绍兴二环线智慧公路项目效果图。
(资料图片)
自主研发的第六代隧道仰拱矮边墙凿毛机。
自主研发的智能安全巡检机器人现场检查隧道施工。
高铁隧道顶部混凝土空洞现象是行业痛点，先进台车解决行业难题；交通拥堵不堪？智慧系统如同城市交通大脑，把控全局，让交通畅行无阻……
近年来，我国工程建设领域逐渐走向信息化、机械化、智能化。中铁十一局集团第四工程有限公司（以下简称中铁十一局四公司）智能建造研究院潜心研究工程智能建造，形成工装创新研发、工程信息化系统开发、智慧工程创新方案与实施三大板块，在建筑业工业化、智能化、数字化、绿色化转型上积极探索，取得了丰硕的成果。
智能工装 破解行业难题
隧道浇筑混凝土，越到顶部越不容易密实，易产生空洞情况，隧道上方空洞现象是行业难题，威胁着列车运行安全。为了减少空洞，往往需要对隧道顶空洞进行消缺处理。据行业测算，因隧道整治耗费大量人力、材料、设备等，整治成本巨大。
“传统方法在隧道浇筑混凝土后，通过外侧面板进行振捣，但空洞数量和大小依然较多。我们在面板上设计开孔，安装振捣器对混凝土振捣，以提高混凝土的密实度，减少空洞数量和大小。”中铁十一局四公司智能建造研究院负责人操光伟介绍，2019年，研究院开始潜心研究解决隧道空洞问题，而解决上述振捣问题，振捣的频率和振幅是关键。工作人员把实验室搬到施工现场，进行大量的测试。“我们一天工作十几个小时，不断检测混凝土的强度、空洞、密实度，反复试验，最后才确定了振捣装置的频率。”操光伟说。
历经两年反复试验、研究，该研究院研发出基于二衬智能浇筑系统打造的隧道二衬智能浇筑台车，该设备包含全自动插入式变频高频振捣装置、流量传感器等9个板块。
“通过雷达检测发现，二衬智能浇筑台车大幅提高了混凝土密实度，空洞大小及数量减少了百分之七八十，返工率减少了百分之六七十，可大幅节省隧道整治费用。”操光伟介绍，该装备有效解决隧道施工工程质量、安全、管理、工效等关键问题。目前，该系统已作为国铁集团铁路施工必须推广应用系统，在贵南、西十、渝昆、渝黔等十余条高铁线路推广使用，得到了国铁集团、业主公司的好评。2022年，中国铁建鉴定“隧道衬砌质量提升高效施工技术研究”成果国际领先。
从智能浇筑二衬台车、小型预制构件自动化生产线到钢拱架自动化生产线、智慧梁场生产线，在上述核心工装的基础上，该院针对建筑工程领域其他质量、安全等痛点问题，又研发出智慧钢筋厂、仰拱自动振捣整平机械手、隧道边墙自动凿毛机、桥梁翼缘板自动凿毛机、湿喷机械手、特长隧道除尘通风智能化设备等一批智能工装设备。
信息化加持 让建造更安全高效
项目现场施工人员安全帽、反光背心穿戴不积极、不规范，巡查人员又难以到达或是无法对其进行长期监督时，怎么办？如何解决？
中铁十一局四公司在全球正在施工的项目部有100多个，每个项目涉及的人员管理、施工进度、物料进出等众多繁杂。此外，人力成本、管理成本越来越高，施工人员也越来越难招。“如何加强信息管理，实现信息化替人，对施工安全、管理、进度等进行有效监管，已成为现代施工企业数字化转型的必由之路。”该公司党委书记、执行董事李俊介绍，近年来，智能建造研究院持续加强企业管理信息化研发与应用，开展中铁十一局集团内部信息化平台的研发及运维，持续落地业务数字化和信息化替代，打造“数字十一局、智慧十一局”。
“我们自主研发的综合信息系统CIS，大幅提升了信息化管控能力，作为公司级统一智慧工地管理平台，用于项目安全、质量、工程量、施工组织、物资验收等关键环节的管控。”李俊介绍，以CIS安全管理板块为例，为解决施工安全风险点多面广，终端安全管控未压实，安全过程管控没有有效抓手等问题。该管理板块通过安全风险分级、安全隐患排查治理、一人一档、班前讲话、负责人作业带班等8个子模块，打造安全PDCA循环管理，通过收集数据、应用分析等功能，为决策层提供直观及时的数据。“智能预警分析功能，督促及时消除安全隐患，进一步压实了五个责任体系安全职责，形成全面有效的闭环管理。”李俊说。
除此之外，该系统在质量管理、智慧物料、工程量核算等板块，在大幅降低质量风险、减少物资消耗、控制物资成本、工程计量、成本管控等方面发挥了重要作用，该系统已经在该公司95%的项目上推广使用。
智慧拌合站平台、智慧梁场系统、智慧视频监控系统、智慧工地云平台……目前，该研究院研发多个场景、20余款信息化软件，正逐步实现工程建设领域从整体到点上的信息化全覆盖。在研究院的支持下，中铁十一局通过不断的数字化和信息化升级，在管理决策、资源配置、生产协同、成本管控、风险防控、生产经营等多个方面实现了数字化和智慧化，推动企业运营提质增效和价值链贯通，助力企业占据行业领先位置。
智慧赋能 让城市更美好
“未来城市”会是怎样一番光景？答案是融入集约、低碳、生态、智慧等先进理念。
在绍兴南二环智慧交通项目上，中铁十一局四公司为我们描述了一个“未来交通”的模样：根据拥堵状况自动调节红绿灯时间，控制路灯照明时间……该项目以智慧化的视角精准感知快速路的交通态势、交通事件、车辆轨迹等信息，为实现全路段、全功能和全覆盖提供支撑。
据介绍，研究院运用大数据、人工智能、车路协同等技术，实现个性化出行信息发布和交通设施智能运维。通过车道级交通诱导，人工智能预案辅助等，实现快速路精细化管理。通过底层“数字道路”信息建设标准化，顶层数字道路平台业务牵引，实现“路网数字化，交管数治化”目标，助力打造城市交通秩序井然、道路畅通有序、出行文明安全的交通环境。
未来已来，目前智慧城市、智慧交通、智慧园区、智慧建筑、智慧水务等智慧工程越来越多，智慧工程创新方案与实施已成为企业开发新兴产业的重要板块，也是建筑企业高质量发展的必由之路。
“我们现存的订单已经约满了，回武汉还得继续赶工将新产品投入生产。”刚从保定市主城区城中村改造ABO项目回来，研究院总工程师彭星新博士就马不停蹄投入新的“战斗”。该院将保定市主城区城中村改造ABO项目打造成“BIM+智慧工地”应用示范项目，提高沟通协作效率，加强施工组织全过程、可视化、系统化管理，可谓“干货”满满。
彭星新介绍，该项目利用BIM技术模拟从土方、基础、主体、装饰等阶段，对工程各阶段进行充分细化分析，形成样板标准图纸，保障施工方案的唯一性与实操性。同时，基坑自动化监测系统，实现预警并防范过大位移、变形。此外，智能环境监测、AI视频监控、群塔防碰撞系统等在智慧工地上的应用，将虚拟环境下和物联网采集得到的数据进行比对分析，达到工程的智能可视化管理。该项目在建筑垃圾减量化、打造智慧（数字化）工地、夯实安全管理等方面作出的积极探索，助其荣获“河北第一批创建智慧工地示范工程”“中国铁建青年文明号” 、全国BIM技术大赛银奖等多项荣誉称号。
目前，光谷综合体智慧健康监测、绍兴南二环智慧交通、保定环城水系风谷智慧公园、保定环城水系景观亮化等一批智慧工程正在有条不紊地进行，中铁十一局四公司智能建造研究院正赋予工程更多“智慧”，让城市更智慧、低碳、绿色，更美好。
文/图：肖帆 张健
