自动化减人、机械化换人、智能化无人！张靖皋长江大桥“智创”6项世界之最！

张靖皋长江大桥工程是目前在建的世界最大跨度悬索桥，拥有着6项世界之最以及6项世界首创，是“十四五”期间国家重点推进的过江通道项目，也是江苏省长江经济带综合立体交通运输走廊规划明确的过江通道重点实施项目，本项目承建其北航道桥北锚碇，为目前国内公路桥梁最大沉井基础。

 

通过在沉井周边及井孔内安装水位传感器，实时监测地下水位与井孔水位，在系统中可视化孪生、分析水位情况，实现不排水下沉阶段井孔补水指导工作，以及降排水下沉阶段地下水降水指导工作。首次降排水下沉阶段的泥面高程采取人工录入系统的方式。l在沉井周边设置GNSS基准点，监测与分析沉井周边土体的位移沉降，实现控制沉井下沉对周边建筑及土体影响的目的。

• 对取土设备采取智能化改造，智能化控制单点取土总深度、空气吸泥器作业点位、吸泥口与泥面相对高程，这三项控制要点；

• 操作人员通过集控室中预设了集中控制系统的集控台，来远程集中控制取土设备的取土作业，极大减少了现场工作人员的同时，有效的提高了吸泥取土的效率，杜绝经验主义。

• 集中控制系统设置单点位单次吸泥取土时间及单次吸泥深度；

• 单次吸泥到达设定深度或到达设计时间，智能取土设备自动控制吸泥管移动到下一个点位；

• 深度控制为主，时间控制为辅，当到达设计时间仍未满足深度要求，系统将发送信息提示给操作人员，提醒下一轮次重点关注此点位。

吸泥管自动下放“功效控制”

基于设定的“深度+时间”双控机制，在吸泥取土过程中所产生的吸泥时间及取土量等数据实时上传到沉井5D智能建造系统中，统计“功效分析”。

 

 

• 本项目沉井体量大，场地有限且钢筋绑扎工作量大，精度要求高，难以在现场进行钢筋绑扎作业；

  
  

• 在传统钢筋施工中，人员需求量大，自动化程度不高，工人操作水平直接影响钢筋加工质量，难以达到精细化、工厂化生产的目的。

解决方法

根据沉井结构特点，将沉井接高段的钢筋依据多种因素划分为不同的钢筋模块，以便实现模块化安装；  

 

定制设计钢筋模块化智能生产线，由劲性骨架及钢筋加工区、钢筋网片及劲性骨架焊接区以及拉结筋安装区及出厂运输区组成，实现钢筋自动下料、自动布筋、智能组拼、自动焊接，钢筋骨架一体化成型。    

   

   

• 根据沉井钢筋工程特点设计钢筋模块的划分；      

  
       
• 基于BIM技术正向设计由PLC控制器组成的钢筋模块化智能生产线；      

  
  

• 钢筋模块化智能生产线的设计及建设期间，邀请专家及东南大学、长沙理工博士研究生团队现场指导，可行性验算。      

  
       

       

   

取得效益

   

模块化钢筋加工、组装一体成型有效提高生产效率，成品精度满足工业级装配要求，钢筋模块制造、组装过程全自动化，适应工厂化生产需求，进一步实现“机械化换人、自动化减人、智能化无人”。    

   

   

   

• 本项目混凝土体量大，传统的拌合站用料管理方式，管理者难以精确的把控原材料的消耗，在混凝土加工过程中容易造成原材料的浪费；
  
  

• 传统的粉料盘点只能定期进行且需要攀爬敲打料罐，传统的砂石料库存盘点也只是肉眼“估堆”的落后方式，缺乏有效的量差控制手段。

 

 
 

 
 

• 以现场的生产数据为基础，使用智能化技术实时、精准核算每一个施工部位的混凝土量差、节超，提供混凝土材料溯源、数量纠偏提供依据；

• 优化配合比，提高混凝土的生产效率和生产质量，减少混凝土材料浪费，降低成本支出，提高混凝土生产管理水平；

• 在取得显著的经济社会效益的同时，形成中交一公局自有的拌合站数字化产品，加速复制推广。 

 

• 采用三维激光扫描技术，建立高精度三维点云模型，在模型上对钢壳节段进行三维切片和拟合分析，对钢壳节段的长、宽、高、平整度、垂直度等信息与设计理论参数进行对比，指导厂内钢壳加工； 
  
  
• 将点云模型在模型空间按节段纵横轴线及标高进行虚拟预拼装，进行拟合微调，现场安装时按照虚拟预拼装结果进行节段的安装匹配，保证钢壳节段的安装精度。

  
  

  

沉井钢壳内部设有36个井孔，由25种类型的79个节段组成，节段多为十字形节段、T形节段和L形节段，节段接头较多，为实现每个接头都进行预拼装检验整体效果，应用了三维扫描虚拟预拼装技术。

 

 

 

沉井钢壳从单个节段成品检测、沉井钢壳虚拟预拼装检测、节段现场扫描复核检测等多个方面对钢壳进行三维扫描，于三维点云软件中进行与设计模型、设定坐标位置的比对，发现钢壳制造与拼装过程中的误差，及时纠正最终将钢壳的最大拼装误差控制在6mm以内。

超大型沉井基础受尺寸巨大、地质条件复杂等因素影响，在施工阶段具有较高的安全及质量风险，通过智能建造技术表明，深入实施“自动化减人、机械化换人、智能化无人”，实现了智能建造与安全生产、高质量施工深度融合。形成了一套具备智能实时感知结构状态与响应、实时参数识别、分析评估及分级预警等功能的系统，指导了沉井施工过程、提高了沉井施工质量、降低了沉井施工风险，有效保证项目施工工期顺利可控。

在后续工程施工过程中，会针对项目工程应用，进一步开展新型数智化技术的研发应用，及时总结等各方面的经验，完善各种管理制度，加强数智化技术与技术、质量、生产等各方面工作的协调，以开拓创新、不断进取为目标，进一步提高项目管理水平及产品质量，高质量完成张靖皋长江大桥锚碇沉井工程施工任务。