇注连续梁圆满完成转体施工。
 
  “T形梁平移支架结合转体施工法”的工艺创新及应用,在确保跨越既有铁路运营线施工安全的前提下,比按正常工法施工节省工期4个月,不仅为鲁南高铁实现提前一年开通运营提供了保障,也为今后同类施工积累了宝贵经验。
 
  大显神通的“BIM技术”
 
  近年来,各行各业都在大力提倡“工匠精神”。
 
  工匠精神是什么呢? 工匠精神是指工匠对自己的产品精雕细琢,精益求精、追求完美的精神理念。工匠们喜欢不断雕琢自己的产品,不断改善自己的工艺,享受着产品在双手中升华的过程。工匠精神就是追求卓越的创造精神、精益求精的品质精神、用户至上的服务精神。
 
  时代在进步,科技在发展,人们传统观念中的“工匠”已得到升华,用先进的技术不断改善工艺工法,使产品达到完美和极致,这就是今天的“工匠精神”。在鲁南高铁建设中,通过对BIM技术的完善与应用,使“四电”工程真正达到“外修高颜值,内求超品质”的目标。
 
  那么,什么是BIM技术呢?
 
  BIM技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具,通过参数模型整合各种项目的相关信息,在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递,使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对,为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础,在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
 
  通俗些说,BIM就是建筑信息模型,是将平面的抽象图纸变为立体的、直观形象的三维模型,能够使施工人员对建成后的产品有一个直观的认识,从而作业思路更加明确清晰。施工人员只需根据BIM技术在虚拟空间设定好的位置进行设备安装、线缆敷设,提高施工效率。BIM技术还能够模拟施工过程,提前研判可能会出现的问题,并根据场地尺寸精准计算各类施工所需线材的长短,杜绝返工和浪费,对后期运营维护提供直观的参考。
 
  也就是说,如果把为高铁提供智力和动力支持的通信信号和供电所亭比作一个“美人儿”,那么BIM技术便是一个“基因编码器”,早在“她”出生之前,就已经设定好了样貌。在工程建设初期,信号工程利用 BIM技术优化室内设备布置及电缆走向、室外轨旁设备安装,并按BIM 模型实施,通过组织路局、专家验收,确定工艺标准,优化BIM模型,为现场实施提供技术支持,有效减少房建等各类接口问题。鲁南高铁在信号楼及整个通信、信号系统施工中,本着建维一体化的原则,通过BIM技术的应用,使种类繁杂的电线电缆排列有序,从细节上优化提升了布线工艺,使鲁南高铁后期维护更便捷。
 
  设备调试是通信工程建设过程中最为重要的一个环节。如果把前期的安装布线工艺标准视为展现外在美的“颜值”,那么设备调试成果则是不折不扣的“内在美”。鲁南高铁项目建设从开工伊始就十分重视施工质量的“外美内实”,始终把BIM技术的应用作为保证产品质量的重要依托,使被称为高铁“大脑”的通信、信号系统更加健康且充满智慧。
 
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鲁南高铁应用BIM技术让通信、信号工程外美内实。
  
  如果把通信、信号比作高铁指挥系统的“大脑”,那么,牵引变电所就可以比作供电系统的“心脏”。它是高铁动车组的动力来源,供电质量的优劣,直接影响着高速列车的取流,从而影响运行的平稳度。那么,铁路列车供电是如何保证列车运行的?高铁从地方供电系统接入的两路220千伏电源,经过主变压器后,以27.5千伏输出至列车上方接触网导线,经过列车受电弓供给列车动力系统。为保障供电系统的安全可靠,变电所采取双电力系统,相邻的两个变电站之间能够实现互相供电,并将变电所内4套变压设备分为主、备两组。当一路供电发生故障,微机备自投装置会在5秒内自动切换到备用变压设备,旅客基本上感觉不到速度的变化,为运营提供可靠供电。
 
  鲁南高铁BIM研究小组借鉴以往高铁施工经验,结合鲁南高铁供电工程特点,超前对鲁南高铁的牵引供电系统进行BIM技术建模,不断探索创新。在牵引变电所施工之前,就已将设计院的图纸转化为BIM模型,与参建各方及运营单位共同确定最终图纸,并通过供电段的电子化预验收;利用BIM模型加工安装设备、线缆所需要的各类零部件,使现场施工后的成果与BIM模型完全一致,首次真正做到BIM指导施工。同时注重在实践中不断细化完善,先后建立了鲁南1.0版本模型,2.0版本模型和3.0版本模型,运用于指导变电所、配电所利用BIM技术敷设电缆和安装施工,达到了电缆施工“高低压分离,避免交叉,一次敷设到位”的目的,实现了所亭功能完善、视觉美观的目标。
 
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应用BIM技术建设的鲁南高铁费县变电所。
  
  由于BIM技术为牵引变电所定制了“漂亮”的基因,人们走进鲁南高铁任何一座变电所,所看到的电缆夹层里上百根粗细不同的高低压电缆规整有序摆列。这每一根电缆就如人体的动静脉,连通着各台设备,保证变电所整体功能运行。如此繁杂的电缆能够有序美观的排列,高低压分开、无交叉敷设,是运用BIM技术的结果。BIM技术得到淋漓尽致的发挥,使鲁南高铁的“心脏”更健康、更加强大。
 
  BIM技术的应用,也为鲁南高铁信息化档案奠定了基础。“四电”工程基于BIM的信息化档案,包括设备及材料各类信息统计与查询、接触网一杆一档、电缆路径查询、设备安装技术交底、各类相关规范查询等功能。通过通信、信号、信息、电力、变电、接触网等各专业全线设施分部图,可具体查看所亭、接触网及轨旁设备具体信息,进而查询所亭内设备信息、电缆路径、电缆首末端连接端子等各类档案信息。
 
  BIM技术在鲁南高铁站房建设和跨越既有铁路桥梁方面也得到了广泛应用,为鲁南高铁建设精品智能工程提供了技术支持。
 
  无处不在的“二维码”
 
  走近鲁南高铁线路,会看到每根桥墩上都印有一个清晰的“二维码”。用手机微信扫一扫,桥墩的名称、桩号、施工安全负责人、技术员、质检员、墩台号、混凝土等级、墩柱高度、浇筑完成时间等信息便一目了然。这个“二维码”便是高铁桥梁墩柱的“身份证”,且具有唯一性和可追溯性。
 
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鲁南高铁每个桥墩都有自己的身份证:“二维码”。
  
  近年来,国家铁路集团公司大力倡导铁路建设信息化管理。鲁南高铁在项目建设中严格按照现代铁路建设的标准要求,将专业队伍、工装设备等施工资源和物资设备、预制构配件等信息纳入管理平台,促进信息化与机械化、专业化、工厂化的深度融合,并在项目管理实践中取得了成果。
 
  项目建设伊始,在试验室、拌合站建设的同时,就全面落实信息化管理机制。为获得监控试验数据,达到混凝土生产过程及质量追溯的目的,试验室、拌和站均安装了信息采集系统,实现了混凝土生产数据和试验数据的实时上传及混凝土生产的远程监控,并设有信息化系统初级、中级和高级报警预测,使混凝土生产质量稳定可靠。同时通过实施电子施工日志、检验批、围岩量测、路基沉降变形观测、预制梁场智能张拉等信息化管理,确保了工程调度指挥的及时性、科学性和高效性。
 
  在鲁南高铁项目建设整个过程中,各施工单位按照鲁南高铁信息化管理要求,紧密结合项目实际,把二维码这个“工具”应用到工程管理各个环节中,使其无所不在,无其不能,在施工质量、安全、进度控制方面发挥了重要作用。为加强入场人员管理,项目部在对进场人员进行安全质量培训后,对经过培训且考核合格的人员进行登记,并制作人员信息二维码,粘贴在本人的安全帽上,通过扫描二维码,即可查询该人是否经过安全培训考核及其他相关信息。在质量管理上,各项目部对进场原材料产品信息、原材料验收信息、材料检验信息、材料加工信息、质量检查信息、质量验收信息等利用二维码生成软件,并将二维码贴在对应的产品上,达到“一物一码”,材料样品、半成品,都有其产品身份证。
 
  施工过程中,单个模块从施工、质检到验收的所有信息都被记录在二维码下,只需到现场用装有扫描软件的智能手机或移动终端扫描仪扫一下二维码,便可及时准确地获得施工一线的第一手资料,并成为控制施工进度和施工安全的有力保障。施工、监理单位还把一些技术资料制作成二维码,便于职工学习阅读。二维码技术的运用,对提高工程质量、降低材料损耗和节约工程成本起到了事半功倍的作用。
 
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鲁南高铁施工过程中的每一道工序都有“二维码”。
  
  工程调度管理上的信息化应用,提高了管理效率。各级调度系统通过收集、整理、分析工程项目建设信息,及时、准确、真实的编制18类工程调度日报表,6类周报表;建立健全8类项目建设基础信息台帐,2类调度工作台帐,并结合整体施组节点盯控工程进度,对重难点工程进行进度管控,及时反映工程进度问题。同时通过信息平台数据收集、统计自动化,实现了平台共享、信息数据自动生成等功能,有效加强了工程进度管理。
 
  在铺轨施工中,为加强工程线安全管控,鲁南高铁调度中心安装了高铁运输调度安全管理系统。该系统具有列车定位、列车运行状态监控、远程调度、安全风险行为监控、机车接近报警等功能,实现了工程线调度管理信息化、智能化,使工程线管理信息传递更加迅速准确、施工监控更加实时有效、施工环境更加安全可控,为鲁南高铁日曲段实现第三个安全年提供了保障。     
 
  技术创新,在鲁南高铁如火如荼,并贯穿项目建设始终,成为创建精品工程的“助推器”,也为今后国内外铁路建设积累了宝贵经验。 

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标签:鲁南 高铁 创新 精品 编辑: 李志强