[分享]深中通道的智能建造体系创建

深中通道是世界级的集“桥-岛-隧-水下枢纽互通”于一体的超大型跨海交通集群工程。项目建设条件复杂、工程规模宏大、综合技术难度非常高。

为适应项目建设面临的挑战，贯彻国家“科技强国、质量强国、交通强国”战略，实现深中通道高质量建设，迫切需要结合当前信息技术、互联网技术的发展，进行跨海工程建设技术的产业升级。

1.国家战略要求

2015年，国家提出《中国制造2025》发展战略，提出以提质增效为中心，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，促进产业转型升级；十九大报告提出建设“交通强国、质量强国、制造强国、科技强国”战略，实现高质量发展；同时，新一轮科技革命和产业变革蓄势待发，互联网、云计算、大数据、智能制造等新技术方兴未艾。

2.行业需求

当前，我国跨海通道建设技术虽已取得较大进步，建成了以“大型化、标准化、工厂化、装配化”为主要特征的港珠澳大桥跨海集群工程，但是也面临交通行业与工业化、信息技术如何深度融合，集群工程智能建造技术与装备等问题，迫切需要依托国家重大跨海通道工程，在“工业化、智能化”等现代工程技术领域实现精准突破，从而提升我国跨海集群工程的智能建造水平。

3.项目需求

深中通道沉管隧道为世界最长、最宽的钢壳混凝土沉管隧道，传统钢结构制造技术难以适应项目钢壳沉管规模大、构造复杂、厚板焊接难度大、制造精度要求高、工效要求高等特点，迫切要求产业升级。

项目钢箱梁主梁长度超过10km，桥面面积超过40万m2，桥梁用钢量约27万吨。而正交异性钢桥面板疲劳耐久性依然是世界性难题。为保障项目服务质量及结构安全，迫切需要从钢结构制造设备和工艺进行创新，逐步根除钢桥面板特殊构造带来的焊接接头初始缺陷。

单个钢壳管节自密实混凝土方量达2.8万m3，对自密实混凝土工作性能、体积稳定性、浇筑工艺及速度控制要求非常高，脱空控制严格（≤5mm），环境温度敏感性高。传统混凝土浇筑工艺难以适应钢壳沉管隧道自密实混凝土浇筑需求，对混凝土的浇筑工艺和浇筑装备提出了升级要求。

受建设条件制约，本项目沉管施工面临：长距离超大体量沉管管节浮运、大横流条件下沿基槽长距离横拖、复杂水文泥沙条件下管节深水沉放对接精度控制等系列技术难题。传统的沉管浮运安装方法难以适应本项目需求，对管节浮运安装装备及工艺提出了非常高的要求。

以项目需求为导向，以“两化融合”（工业化、信息化）为基础，以《中国制造2025》为契机，以提质增效为中心，大力推行智慧建造，策划了本项目智能建造体系规划。具体包括：钢壳智能制造、钢箱梁智能制造、钢壳混凝土智能浇筑、智慧梁场、智慧安装、智慧工地6个部分。

1.钢壳智能制造。以互联网+BIM技术+智能机器人为抓手，深度推动造船行业与交通行业深度融合（军民融合），研发钢壳小节段车间智能制造、中节段数字化搭载、大节段自动化总拼生产线。其中小节段车间智能制造是核心，研发“四线一系统”智能制造生产线。具体包括板材/型材智能切割生产线、片体智能焊接生产线、块体智能焊接生产线、智能涂装生产线、车间制造执行过程的信息化管控系统。从而实现钢壳智能制造，提升钢壳结构制造品质及工效，促进我国交通行业与造船业技术提升，打造国家南方现代化造船基地，提高国家战略储备能力。

图1 8万吨钢壳沉管移动轨道及移模小车

2.钢箱梁智能制造。围绕克服正交异性钢桥面板焊接接头初始缺陷、提升正交异性钢桥面板疲劳性能主要目标，推行BIM技术、移动互联网、智能焊接机器人等技术，在制造生产线中实施应用，构建钢箱梁智能制造生产线。具体为“四线一系统”，包括板材、型材智能切割下料生产线、板单元智能焊接生产线、节段梁智能化总拼焊接生产线、智能涂装生产线和智能制造MES管控系统。智能制造生产线着力解决正交异性钢桥面焊接接头初始缺陷问题，提高耐久性。主要为：提出新型U肋和顶板焊接接头细节构造，开发U肋和顶板的全熔透焊接技术，实现焊缝全熔透、无缺陷、可检测，消除初始缺陷；采用高精度激光切割技术，以确保横隔板弧形缺口切割面光滑，减少应力集中现象；研发横隔板与U肋双机器人热熔包脚焊接技术，以消除该部位的焊接初始缺陷。通过智能制造工艺提升正交异性钢桥面板疲劳耐久性。

图2 片体智能焊接机器人

图3 钢箱梁U肋与顶板双面全熔透焊接接头

3.钢壳混凝土沉管自密实混凝土智能浇筑。为保障自密实混凝土浇筑质量，研发自密实混凝土浇筑设备，开发智能浇筑控制系统。一是研发智能化浇筑监测装备和智能浇筑小车，通过传感器（温度传感器、定位仪、混凝土液面测距仪等）、智能浇筑小车，可实现混凝土自动布料、自动浇筑、浇筑速度控制；二是基于BIM、智能传感和物联网技术，研发涵盖混凝土生产、运输、浇筑、检测的钢壳沉管混凝土浇筑全过程智能化、信息化管理系统，利用大数据辅助决策，实现沉管预制各环节任务智能分配、实时监控记录以及施工缺陷快速定位、自动生成报表的优质、高效、智能化、精细化管理，提升混凝土浇筑品质。

图4 钢壳沉管混凝土智能浇筑控制系统

图5 可自动寻位、自动控制浇筑速度的钢壳沉管智能浇筑小车

4.钢壳沉管管节智慧安装。结合项目需求，研发沉管运输安装一体船及沉管沉放智能控制系统，实现智慧安装。一体船具有接沉管出坞、带沉管自航到施工水域进行自动定位安装等功能，综合沉放驳及动力船的特点。具有航迹线控制、自航速度快、抵抗横流、减少航道通航影响、可实现应急回拖、施工风险可控、管节结构适应性强等优点，提升长距离管节浮运施工安全保障能力，并大幅提升浮运安装工效。

5.打造预制梁智慧梁场。研发“六线一系统”的智慧预制梁场生产线。具体包括：混凝土智能搅拌生产线、钢筋自动化数控加工生产线、液压模板自动控制系统、智能布料、浇筑及振捣系统、预应力智能张拉及压浆系统、智能化喷淋养护系统、集成控制系统。通过生产线设备智能化、工序卡控智能化、施工管理精细化，提升预制梁的品质及工效，实现桥梁建造向工业化生产转型，促进我国交通行业技术水平及装备水平提升，提高国家竞争力。

图6 预应力混凝土箱梁混凝土浇筑自动布料

图7 智能喷砂

图8 自动喷淋养护

图9 自动振捣

6.建设基于BIM+移动互联网的智慧工地，实现数据共享及工作协同。

探索“互联网+交通基础设施现代管理理念”发展新思路，推进大数据与项目管理系统深度融合，建立以BIM技术为基础的项目管理平台，逐步实现工程全寿命周期关键信息的互联共享，以及参建各方工作协同；推行“智慧工地”建设，积极推广智慧工卡、一机一码、工艺监测、安全预警、隐蔽工程数据采集、远程视频监控等设施设备，在施工管理中的集成应用，实现项目建设全过程、全方位管控，提升项目管理信息化水平，推动现代工程管理水平及工程品质的提升。

作为粤港澳大湾区的核心交通枢纽工程，深中通道与刚刚建成通车的港珠澳大桥一样，每座超级工程的建设，不仅是我国改革开放后综合国力提高的体现，也有着无数亟待征服的“技术高地”。值得期待的是，深中通道项目凝聚了行业内最顶尖的建设团队和专家智慧，从实际需求出发，坚持科技创新，系统、全面地推行智能建造，必定能引领中国的交通基础设施建设水平再上新台阶。