原标题:重庆东站建设效率提升3倍以上、工期缩短70%从“人海战术”到“智能建造”
图为重庆东站候车大厅。玻璃安装机器人在工作。 受访单位供图【应用选萃】
◎本报记者 雍 黎 通讯员 吴 宇
机器人精准作业,细致地平整地面、熟练地安装玻璃天幕、高效地焊接管道;运用数字建模技术,对每一片钢板实行“量体剪裁”并固定“坐标”;依托智慧建造管控平台,实现施工安全精细化管理……
日前,我国西部地区最大高铁枢纽站——重庆东站站房工程宣告建设完工。在这座总建筑面积约123万平方米的超级交通枢纽的建设过程中,形成了一系列智慧建造场景,实现了大型公共建筑建造模式从“人海战术”向“智能建造”的转型。
机器人施工用人少效率高
在重庆东站施工现场,传统的人工施工场景已被机器人施工场景取代。由四轮激光地面整平机、履带地面抹平机以及地面抹光机组成的“机器人地面整形军团”,凭借先进的激光定位系统,可将混凝土平整度误差控制在3毫米范围内。
“重庆夏季高温,但在机器人施工场景下,机器人可以替代人工在40℃高温下连续作业,使人工成本降低了40%,施工效率提升了3至4倍,整体工期缩短70%。”中铁建设重庆东站项目执行经理江志远说。
重庆东站总建筑面积约123万平方米。在传统人工施工场景下,地面平整度会因工人技艺水平而有所差别,而机器人施工能够做到标准统一。该站公共建筑面积大、空旷度高,也更适合机器人施工。
在机器人施工场景下,除了平整地面,机器人还承担起了安装玻璃幕墙的重任。
重庆东站四周均为高架层玻璃幕墙,明亮通透。为了进一步提升建筑外观的大气与美观,设计师将玻璃幕墙底部玻璃的高度调整至5米,并将原有的两间一跨分格布局改为四间一跨,有效减少了幕墙龙骨带来的视觉遮挡,增强了整体的通透感。然而,单块2米宽、5米高玻璃的安装,无疑是一项极具挑战性的任务。
“这一片超大玻璃板,过去需要十几个人一起协同搬运安装。”中铁建设重庆东站装饰负责人徐飞说。现在,在机器人施工场景下,团队使用的玻璃安装机器人采用模块化机械臂与高精度伺服驱动系统来完成搬运与安装工作。这套具备800公斤负载能力的装备,通过多传感器融合技术实现了毫米级定位,再配合自适应柔性吸盘组与真空负压控制系统,将传统需要多人协作的高危作业,转化为机械臂的“精准舞蹈”。
重庆东站采用玻璃安装机器人后,仅用3个多月就全部完工。相比传统人工施工,机器人施工效率提升3倍,作业风险降低了90%。
不仅如此,机器人在地下管廊施工中同样大显身手。它可以在直径800毫米、壁厚8毫米的钢质管道中进行焊接工作。
“传统人工施工场景下,需要分6层进行焊接工作,而在机器人施工场景下,机器人仅需2小时即可完成焊接,效率是人工作业的3倍,节省了70%的人工成本。”中铁建设重庆东站机电负责人李明康说。此外,机器人还能像壁虎般吸附在钢结构表面,实现横焊、立焊、仰焊。这不仅保证了焊接质量,还提高了焊接效率。
数字建模实现“量体剪裁”
重庆东站以“山水千里、黄桷参天”为设计理念,将山城特色融入建筑“基因”,在东西主入口处打造了世界级超高超大多曲面树形柱。树形柱正面呈喇叭口造型,每根树形柱都像穿了一身“万鳞甲”,为不规则多曲面造型,最大的一根外表由近1200块大小不一的3毫米厚不锈钢板组成。
重庆东站建筑美学上的突破,得益于数字建模技术应用场景的落地。
“我们构建了三维可视化模型,依据模型设计面板的曲率和造型,结合受力分析将面板划分为多个单元板块,对每片钢板实行‘量体剪裁’并确定其‘坐标’,确保钢板拼接的缝隙误差控制在毫米级。”江志远说,在数字建模技术应用场景下,工期节省30天,材料损耗率降低15%。
在重庆东站候车大厅内,20根以“黄桷树”为造型的支撑柱向上延展,稳稳撑起7.3万平方米的候车空间,并与管帘式曲面吊顶自然衔接,营造出协调而宽阔的候车环境。管帘式曲面天花吊顶与天窗弧面连接平滑自然,模拟出长江与嘉陵江江面交汇的效果。
这一独特造型的实现,是装饰团队通过数字建模技术进行三维模拟优化的结果。
“如果没有数字建模技术应用场景,大厅天窗根本做不成。”徐飞介绍,候车大厅天窗包梁延续了钢结构异形桁架的变化,采用半包铝板与屋面钢结构相呼应,并以装饰板点缀。这种异形结构每一片形状都不一样,如果采用传统方式,需要人工标注后再进行板材加工,安装时不合适还需进行调整,仅标注就要耗时几个月。而在数字建模技术应用场景下,每一块材料都是“量体裁剪”,避免了反复调整。这一举措不仅实现了精细化加工,使材料损耗率降低15%,还有效减少了运输次数,降低运输碳排放近20吨,缩短施工周期近1个月。
多系统集成让管控更精细
重庆东站站场规模大,为3场15台29线,站房上下8层。面对标段众多、施工界面复杂、板块协同推进的巨大挑战,中国铁路成都局集团有限公司客站建设指挥部依托自主研发的智慧建造管控平台,集成了人员管理、材料追踪、投资管理等多个子系统,打造了智慧管理场景,实现了施工全过程的精准管控。
在智慧管理场景下,工作人员借助物联网设备与传感器,能够对施工现场进行全方位、无死角监管。在电子大屏上,各标段进展、人员出勤情况、设备分布状况等信息一目了然,施工管理的智能化与精细化水平显著提升。
为确保大型工程中混凝土施工的质量,智慧建造管控平台还集成了“混凝土智能管家”系统,对混凝土浇筑和养护过程中的温度、湿度进行全方位实时监控。中铁八局重庆东站项目党支部书记张明说:“在智慧管理场景下,‘混凝土智能管家’系统,彻底解决了传统人工测温效率低、精度不足的问题。”
值得一提的是,智慧管理场景不仅解决了复杂交叉施工的管理难题,还提升了各专业间的协同效率与施工管理的准确性、时效性。通过智慧建造管控平台上的三维实景交通仿真决策系统,施工团队能够实时模拟不同交通组织方案下的车辆运行状态,为施工场站交通组织方案的优化提供了科学依据。
自2022年5月开工建设以来,重庆东站在智能建造技术的有力支撑下,如今工程已进入冲刺收尾阶段。
记者了解到,作为数字化、智能化的高铁站,重庆东站除了已经落地的一系列智慧建造场景外,未来还将打造更多设施互联、票制互通、无缝换乘、信息共享的智慧出行场景。(雍 黎 吴 宇)
原标题:重庆东站建设效率提升3倍以上、工期缩短70%从“人海战术”到“智能建造” 来源:科技日报