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目 录
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科技创新助力我国隧道技术装备领先世界
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中铁十一局4项科技成果被认定为国际领先!
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中铁二十三局1项科技成果达到国际领先水平
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中铁建电气化局1项科技成果达到国际领先水平
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“复杂环境大型地铁换乘站近接施工关键技术”达国际领先水平
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“城市轨道交通装配式连续梁产业化关键技术”达国际先进水平
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中铁建电气化局3项工法关键技术达到国内领先水平
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中铁二十二局五公司再获1件发明专利授权
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铁四院代表中国联合主导的一项国际标准正式发布
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湿热地区路堤拼接沉降控制关键技术取得突破
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我国最深水下隧道成功穿越海底断裂带
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智慧高铁多跨简支拱型钢桁梁桥梁监测技术推动领域革新
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世界最大跨度公铁两用斜拉桥正式合龙
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大桥上的“科技范儿”
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把脉问诊让工程不再“看病难”
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自密实混凝土为深中通道锻造坚实“肌肉”
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时速600公里常导高速磁浮建造取得新突破
1. 科技创新助力我国隧道技术装备领先世界
隧道及地下工程是基础设施建设的重要领域。近年来,依靠科技创新,我国隧道技术装备实现从“跟跑”到“领跑”的跨越,形成辐射全球的完整产业链。
世界最长海底高铁隧道、甬舟高铁控制性工程——金塘海底隧道目前正在双向掘进。由我国自主研制的“甬舟号”和“定海号”两台盾构机将在海中穿越高水压地段及多种复杂地层后,在海面下约78米实现精准对接。
最新数据显示,十年来,我国累计新增运营隧道超过3.88万公里,成为世界上隧道发展速度最快的国家。目前,我国已建成铁路隧道和公路隧道超过5万公里,其中10公里以上的特长隧道2050座,也成为世界上隧道数量最多、建设规模最大的国家。
从手工开挖到智能建造,我国隧道建设攻克了诸多技术难题,建成了港珠澳大桥海底隧道、深中通道等世界级的标杆工程,在水下沉管隧道、盾构隧道、超长隧道建设等方面跻身世界前列。如今,新一代信息技术正在引领隧道建造向数字化、智能化加速迈进。
技术创新带动装备升级。目前,中国隧道掘进机占全球市场份额约70%,上下游企业达到千余家,产销量连续六年居世界第一,产品出口到30多个国家和地区,迈入世界掘进机品牌第一方阵。
央视网
2. 中铁十一局4项科技成果被认定为国际领先!
近日,在中国铁建组织召开的科技成果评价会上,由中铁十一局主持研发的“齿轮齿轨式不平衡转体斜拉桥施工关键技术”等4项课题成果,被专家组认定为国际领先水平。
一公司研发的两项成果全部取得国际领先水平。其中“齿轮齿轨式不平衡转体斜拉桥施工关键技术”依托跨襄阳北编组站大桥开展研发,研究成果提升了桥梁转体稳定性,缩短了转体时间,实现了转体精准控制,解决了复杂条件下桥梁转体悬拼难题。成果出版专著1部、授权专利26项、形成省部级工法4项、发表论文16篇、获得BIM奖10项;“高速铁路大跨度无砟轨道钢-混凝土部分斜拉桥施工关键技术”,依托南玉铁路六景郁江特大桥,创新了高速铁路钢混部分斜拉桥结构设计技术,研发了世界首台千吨级悬臂造桥机等,研究成果解决了大跨度钢混部分斜拉桥的建造难题。成果出版专著1部、授权专利50项、形成省部级工法7项、发表论文9篇。上述两项成果取得了显著的经济和社会效益。
三公司研发的成果首创了贝氏体滑轨无缝线路施工关键技术、贝氏体钢轨固定闪光焊接工艺,研发了一种超高精度测量调校控制技术,解决了极端环境下超高精度贝氏体滑轨施工难题。成果授权专利29项、形成省部级工法2项、发表论文5篇。
四公司研发的成果创新了复杂地质环境隧道施工安全风险辨识评估方法,首创了软弱围岩隧道全断面机械化快速成环施工技术,研究成果解决了复杂地质环境下隧道智能化建造难题。成果出版专著2部、授权专利75项、软件著作权8项、形成省部级工法4项、发表论文12篇、发布国铁集团标准1项、地方标准2项;成果在贵南、郑万、杭温、眉太等多座铁路、公路隧道中得到成功推广应用,经济与社会效益显著。
未来,中铁十一局将继续坚持创新在企业发展中的核心地位,通过科技创新推动企业高质量发展,催生新发展动能。
中国铁建
3. 中铁二十三局1项科技成果达到国际领先水平
近日,由中铁二十三局三公司研发的《大流速山区河流大跨度连续刚构桥建造关键技术》参加了由中国铁建组织的科技成果评价会,专家组通过听取项目组汇报、查阅资料、质疑答辩,经审议,一致认定该项成果具有较高的推广应用价值,达到国际领先水平。
《大流速山区河流大跨度连续刚构桥建造关键技术》针对桥位处河床地质为巨粒石堆积体和裸岩、汛期泄洪流速达10米/秒等复杂水文地质条件下,钢栈桥和钢围堰施工难度极大、工期紧、安全风险高等难题,研发了急流、裸露斜岩条件下可调节抱箍导管架定位装置,采用了钢管桩跟进与锚固桩相结合的方式,形成了复杂水文地质条件下钢栈桥快速施工关键技术,解决了泄洪度汛难题;研发了深水急流锁扣钢管桩围堰与钻孔平台相结合的建造技术,采用了先混凝土封底后桩基施工工艺,解决了裸露斜岩钢护筒定位、钻孔漏浆、围堰度汛的难题;研究了密实骨架堆积法C60机制砂混凝土配比设计及外加剂复配的综合技术,实现了机制砂配制高性能混凝土经时高工作性和高流动性、耐久性。
该成果获得授权专利8项,其中发明专利1项、实用新型专利7项;受理发明专利1项;国家标准1项;获得省级工法1项、企业级工法3项;发表论文10篇,其中北大核心论文3篇。成果取得了显著的社会、经济和环保效益,具有较高的推广价值。
中国铁建
4. 中铁建电气化局1项科技成果达到国际领先水平
近日,由中铁建电气化局二公司和浙江大学共同研发的《接触网隧道吊柱智能化安装关键技术及装备研制》参加了由中国铁建组织的科技成果评审会,专家组通过听取项目组汇报、查阅资料、质疑答辩后,经过认真审议,一致认定该项成果具有良好的推广应用价值,达到国际领先水平。
针对隧道吊柱安装过程中需用人手多、效率低下、存在较大的隐患等问题,研发一种接触网上部结构智能安装装置,实现隧道吊柱智能起吊、安装、调平、参数检测。利用动态视觉引导技术,对吊柱安装位置进行精准定位;研发一种重载机械臂,实现隧道内吊柱的自动安装;利用磁吸技术对调平垫片进行自动安装,实现了吊柱的自动调平安装和参数检测。
接触网隧道吊柱智能化安装设备的成功实践及应用,为接触网智能建造施工取得了宝贵的建设经验,填补了国内此种工作状况下利用智能化设备施工的空白。同时,大大减少了人力、物力的投入,提高了经济效益,技术成果显著超前。有利于构建国内完整的接触网隧道吊柱智能化安装设备的产业链,推动国内智能化建造水平快速健康发展,为我国高速铁路建设走出国门又增添一张靓丽名片。
中国铁建
5. “复杂环境大型地铁换乘站近接施工关键技术”达国际领先水平
随着我国城市轨道交通工程的持续深入发展,各大城市纷纷涌现出数量庞大的换乘节点,其中涵盖一线多换乘站和一站多线路换乘等多种类型。此类换乘节点的施工环境复杂多变,特别是涉及一站多线换乘节点时,其基坑工程、盾构工程以及换乘通道等施工环节往往会对既有结构产生叠加影响,进而对既有结构的运行安全构成潜在威胁,换乘节点施工风险日益凸显。
为解决新建车站深基坑施工对既有车站产生非对称受力影响的问题,降低富水软土地层盾构下穿既有车站时的扰动效应,以及减小新建车站接口位置(包括附属设施、换乘通道盾构井等)及自身防渗漏率,地下工程建设者致力于技术突破和创新。
中铁十八局通过科学的构想-验证-改进-总结提升的研究思路,综合运用理论分析、数值模拟、现场试验和工程验证等多种研究方法,深入探索复杂环境下大型地铁换乘站近接施工的关键技术。研究成果揭示了开挖卸荷过程中既有车站结构的受力特征和变形规律,形成了新建车站主体与附属结构深浅不一、非对称同步安全快速施工技术体系。同时,对现有软土刀盘刀具的布设、间距和高差进行了优化改造,创新性地提出了采用双刃撕裂刀替代贝壳刀以及刀盘强化技术,从而形成了加强型软土刀盘连续切削地连墙的高效施工方法。
此外,中铁十八局还研发了新型地下工程抗裂防渗混凝土,并提出了结构抗裂防渗综合管控技术,形成了一套地下车站抗裂防渗施工工法。该成果在多个方面取得了显著进展,包括获得授权专利13项(其中国家发明专利10项、实用新型专利3项),在国内外重要期刊上发表学术论文8篇(其中SCI/EI检索1篇),获批重要工法1项,荣获工程建设行业信息化典型案例(智能建造类)等多项荣誉,并参与了国家级和团体标准的制定工作。
该成果已成功应用于苏州轨道交通8号线项目和南京地铁4号线延伸线等多个实际工程项目中,取得了显著的经济和社会效益,展现出广阔的应用推广前景。
中铁十八局
6. “城市轨道交通装配式连续梁产业化关键技术”达国际先进水平
城市轨道交通装配式连续梁产业化关键技术达到国际先进水平,轨道交通作为交通基础设施建设的重要组成部分,所处场地多位于人口密集居住区,其施工、运营安全对社会发展影响较大。传统开放式轨道交通桥梁工程建造过程时间较长,需要封闭交通,对本身已经非常拥挤的市政交通影响较大。此外,由于城镇地区的场地限制及线路空间要求,造成了轨道交通在线型方面变化较大,这些客观存在的实际情况对装配式桥梁节段制造精度、吊装过程节段线型空间位置控制技术及装备等都提出了更高要求。
中铁十八局集团第四工程有限公司为适应城市轨道交通建造需求,解决桥梁在建造过程中面临的桥梁形态较多、节段块变化较多样、施工投入大、施工精度高、施工可借鉴经验少等一系列难题,对悬臂拼装连续梁进行深入研究,从工艺到工装全面革新,并进一步总结形成城市轨道交通装配式连续梁产业化关键技术。并完成授权专利29件,其中发明专利授权2件;实用新型专利授权27件;已发表论文18篇,其中SCI/EI检索13篇;获得软件著作权4件;获得省部级工法2部;获集团公司科技进步二等奖;获中施企协科技进步二等奖;获QC成果2项。
课题组通过4年科研攻关,取得一系列成果,一是研发了一套多功能可调式模板体系,满足了直线、曲线位置的单线、双线桥梁等截面、变截面等多种形态梁体的预制需要;自主开发了一套融合摄影测量、BIM、云计算的节段梁预制模板精准化快速调整辅助系统和智慧工地系统实现了U箱组合装配式连续梁节段预制施工的工业化和产业化。二是通过理论分析和剪力键破坏性试验、疲劳试验等,推导出考虑偏载对剪力键影响的设计计算公式,优化了拼缝断面上剪力键构造,提高了抗剪能力。三是通过单一碳化试验和冻融一碳化祸合试验,提出了北方沿海地区胶接缝倒角处理方法,提高了胶接缝耐久性。四是研发了吊机侧臂液压机构系统,研制了适用于城市轨道桥梁双U箱组合连续梁的多维度拼装吊机,提高了梁体的拼装精度和工效。
城市轨道交通装配式连续梁产业化关键技术目前已成功应用于天津轨道交通Z4线工程,成功解决了在施工中遇到各种难题,该课题已于2018年申报了天津市重大科研课题,2022年9月顺利完成结题验收。
中铁十八局
7. 中铁建电气化局3项工法关键技术达到国内领先水平
近日,由中国铁建电气化局二公司完成的《装配式混凝土板幕墙施工技术》、《通风立柱玻璃幕墙施工技术》和《利用仿真模拟平台的铁路信号室内设备调试技术》参加了由中国铁建股份有限公司组织的科技成果评审会,专家组通过听取项目组汇报、查阅资料、质疑答辩后,经过认真审议,一致认定该3项工法关键技术能够立足于施工一线,解决了同类型施工的共性问题,具有良好的推广应用价值,均达到国内领先水平。
《装配式混凝土板幕墙施工技术》针对传统混凝土装饰板进行保温、防水等施工后,混凝土板整体厚度宽,自身质量大等问题,创新性提出了混凝土装饰保温一体板制作技术,有效解决了防水效果不良和混凝土板施工后自身重量大造成的安装强度不够等安全隐患难题。开发混凝土板大小吊钩同步吊装技术,节省吊车机械台班,大幅提升了施工的安全系数。研发混凝土板抗震式安装技术,采用可调节式螺栓进行混凝土板连接与平整度调整,提高了安装效率及安装精度,增加建筑整体抗震性能。作业过程中使用吊装炮车玻璃吊装技术,利用炮车进行玻璃吊装,降低了施工难度,提高了吊装的安全系数。
《通风立柱玻璃幕墙施工技术》针对传统玻璃幕墙通风系统组件多,安装固定方式缺少实用性等问题,开发玻璃幕墙立柱通风技术,通过优化结构组件的安装方式及施工顺序,减少铝型材的使用量,实现自由通风,解决了通风受气候影响及传统开启窗存在的高空坠物问题。研制一套通风系统连接组件,实现了整个通风系统各部件间紧密连接,增加了结构强度,提升了系统的整体性和安全性。开发出一种高层玻璃炮车吊装设备,解决了狭小场地玻璃吊装问题,节约了施工成本,提高了施工效率。
《利用仿真模拟平台的铁路信号室内设备调试技术》提出站场图形快速构建技术及室外设备模拟控制箱无限扩展技术,利用系统软件快速构建站场图形,将信号系统室外设备进行系统性联动模拟来实现系统功能,解决了传统模拟盘体积大、制作周期长、通用性差的问题,实现了模拟设备的无限扩展及重复使用。提出一体化交流转辙机室内电路同步调试方案,利用研制的模拟转辙机装置,实现了启动电路及表示电路同步调试,解决了传统方式调试不彻底的问题。在后续的多个工程项目中取得了较好的经济和社会效益,具有一定的推广价值。
中国铁建
8. 中铁二十二局五公司再获1件发明专利授权
近日,由中铁二十二局五公司申报的 “一种高陡地形桥隧相接段接长明洞施工方法”发明专利通过国家知识产权局的专利授权,获得发明专利证书。
“一种高陡地形桥隧相接段接长明洞施工方法”发明专利依托银西铁路项目所研发,针对既有线上开展明洞接长施工,对吊装、防护施工技术、装备技术要求高,实施难度大,实施过程中的安全风险较大等问题,发明了一种高陡地形桥隧相接段接长明洞施工方法,能够较好地解决高陡地形桥隧相接段施工工序相互干扰制约的问题,实现隧道与桥梁施工平行作业;保障运营安全,延长明洞减少了对自然边坡的扰动破坏,有利于水土保持,有良好的生态环境效益。
近年来,该公司持续加强科技创新工作,积极围绕施工生产开展科技攻关活动,目前公司共有自主知识产权75件,其中发明专利14件、实用新型专利61件。
中铁二十二局
9. 铁四院代表中国联合主导的一项国际标准正式发布
近日,铁四院代表中国联合主导的国际标准国际电工委员会60913:2024《轨道交通地面装置电力牵引架空接触网》正式发布。
该标准适用于铁路和城市轨道交通的架空接触网工程,是接触网系统层次的重要标准之一。本次修订内容包括范围、术语、柔性接触网和刚性接触网的分类、接触网结构设计的主要技术条款、零部件和试验的技术要求及附录等,并首次提出了响应国际低碳目标的公路用架空接触网的资料性信息。
国际电工委员会是全球最大最权威的国际标准组织之一。近年来,铁四院已在该委员会牵引供电、接触网、安全接地、车网运行匹配等技术领域的系统层次、装备层次等标准中,代表中国完成了18项国际标准编制工作。作为多项行业标准的基础标准,本次发布的《轨道交通地面装置电力牵引架空接触网》与铁四院此前联合主导的多项国际电工委员会国际标准一道,构建了弓网受流领域的该委员会国际标准体系。此次标准发布进一步扩展了弓网受流领域国际电工委员会国际标准体系的纵深,提升了铁四院技术影响力。
中国铁道建筑报
10. 湿热地区路堤拼接沉降控制关键技术取得突破
6月7日,记者从长沙理工大学获悉,该校张军辉教授团队在湿热地区软基上路堤拼接差异沉降控制关键技术方面的研究,取得了突破性进展。
近年来,我国公路使用寿命偏短的问题逐渐凸显。路基病害因其隐蔽性和渐进性常被忽视。特别是南方区域气候湿热,软土地基分布广泛,加之新老路地基和路堤刚度的差异,及行车荷载的反复作用,常导致路面开裂、边坡垮塌等问题。这严重影响道路寿命,每年带来的经济损失高达数百亿元。
经过20多年的持续研究,张军辉团队针对气候、地质和行车荷载等多重因素共同作用下的新老路堤差异沉降问题,取得了一系列重要突破。他们研发了拼接路堤下软土地基变形预测与控制技术,开发了湿热地区老路堤工作性能分类评价与提升技术,并创建了湿度—刚度—变形协同调控的耐久性新路堤修筑技术。
该团队还研发了湿热地区路堤全时域—全空间服役质量保障技术,并在国内率先构建了“地基处理—老路评价—新路设计—路堤拼接—总体控制”的新老路堤差异沉降控制系统。此举实现了新老路堤拼接工程的“整体协同、沉降可调、变形可控”,破解了我国公路改扩建工程中的重大科学技术难题,形成了满足我国交通发展需求的自主创新技术。
“这一技术体系能保障在不中断交通的情况下,道路改扩建施工期的行车安全,同时也能保障改扩建工程质量,推动我国公路改扩建建造技术的发展。”张军辉说。
据悉,“南方高速公路路基拼接关键技术及其应用”已被列入湖南省交通运输科技成果推广目录。相关技术在江西、湖南、山西三省首条高速公路改扩建工程、京港澳高速河南驻信段改扩建工程、岳常高速公路、广西河池机场等国家重大工程中成功应用,并在肯尼亚内罗毕西环城路改扩建工程中得到推广。与传统技术相比,可有效提高新老路堤的变形协调性,避免路面开裂等病害。
科技日报
11. 我国最深水下隧道成功穿越海底断裂带
6月23日,在新建深圳至江门铁路(以下简称深江铁路)珠江口隧道海底102米处,中铁十四局“深江1号”盾构机安全掘进至1720环,成功穿越17条断裂带,共计490米的断裂带区间。这标志着我国最深水下隧道施工取得重要进展,即将抵达最低点海底106米。
全长13.69公里的珠江口隧道,是深江铁路重点控制工程,最大埋深106米,最大水压相当于指甲盖大小的面积上承受10.6公斤的压力,为我国最大埋深、最大水压的水下隧道,也是世界最深海底高铁隧道。
据了解,“深江1号”盾构机先后穿越13种地层、5种复合地质、17条断裂带。其中,断裂带及分支区间长达490米,最宽的15号断裂带宽32.5米,花岗岩强度最高达124.6兆帕。由于岩层不均一、软硬不均、埋深大、水压高,施工过程中极易出现掌子面坍塌、盾构机前舱堆积滞排、刀具异常碰撞损坏、卡刀盘、盾尾密封失效等风险。
中铁十四局项目现场负责人李兵介绍,建设团队加强智能建造技术的研发和应用,采用超前地质预报技术,对前方100米范围内地质进行精准探测并提前预警。建设团队研发使用新型盾构刀具和耐磨材料,加装刀具磨损监测系统,实时监测刀具的温度、转速等参数变化,自主弹窗报警,通过对关键指标的收集、分析、研判、指令、执行,精准判断刀具磨损情况,做到智能分析、精准施策、高效掘进。
深江铁路是我国“八纵八横”高铁主通道沿海通道的重要组成部分。建成开通后,有利于打造粤港澳大湾区半小时生活圈、经济圈,使深圳的前海自贸片区与广州的南沙自贸片区实现半小时高铁互联互通。
桥梁网
12. 智慧高铁多跨简支拱型钢桁梁桥梁监测技术推动领域革新
近日,由中铁十四局铁正公司申报的《高速铁路多跨简支拱型钢桁梁桥拖拉施工、监控及试验运维关键技术研究》项目获评“2023年度中国检验检测学会科学技术奖”二等奖,推动大跨长联拱型钢桁梁桥顶推拖拉施工及先进运维关键技术的进步和革新。
该项目研发出四项关键技术。“一种全新的拖拉施工技术体系—长距离分段同步拖拉及多点拖拉荷载分配技术体系”和“多跨简支拱型钢桁梁桥的顶推拖拉监控技术”主要应用于桥址处环境复杂、地震效应大、工期短、任务重、水深速缓、通航情况一般、环保要求高的水域中。研发的“大跨简支拱形钢桁梁桥的荷载试验技术”适用于高速铁路拱型钢桁梁桥的荷载试验。研发的“多跨简支拱型钢桁梁桥健康监测系统”适用于高速铁路多跨简支拱型钢桁梁桥的运营期健康监测。
据了解,该项目研究依托京张高铁官厅水库特大桥工程展开研究。京张高铁全线控制性工程和重难点工程,桥址环境复杂,受地震影响效应大,当地温度多变,受风力作用明显,导致大桥结构潮湿易腐蚀,当地相关部门对绿色施工、环保要求的标准较高。施工时,为解决这些难题,工程项目采用顶推拖拉方式建造出多跨简支拱型钢桁梁桥。
“目前国内采用拖拉施工的桥梁以混凝土梁桥和钢箱梁桥为主,很少涉及大跨长联钢桁梁桥顶推拖拉施工。”京张高铁监测项目负责人孟令强介绍,京张高铁官厅水库特大桥多跨简支拱型钢桁梁的顶推拖拉施工在国内尚属首次,无成功案例可供参考。为保障施工的顺利进行,监测项目组研发了一种全新的拖拉施工技术体系“长距离分段同步拖拉及多点纵向水平荷载分配技术体系”。通过综合采用桥墩结构安全保护技术、多点拖拉作业控制技术、不同拖拉系统间的荷载分配技术、梁跨体系转换技术,实现了“逐孔拼组、分段拖拉、整桥到位、体系转换”的拖拉施工流程,确保了工程质量。
有了这次的成功经验后,监测项目组开始针对同类型桥梁结构的静动力性能测试指标、评判标准尚不明确、针对型的桥梁结构健康监测系统亟需构建的问题开展研究,形成了成桥荷载试验、运营期健康监测方面的关键技术,推动了相关技术的进步和革新。
在跨越山川河谷、城市道路及既有桥涵施工方面,由于拖拉施工所占作业面小,施工工艺简单,施工效率高,安全风险低,能够满足更高的绿色、环保标准,符合国家绿色生态发展的理念,下一步,大跨度钢桁梁桥在跨越山谷和江河湖泊中将成为较为便利的施工技术,被越来越多的应用到高铁桥梁建设中。
该公司研发的此项监测技术也将有更大的应用空间,尤其是在铁路桥梁、公路桥梁钢桁梁施工中,包括各种结构形式的钢桁梁,简支结构或是连续结构。目前该监测技术已经在小清河复航工程齐东六路老魏桥得到推广应用。
中国铁建
13. 世界最大跨度公铁两用斜拉桥正式合龙
6月9日,由中铁大桥院设计,中铁大桥局、中铁工业参建的常泰长江大桥主航道桥钢桁梁合龙段焊接完成,大桥顺利合龙,合龙精度控制在2毫米以内。至此,这座世界最大跨度公铁两用斜拉桥历时5年建设后实现全线贯通,长江南北两岸的常州和泰州两市成功实现江上“牵手”。
常泰长江大桥是长江上首座集高速公路、城际铁路、普通公路三种方式于一体的过江通道。大桥全长10.03公里,其中公铁合建段长5299.2米,由一座主跨1208米的钢桁梁斜拉桥、两座主跨388米的钢桁拱桥和一座3×124米的连续钢桁梁桥组成,创下了最大跨度斜拉桥、最大跨度公铁两用钢桁拱桥和最大连续长度钢桁梁三项世界纪录。
常泰长江大桥由于下层桥面铁路和公路分侧布置,横桥向恒载不对称,施工控制难度大。为了实现桥梁线形的精准控制,中铁大桥院技术团队研发了基于三维扫描和激光追踪的钢桁梁数字拼装及调控技术,提升了钢桁梁的拼装精度和安装效率;首次提出了基于多参数概率分布的斜拉索索长确定及动态调整技术,实现了桥梁线形的可调可控;首次实践了大跨度桥梁施工期结构状态参数动力识别,并研发了相关装备,实现了塔、梁刚度的精准修正;提出了基于机器视觉算法的实时线形测量技术,开发了智能监控平台,实现了桥梁状态实时感知。
为保障大桥在运行过程中不出现巨大偏差,需要给公路侧的钢梁进行配重,这就导致钢梁的重心不在正中间,使得钢梁架设施工作业的难度升级。针对钢梁吊装安全风险高、施工难度大的特点,中铁大桥局研发出钢梁悬臂拼装平台。该平台不仅实现了钢梁吊装过程中的全程可视、可控、可纠等功能,而且解决了施工现场架梁吊机司机的视觉死角、远距离视觉模糊、语音引导易出错等行业难题。
常泰长江大桥跨度大、荷载能力要求高,对钢结构制造精度要求极为严格,以确保桥梁的稳固和安全。中铁工业依托常泰长江大桥构建了以板材智能下料切割生产线、车间制造执行智能管控系统等为核心的“五线一系统”钢桥智造新模式,全面提升钢桁梁制造的自动化、数字化、网络化、智能化水平,同时应用大型双三维龙门数控钻床等设备,将桁梁杆件极边孔距偏差控制在1毫米范围内,确保了桥梁以毫米级精度合龙。
中国中铁
14. 大桥上的“科技范儿”
“桥梁不是冰冷的钢筋和混凝土,是桥梁工程师用科学知识、专业技能、美学素养铸造的一座座丰碑……”前不久,中国铁建大桥局一级专家、澳氹四桥总工程师陈宁贤受同济大学邀请,为该校桥梁工程系的研究生们讲授澳门大桥项目的设计及施工关键技术。
“科技感满满”是建设者对澳门大桥的共识。澳门大桥属于典型的高技术桥梁,是我国桥梁建设的新名片,也是澳门的地标性建筑,建设中使用了大量新技术。
澳门大桥所在位置水文、地质、气象等环境复杂,位于澳门机场附近,跨越两条繁忙航道,施工区域航空、航道等限制条件多,大节段钢梁的制造、运输、架设及大型浮吊技术参数确定等给大桥建设带来巨大挑战。“仅钢梁架设就需要使用顶推、滑移、浮吊吊装、桥面吊机、翼缘吊机等9种施工工艺。其中主桥边跨钢梁、南北引桥钢梁、A区互通立交钢梁,共计72节段需要进行海上浮吊大节段架设。”总工程师陈宁贤坦言,“压力不小”。
“办法总比困难多。只要摸准了石头,过河就不难了。”项目部成立技术攻坚团队,围绕“卡脖子”难题展开集智攻关,抱着图纸跑现场,盯着难题想办法,与时间赛跑。
功夫不负有心人。一项项新技术陆续诞生:首次在深水桥梁中大规模采用全套管跟进、清水成桩工艺技术;大桥上部创新性地采用下承式变截面钢桁—钢箱组合梁桥,适应桥位通航净空与航空限高双重制约条件;钢桁梁大量采用Q690qD、Q500qD级高强度桥梁钢,并进行了高强钢焊接性能、疲劳和防断性能论证;研发“双L型臂架”大型起重船解决航空限高、复杂工作水域条件下大吨位钢梁的安装架设;项目应用桥梁BIM数字化建造技术,对全桥施工进行三维建模,服务钢梁生产制造和施工方案优化,并模拟钢梁可视化架设……破解了一个又一个难题,按下大桥施工“加速键”。
“铁建大桥起1号”起重船是澳门大桥建设中的“明星装备”。该船为中国铁建目前最大吨位起重船,“L”型起重臂架专为澳门大桥钢梁吊装量身打造,船型设计充分考虑了项目钢梁吊装航空限高、吊重、复杂工作水域等限制条件,并利用BIM数字化模拟船舶施工碰撞、创新海上重载低净空变幅式钢梁吊装工艺等技术,避免后续吊装过程中出现同类问题,安全平稳、精准高效地推进钢梁架设。
创新无止境,科技创新是桥梁建设高质量发展的不竭动力。澳门大桥是中国铁建迄今在境外中标实施的最大规模跨海大桥项目,也是中国铁建大桥局与系统内外经平台强强联合的硕果。建成通车后,将大幅降低澳门城市道路网压力,进一步加强澳门内外交通联系,便利粤港澳居民出行。
中国铁道建筑报
15. 把脉问诊让工程不再“看病难”
怎么知道工程有没有“得病”?如何解决工程“看病难”问题?
这个难题有了解决思路。
近日,由中铁十四局牵头申报的科技成果“轨道交通工程运营期健康诊断及风险智能防控关键技术”,在科技部完成科技成果登记。评审专家组一致认为,该项目整体技术达到国际先进水平。
工程“慢性病”不再拖成“危重症”
“众所周知,基础设施随着运营年限的增长,会面对各种工程病害的威胁。然而,人生病时会感觉不舒服,然后去看病,但基础设施不会说话,如何判断工程是否健康,一直是建筑行业的难题。”中铁十四局科技创新部负责人张奉春告诉记者。
张奉春介绍,以城市轨道交通工程为例,一条线路动辄数十公里,位于城市地下空间,其健康状况受不可预见因素影响。虽然人工定期巡检可以在观感上大概判断,但是哪里病了、为啥生病、严不严重等细节,无法精准及时掌控,一些“小毛病”“慢性病”,因排查不及时演化成“危重症”,给社会经济带来危害。工程的运营期健康诊断,成为行业的一项困扰。
“轨道交通工程运营期健康诊断及风险智能防控关键技术”,就是在“空天协同侦测筛查技术、基于光纤传感的结构健康智能诊断技术、雷达监测预警技术”三大方面实现创新突破,解决当前轨道交通工程运营期安全风险识别困难、预警不及时、安全防控效果差等问题,为工程运营期“安全风险筛查、重点区域监测、应急救援处置”保驾护航。
换句话说,工程得病后可以被监测系统“感知”,并且很及时、很精准,为后续治理提供了宝贵依据。
望闻问切“感知”工程的“不舒服”
“空天协同侦测筛查技术、基于光纤传感的结构健康智能诊断技术、雷达监测预警技术,分别有各自的突出特点,就像中医望闻问切一样,通过不同方式给工程诊断。”全程参与该项技术研发的中铁十四局铁正公司科技发展部副部长郭传臣打了个形象的比喻。
“空天协同侦测筛查技术”如同“眼诊”,通过高分辨率遥感卫星和无人机近景扫描的协同监测,开展灾情评估以及灾害影响评价,为应急救援和救助决策提供支持;“基于光纤传感的结构健康智能诊断技术”如同“经络诊”,通过布设光纤光栅传感器,在山岭隧道、盾构隧道及铁路桥梁内部搭建“神经系统”,深入工程内部监测健康状况;“突发灾害毫米波雷达监测预警技术”如同“脉诊”,对高边坡、隧道洞口、桥梁变形、沉降等实施大范围连续监测,实现应急抢险处置过程中提前预警坍塌、滑坡等灾害发生。
此外,该项目融合三大技术,开发出基于“云网端一体化”轨道交通工程运营风险“一张图”管理平台,实现了轨道交通工程安全风险空天地一体化的点、线、面多层次筛查及实时诊断预警。该技术成果已在南京南部新城、济南济泺路穿黄隧道、济莱高铁等多个工程开展应用示范,为工程安全运营加了一道保险,具备重大转化价值和产业化前景。
研发过程中,该项目团队曾配合国家安全生产救援队开展20余个重特大项目的应急救援监测,有效规避了余震等二次灾害带来的风险,为救援人员的人身安全提供了有力保障。
超前谋划抢占新赛道
早在2020年,中铁十四局就以敏锐的嗅觉抢占工程病害治理先机,成立“坝道工程医院中铁十四局分院”,进军基础工程设施体检、诊断、修复、抢险等领域。
中铁十四局铁正公司联合中国安全生产科学研究院和部分高校成立“桥梁工程智慧检养修技术中心”,自主研发“铁正公路桥梁定期检测智能管理系统”,对桥梁病害信息进行现场采集,自动识别桥梁裂缝、钢筋锈蚀等桥梁易出现的质量问题,并提交至云端检测管理系统,实现桥梁病害数据智能化、自动化处理。截至目前,每年应用该技术的桥梁超过79万延米。
除了桥梁质量检测外,该公司还进入道路地下空洞检测领域,排查道路隐患,保障百姓安全出行。截至目前,他们先后中标山东青岛、浙江杭州、福建厦门等城市道路地下空洞检测项目10余个,累计合同额达1000万元。
唯创新者进,唯创新者强,唯创新者胜。该公司加大科技创新力度,形成了“检测监测——缺陷诊断修复方案设计——修复治理——健康监测”全过程服务产业链,企业实力大幅提升。该公司掌握了病害治理修复技术、工程结构全生命周期智能健康监测研究与应用技术、桥梁健康监测与管理系统和管片智能化检测技术等一系列核心技术。创新成果的应用,大大提升了该公司技术水平和行业知名度,助力企业增加营业收入3.6亿元。
中国铁道建筑报
16. 自密实混凝土为深中通道锻造坚实“肌肉”
6月16日,地处粤港澳大湾区核心区域的超级工程——深中通道通过交工验收。
深中通道是集“桥、岛、隧、水下互通”为一体、当前世界上综合建设难度最高的跨海集群工程,全长约24公里。其中海底隧道的沉管段长5035米,采用钢壳混凝土新型组合结构建造,由32个管节加一个最终接头组成。
作为深中通道海底隧道工程重要参建方之一,建筑央企中交四航局所属中交四航工程研究院有限公司(以下简称中交四航研究院)承担钢壳沉管混凝土的研制工作。
“面对困难挑战,中交四航研究院自2015年开始,历时4年艰辛探索,进行了缩尺模型、浮态浇筑、足尺模型和模拟浇筑等试验,最终在2019年配制出钢壳沉管浇筑工艺的自密实混凝土‘超级配方’,有力保障了深中通道钢壳混凝土沉管的顺利浇筑,为深中通道如期通车打下坚实基础。”中交四航研究院建材所总工邓春林介绍说。
钢壳搭建起沉管“筋骨”
记者了解到,深中通道海底隧道是国内首座采用钢壳混凝土组合结构建造的海底隧道。钢壳沉管采用自密实混凝土,无需振捣即可均匀填充钢壳仓格,形成三明治形钢混组合结构。与传统钢筋混凝土沉管结构相比,这种结构具有承载能力强、抗震适应性高和防水性能好等优点。
记者查阅资料发现,国内外均没有大型钢壳沉管参考案例。深中通道隧道沉管采用内外双层钢壳、中间浇筑混凝土的三明治结构,建筑团队用钢壳给沉管搭建起“筋骨”,并在内部填充混凝土作为沉管的“肌肉”。
“深中通道每节钢壳混凝土标准沉管内部被分成了2255个仓格,每个仓格之间都是不连通的。为了加强结构的整体性,我们要在每个仓格内灌注一种高流动性混凝土,即自密实混凝土。”中交四航研究院建材所副总工于方介绍,“一直以来,大家对混凝土的印象是拿点水泥、砂子、石子再加点水搅拌一下,就可以用来建造各种工程。但是要将混凝土配制成高流动性的流体,并非易事。”
自密实混凝土比较“娇气”。它的自流平性能和稳定性受原材料、出机时间、泵送距离和环境温度等影响较大。为此,中交四航研究院建材所团队成员在项目前期开展了大量自密实混凝土室内试验。
室内实验成功还远远不够,要想真正检验性能还需要开展自密实混凝土足尺模型浇筑试验。早在2016年1月,中交四航研究院科研团队就在江门新会预制场开始了深中通道自密实混凝土沉管海上足尺模型浇筑试验。在团队成员的密切配合下,混凝土顺利浇筑成功。
动态控制混凝土性能质量
与传统的混凝土沉管浇筑方式不同,深中通道钢壳沉管是采用超长混凝土地泵设备进行混凝土浇筑,即将混凝土通过一根根200米长的管子压入到一个个仓格内部。
在此过程中,混凝土进入管子前和从管子泵出后的性能都要满足自流平的性能要求。但是,建材所团队在测试过程中发现传统的控制变量法已经不适用,迫切需要提出一种新型分析方法,才能建立比较准确的性能预测模型。
为此,在E1—E4沉管施工过程中,于方带领团队收集了上百个批次水泥、粉煤灰、矿渣粉等原材料的性能指标,以及2000余组自密实混凝土泵送前后的性能测试数据。历时大半年时间,团队推翻了20余个方案,最终找到了一种合适的分析方法,量化了各种原材料的关键技术指标与混凝土性能的相关性,实现对混凝土原材料和混凝土工作性能质量动态控制。他们同时建立了泵送前后自密实混凝土性能的预测模型,提出了一套自密实混凝土稳健性控制的技术指标,形成了《深中通道钢壳沉管自密实混凝土配制及施工关键技术指南》,指导钢壳沉管顺利浇筑。
“这套指南可以根据原材料的指标以及混凝土的出机工作性能,预测泵送后的混凝土工作性能变化,实现原材料性能与混凝土的配比动态关联,从而实现混凝土性能质量的动态控制。”邓春林介绍。
“自深中通道建设以来,中交四航研究院建材团队便参与其中,在设计、施工、质量控制等方面开展了大量研究。研究成果全面应用于工程设计和施工中,为工程建设提供了重要技术支撑。”深中通道管理中心主任、总工程师宋神友说。
科技日报
17. 时速600公里常导高速磁浮建造取得新突破
据悉,由铁四院牵头承揽的中国铁建科研重大专项“时速600公里常导高速磁浮建造关键技术研究”在武汉结题,标志着中国铁建在常导高速磁浮工程建造领域取得新突破。
据介绍,磁浮交通以无接触的方式重构列车与线路的相互关系,突破传统地面交通工具的速度极限。常导高速磁浮采用直流电磁铁与良导磁材料之间的电磁吸力,通过自动闭环控制实现列车与轨道之间的无接触悬浮。
项目组以建设常导高速磁浮长大干线为应用场景,围绕桥梁建造、隧道建造、站场主要技术标准研究、长定子牵引网建造关键技术、牵引供电及运行控制系统关键技术、道岔系统关键技术、线路关键设备制造工艺、安装装备和检测维护关键技术7方面(共28个子课题)进行了系统全面的研究,并针对性地对时速600公里常导高速磁浮建造技术专利进行分析与布局。
项目历时4年,项目组完成了各阶段研究任务,项目总计形成专利70项(发明专利45项),产品4项,工法3项,工艺2项,技术条件5本,软件著作权1项。通过项目研究,发明了适用于桥路隧全覆盖的功能件轨道梁一体化结构;研发了高精度多向无级可调支座保证施工及运维的精度要求;创新设计了适用于常导高速磁浮施工及运维的专用设备,以提升施工效率、减少运维难度。本项目研究成果已成功应用于部分实际工程。
“时速600公里常导高速磁浮建造关键技术研究”的顺利结题,标志着中国铁建已基本掌握时速600公里常导高速磁浮交通工程建造关键技术,形成在常导高速磁浮关键建造技术方面的自主知识产权和指导性设计原则,在实现工程化应用的目标上迈进了一大步。
中国新闻网
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