通讯员杨钦然王洪娇杨薇燕
6月中旬,渤海湾的海风裹着湿气,吹过津潍高铁滨海站改扩建项目工地。在B区23米深的基坑底部,最后一方混凝土缓缓注入。滨海站这座全线始发站,也是全线唯一的全地下改扩建车站,迎来了关键节点,基坑垫层全部封闭完成,各区域全面开启主体结构施工。
滨海站地处天津滨海新区核心区,三面环海。地表以下2米范围内为淤泥层,最厚处达8米。基坑底部以黏土和淤泥质黏土为主,是典型的软土基坑。淤泥层含水率高,承载力低,要在这样的地质条件下“挖”出一座全地下站房,就像在豆腐块上钻洞。中铁建设项目团队用一套“智”造密码,成功破解这一施工难题。
数字哨兵保安全
从滨海站向南望,一个长457米、深23米的超大基坑跃入眼帘。基坑南段,最窄处宽度仅有15米,项目负责人李进称之为“咽喉区”。置身基坑内,压迫感扑面而来,两侧土方塌落压力与地下水压力叠加,时刻考验着支护体系的承载能力。
为了抵御压力,项目团队为基坑打造了一套“钢筋铁骨”,60米深的地下连续墙嵌入地层,搭配2道混凝土支撑、2道钢支撑和1道钢倒撑。然而,土水压力暂时压住了,但基坑内部看不见的变形风险依然存在。
5米一传感、10米一探头。站在施工现场放眼望去,基坑侧壁、隧道周边、站房底板处,上百个传感器列队整齐,昼夜不息地监测应力、位移和裂缝。所有数据实时上传云端,每10分钟更新一次,系统自动生成变化曲线,历史数据可随时追溯。项目安全主管邵军刚给这套系统起了个形象的名字——“数字哨兵”。
“1.6万平方米的基坑,全域扫描一遍,只要10分钟。”邵军刚指着围护桩上的白色探头说,“过去人工监测,光走一圈就得3小时。”
这套系统一旦数据越过预警线,60秒内报警短信便推送到管理人员手机上。邵军刚记得,一个雨夜凌晨,系统突然显示基坑西侧钢支撑轴力发生微小漂移。值班室里的报警声响起,屏幕上的曲线出现了细微波动。值班人员立即复核,发现是连日降雨导致土体含水量变化,随即组织加固。“再小的异常也逃不过它的眼睛。”他说。
从“人盯死守”到“数据盯着一切”,软土基坑的安全管控在引入“数字哨兵”后彻底换了打法。
智能囊体添屏障
距离滨海站基坑不到9米,就是正在运营的海河隧道和在建的Z4线。早高峰时,隧道内车流不息,地面上行人穿梭如织。基坑内任何异动,都有可能引发隧道结构受损、路面塌陷等一系列连锁反应,带来不可估量的后果。靠严阵以待的“数字哨兵”,虽能24小时盯住基坑的细微变化,但发现问题后,处理不及时怎么办?
面对不容有失的施工压力,中铁建设项目团队给出了一个智能方案:智能囊体扩张主动控制。这是一种由高强度复合材料制成,被竖直“种入”基坑外围土体深处,可以主动介入控制基坑偏移的新型技术。
智能囊体直径0.2米、长1.5米。平日里,它安静地在土体内收缩着,但它的“神经”一直紧绷。一旦智能监测系统捕捉到变形趋势,控制系统在3秒内就会自动响应,并向囊体内注入特制浆液。囊体均匀膨胀后,像埋在土里的“隐形千斤顶”,从侧向稳稳撑住即将偏移的土体。
早在基坑开挖之前,项目团队便主动联合天津大学土木工程学院开展试验,并将试验室设在现场项目办公区。上百次模型试验和数值模拟表明,通过智能囊体预控,基坑变形趋势刚露头,系统就会主动介入,将偏移抑制在毫米级范围内。在滨海站,这项研发多年的技术得以投放在软土深基坑中规模化应用。
“变形趋势刚出现,就被主动抑制。”李进说。在他看来,这项技术把安全防线从“事后补救”推进到了“超前干预”,为软土深基坑施工增添了一道主动屏障。
智慧工厂造脊梁
滨海站进入主体结构施工后,平均每周用钢量300余吨,每月上千吨。然而,施工现场紧邻海河隧道和市政道路,场地狭窄,不具备大规模钢结构加工的条件。
项目团队把目光投向了40公里外的智慧产业园。车间里,4条全自动生产线开足马力,专门为滨海站加工钢柱、钢梁等关键构件。与传统车间的嘈杂不同,在这里,机械臂精准舞动,无人驾驶小车沿着地面磁条有序穿梭,自动避让障碍物,将物料精准送达指定工位。一道道焊缝次第成型,火花无声闪烁。
“每条生产线仅需一两名工人值守,大部分工序实现了‘机器代人’。”产业园加工厂主管薛建平说。从下料、组装到焊接,自动化设备精准接管,加工时间缩短一半,用工量减少七成,且不再受刮风下雨、场地狭小的制约。
订单从项目部发出,车间里的屏幕便亮了起来。智能排产系统下发一道指令,车间里的机械臂便随之舞动。加工完成的钢构件装上卡车,驶出产业园,直奔施工现场。塔吊吊起、落位,螺栓紧固,每一根钢柱都量身定制,分毫不差。
管理平台的大屏幕上,所有设备的运行数据实时跳动,焊接电流、行走速度、温度曲线,清晰可见。屏幕前,技术员眼睛一扫,便知哪道焊缝正在成型,哪批钢柱即将出厂。
李进说:“本质上,是把基坑的‘脊梁骨’交给了工厂来锻造。我们依托数字协同,让站房的结构构件不仅标准统一、品质更优,而且每一项数据都可追溯。”