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隧道施工标准化、机械化、信息化案例分析

发布时间:2024-10-07

隧道施工标准化、机械化、信息化案例分析

艺铭学社 2024年10月05日 20:05 

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一、项目目标及策划

1.1 技术质量管理


1) 管理思路:人机料法环全面控制管理,以工艺和技术管理的标准化,注重从施工设备和施工工艺上保证工程质量,实行班组质量责任制,抓好班组建设。
2) 管理重点:光面爆破控制、工艺标准的执行、班组管理、隧道机械化配套作业、推行信息化管理。通过机械化实现精准操作,减少人为施工误差、以信息化为抓手缩短管理距离,实现全覆盖管理。
3) 主要措施:①制定作业工艺标准;②班组质量责任制的执行;③推行隧道施工全工序机械化作业;④通过信息化手段实行全覆盖技术交底;⑤现场数据实时传输。


1.2 安全管理

1)管理思路:通过机械化、信息化、标准化促进本质安全,早预见、早治理。

2) 管理重点:不间断多频次检查 本质安全管理。

3) 主要措施:①推行机械化,减少危险作业面人数,实现机械化换人;②门禁 人员定位信息化系统实现人员管控;③安全防护设施标准化。

二、机械化主要举措

项目执行隧道施工机械化配套管理标准。推行机械化作业,用以提升项目质量效益,实现危险作业“机械化换人、自动化减人”的效果。2.1 三臂凿岩台车

设备工效对比


改进建议:
1)履带式台车行走速度较慢。
2)不能多工序交叉施工,后续施工计划改造台车施工平台,增加平台作业人数,加快施工进度。


2.2 三臂拱架安装台车

通过该机械在本项目的使用,对比常规工艺,实现了以下效果: 

①拱架定位精确:人工立拱时影响因素过多,无法精确定位,而三臂拱架台车具有自平衡作业平台及360度旋转等功能,采用机械固定拱架,可对拱架进行精确定位。

②减少劳力投入:施工人数由9人降至5人。

三臂拱架安装台车作业

设备工效对比2.3 湿喷机械手


通过该机械在本项目的使用,对比常规工艺,实现了以下效果:
①提升施工效率:湿喷机平均喷射速率为14m3/小时,比干喷每小时多出7m3 。
②减少劳力投入:较干喷由7人降至3人。 
③喷混强度高:湿喷1天强度可达15-16Mpa(规范中湿喷1天强度为10Mpa)。
④降低混凝土回弹率:由人工干喷的25%左右降至8% 。
⑤改善作业环境:较干喷作业环境大幅度改善。





湿喷机械手作业

设备工效对比

2.4 自行式液压栈桥


通过该机械在本项目的使用,对比常规工艺,实现了以下效果:
栈桥移动便捷:传统栈桥需要机械配合人工进行移动,而自行式液压栈桥1人便可操作,简单方便。可随栈桥移动进行整体装、拆,有效降低劳动强度。

自行式液压栈桥


改进建议
1)横向移动困难,增加施工时间,而且半幅施工时存在重叠部分。
2)栈桥宽度使得一些施工机械行走受限,建议栈桥横向宽度可调节。


2.5 自动挂布台车

通过该设备在本项目的使用,对比常规工艺,实现了以下效果:

①提升铺设速度:传统的人工铺设用时较长,而自动挂布台车一次铺设长度可达6米,每循环比传统简易台车节约2.2小时左右。

②提高铺设质量:自动挂布台车结合激光定点仪、热熔焊枪有效保证防水板挂设质量。

自动挂布台车

2.6 二衬台车、喷淋养生台车、电缆沟台车


项目还应用了新型二衬台车、喷淋养生台车用以提升隧道二衬施工质量,后期将引入电缆沟台车。





二衬台车

养生台车电缆沟台车

2.7 隧道机械化施工小结


应用效果:隧道成套机械化施工应用,改变了传统隧道施工高强度、高风险、高污染、高能耗的局面,极大减轻工人劳动强度,提高隧道施工质量。
三、信息化主要举措


项目积极探索“互联网 智慧工地”发展新思路,将BIM技术、人员安全管控系统、洞外气体扬尘监测系统在施工管理中集成化应用,在“智慧工地”建设上,做了一些有益尝试。

3.1 BIM技术应用

⑴碰撞检查

通过BIM模拟碰撞检查,发现设计问题125处,与设计沟通后,对预留口位置、钢筋位置进行了优化调整。

二衬钢筋排布

⑵BIM 构件加工

与BIM技术相结合,利用BIM模型中自动生成二维码信息功能,通过云计算、移动互联网技术与设备对接,同时赋予设备扫码功能,完成加工数据的录入与输出,通过BIM技术生成下料单,可自动化生产各类钢筋网片、勾筋、钢拱架。

钢筋网焊接机器人

自动钢筋弯钩机

自动拱架加工设备

⑶质量管理

将交底、方案、图纸等资料上传至云端,可进行实时查看,通过APP可实现质量的可追溯性及质量问题的闭合。

⑷安全管理

通过定点巡视功能实现安全问题的发现、整改、闭合,并能实现安全步距监控、监控量测数据的实时跟踪。

 ⑸进度管理

使用Project编制网络计划,在BIM5D中完成构件与计划的关联,采用3D图形方式展示,更清晰的展示工程进展情况,实现施工进度的动态调整。

 ⑹构件跟踪

通过构件跟踪功能,完成各工序的施工记录,实现项目信息化三检、记录该工序全过程施工人员、材料等信息,实现质量可追溯性。

3.2 监控及人员信息化管理

人员进出洞管理系统(含人脸识别系统)、翼闸门禁系统

LED屏系统、作业状态告示系统

人员定位系统

个人求助及声光报警系统

气体粉尘检测系统

语音通讯系统

电视网络操作墙

逃生指引系统、隧道动态模拟图


使用手机APP可实时查看洞内外及洞内施工人员情况(包括洞内人员分布情况)。
隧道洞口安装了气体扬尘监测系统,可以实时监测PM2.5扬尘等情况,保证国家级自然保护区环境要求。洞内安装了气体粉尘检测系统,保证洞内施工环境。


3.3 信息化小结


项目将BIM技术、人员安全管控系统、洞内外气体扬尘监测系统进行集成应用,推进了质量、安全、环保等信息与互联网 、大数据、手持移动终端等信息化管理技术的有机融合,可进行施工现场质量、安全工作的预控和管理,可实时准确掌握人员信息,并能实时查看施工现场是否满足环保要求,有针对性的采取相关措施(如PM2.5超标则马上进行雾炮、洒水降尘等),有效提升了项目的管控能力,推动标准化工地的创建工作。


四、标准化主要举措

项目结合工程建设环境及条件,以临建标准化、工艺标准化及管理标准化为抓手,提升项目质量效益,倡导本质安全与工匠品质,创建品质工程示范项目。

4.1 临时设施标准化


1)洞口临建:项目应用BIM技术对场区提前进行规划与模拟,确保各项功能与布局的合理性, 广场两侧边坡均为设计永久边坡,广场路面将来直接作为路面底基层使用,使得永临结合、四节一环保等科学、绿色施工理念充分融入到整个建设过程中。
2)钢结构加工中心:采用全封闭工厂化管理,厂内根据作业流程及工艺合理划分功能区,各功能区分离管理。包含钢拱架、网片加工两条生产线,日生产能力约50吨,并通过智能化、信息化、自动化打造标准化钢结构加工中心。


钢结构加工中心

管理流程

4.2 工艺标准化


1)工艺工序标准化
项目部制定了洞身开挖、钢拱架安装、锚杆施工等工序作业指导书及工序工艺标准12项。     


2)二衬混凝土浇筑

使用衬砌边墙滑槽逐窗入模进行浇筑,实现混凝土逐窗入模,解决隧道衬砌边墙混凝土不密实、混凝土强度不足、隧道外观出现“人”字坡、冷缝等质量问题。

3)防水板施工

使用激光定点仪投射光斑对热熔垫圈精确定位,实现了热熔垫圈安装的快速、规范施工。

防水板施工

4.3 安全管理标准化


推行信息化的人员安全管理系统、标准化的安全防护设施,提高现场安全可靠性。


1)人员安全防护用品

统一配备装有人员定位功能的安全帽、每个作业班组指定1名人员配备手持式气体检测设备。

2)临时用电

项目临时用电实行“三级配电,三级保护”,对一级配电箱实行统一设计的防护围栏遮雨棚及用电警示标志。

3)台车防护

采用闪烁灯带对门洞轮廓进行标识,防止进出车辆碰撞台车;采用标准安全防护栏杆、网片对作业平台进行防护,防止人员坠落;台车门洞顶部采用满铺防护,防止坠物伤人。

4)逃生管道设置

逃生管道采用高分子聚氯乙烯管道,采用钢桁架的形式穿过仰拱区域,拼接处采用螺栓加抱箍连接,内部穿设安全绳或软梯,方便人员安全脱险。

5)沟槽边缘的防护

隧道内沟槽边缘采用反光立柱进行警示防护,防止视线不明导致人员、车辆的滑入。

4.4 标准化施工小结


项目自始至终按照“让标准成为习惯,让习惯符合标准”的要求进行标准化建设,过程中不求“高大上”,但求“实细专”,通过三个标准化带动了项目标准化创建工作,并在创建过程取得了一定效果。



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