高新技术打造地铁工程“智慧工地”实现混凝土施工自动化

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混凝土自动喷淋养护系统、井下通信定位管理系统、可重复回填注浆系统……北京地铁6号线西延4标项目为实现地下暗挖的智能化管理，提高工程施工的质量与效率，结合工程实际情况，发挥全员智慧，全面开展技术创新，自主研发了多项科技成果，为工程节省349.2万余元。
温湿度自控助力混凝土“变强”
深入车站暗挖基坑，一排排雾化喷嘴不断向导洞顶部喷射水汽，随着仪器显示的时间为零，进水管阀门关闭，只见许许多多水珠挂满洞壁，这就是项目部自主研发的“地下工程高效节水型混凝土自动喷淋养护系统”。
“开启阀门后，水流就会经干管流入支管，并由雾化喷嘴喷出,对待养护混凝土结构进行养护。此时，时间继电器开始计时,传感器开始检测环境体系的温度和湿度，当时间继电器达到设定工作时间时，关闭信号就会发至自动控制阀，干管阀门便会关闭，停止养护。期间，如果温度高于设定上限或湿度低于设定下限时，继电器就会控制干管阀门开启，重新进行养护，如此往复直至养护结束。”北京建工地铁6号线西延4标段项目经理马晓辉将系统运行的方式娓娓道来。
该系统的一大亮点是可在24V安全电压下自动调节结构养护环境的温、湿度，使混凝土结构养护强度增长速率快，避免了温度应力产生的裂缝，提高了混凝土结构的耐久性，延长了使用寿命。以项目的西黄村车站施工为例，人工混凝土养护需配备专业养护人员6-8名，用水约9000吨。使用该技术后，养护用水量减少约8000吨，人工费节约87.5%，用水费用节约88.8%。
阿拉伯数字透露的“注浆智慧”
在暗挖隧道的导洞墙上，每隔一段距离就能看到标注的阿拉伯数字，这便是“可重复回填注浆系统”留下的标记。在隧道导洞的混凝土浇筑完成后，通过堵头上留有的标记，易于找到导管位置，实现重复注浆。
在地铁暗挖施工中，针对围岩变形或坍塌等问题，需要在隧道开挖后立即施作初期支护结构，再对初期支护内侧进行二次加固，组成复合式的永久性支护结构。受混凝土配比、拌制和浇筑温度等因素的影响，二次加固结构与初期支护结构之间存在空隙和混凝土不密实等现象，采用传统方法存在诸多风险，造成施工成本增加，影响施工质量。
为此，项目团队创新研发了“可重复回填注浆系统”,选用硬塑管或钢管等材质较硬、容易固定且不变形的注浆管，并在注浆系统设置止水环、两道单向止水阀和一个密封堵头，有效提高止水效果和防渗漏效果，具有简易、灵活等特点。同时，在注浆管末端设置单向止回吸盘，实现重复注浆,解决了传统注浆系统无法重复注浆的不足，提升注浆效果。
区间工程采用可重复回填注浆系统后，注浆管预埋数量大大减少，节省了工程成本80万元，而且该系统注浆可重复利用率高，若后期有渗漏水现象可继续使用该注浆导管通道进行注浆，减少堵漏时二次钻孔施工，有效提高了工程质量，提升了经济效益。
“千里眼顺风耳”智能上阵
“身处暗挖井下，眼观千里之外，耳闻万里之遥。”这是工人对项目井下通信定位管理系统的赞誉。在地铁施工管理中，常因无法实时与井下进行通信、对人员和设备位置定位，造成资源闲置浪费。通过多次研究实验，项目部管理人员设计了这种基于WiFi网络的管理系统。
从项目管理人员到地下施工工人，人人手中都持有统一配发的三防(防水、防尘、防震)WiFi手机和定位卡片，在架设的施工现场全覆盖WiFi网络下，可在手机上随时传送语音、图片、视频等数据，实现井上下的实时通信、井下图像数据的采集以及掌握人员与机械设备的实时地理位置。同时，井下安装有先进的无线广播设备，可通过室外公放设备和广播喇叭对井下进行广播。项目部还开发了各种面向管理人员的软件，可结合地图查看井下人员工作情况和工作历时轨迹;使用软件提供的视频、语音和广播功能对井下人员进行实时监督和管理等。从空间上、时间上全面准确掌握井下作业人员和机械设备的动态信息，实现施工组织最优化。
该系统的应用，缩短了各工序间耗时，较以往施工效率提高25%以上;节约了人员费用和设备开支，从运营上节约了成本，使资源利用达到最大化。该系统的开发及使用成本投入约35万元，目前减少管理费支出135万元，节约视频装置、洞内水电气、场地租赁、冬施物资等施工成本96万元，为项目节省成本196万元。真正实现了小投入、大产出，达到创效目的。