深中通道智能建造体系规划

深中通道管理中心汇报人：宋神友一、背景与需求二、智能建造体系规划与实施方案三、展望与建议一、背景与需求深中通道p粤港澳大湾区战略性通道p珠江两岸“A”型骨架最重要一横p“深莞穗”与“珠中江”之间唯一的直连通道p国高网G2518跨珠江口关键工程，具有G15功能工程背景机场互通矾石隧道：6845m中山大桥：主跨580m伶仃洋大桥：主跨1666m横门互通西人工岛p“桥、岛、隧、水下互通”集群工程，规模宏大、综合技术难度高；p全长24km（海域段22.4km），双向八车道、设计速度100km/h，概算446.9亿元。建设成世界一流的可持续跨海通道、珠江口百年门户工程建设规模东人工岛建设进展-西岛建设进展-伶仃洋大桥东索塔建设进展-伶仃洋大桥东锚碇建设进展-施工栈桥建设进展-沉管钢壳工程名称海中桥梁海上人工岛海底隧道美国切萨皮克跨海工程长度：19.7km桥型：23mP.C.简支梁+92m钢桁梁基础：高桩承台面积：3.2万m2/个水深：9~13.7m基础：岩基长度：1662m+1749m规模：7.3m×4.12m×87m，4.6万t槽深：15m厄勒海峡跨海工程长度：7.844km桥型：140m结合桁梁+490m斜拉桥基础：扩大基础长度：4055m水深：约10m基础：岩基长度：4050m规模：38.8m×8.6m×175m，5.6万t槽深：10m韩国巨济-釜山连岛工程长度：8.2km桥型：2×230m+475m斜拉桥基础：高桩承台利用自然岛长度：3700m规模：26.46m×9.97×180m，5.4万t槽深：10m港珠澳大桥长度：22.9km桥型：110钢箱梁+85m钢箱组合梁+458m、268m、2×258m斜拉桥面积：10万m2水深：10m基础：厚软基长度：6700m（含沉管段5664m）规模：37.95m×11.4m×180m，8万t槽深：33m、回淤强度0.8~2cm/d深中通道长度：17.035km桥型：主跨1666m悬索桥+110m组合梁+580m斜拉桥基础：超大规模水中锚碇基础面积：西13.7万m2，东35.38万m2水深：12~15m基础：砂坑厚软基水下互通立交长度：6845m（含沉管段5035m、围堰段559m）规模：钢壳46~55m×10.6m×165m,7.6万t槽深：32m、回淤强度2~5cm/d超大跨悬索桥超宽变宽钢壳砼沉管水下互通立交海中超大锚碇国内外同类工程对比看，深中通道是当今世界综合建设难度最大的跨海集群工程之一技术难点及挑战:国内外对比l项目定位及建设目标定位工程目标行业目标国家目标u国家“十三五”重大工程u建世界一流可持续跨海通道工程u创珠江口百年门户工程u安全舒适、优质耐久、经济环保、和谐美观；攻克行业技术难题、促进行业产业升级u服务“一带一路”国家战略u推动“粤港澳大湾区”建设u提高国家竞争力，形成中国标准l国家“十三五”重大工程：p践行“科技强国、交通强国、质量强国”发展战略，推进“中国制造2025”；l交通运输行业“品质工程”示范工程：p安全舒适、优质耐久、经济环保、和谐美观；p目标方向：标准化、工业化、智能化l“桥、岛、隧、水下互通”跨海集群工程：p超大跨度、深埋、特长钢壳混凝土沉管隧道，世界首例，规模和技术难度均超前；p沉管钢壳用钢量大，32万吨，单个管节相当于一艘中型航空母舰船体，构造复杂、制造精度、工效要求高；p沉管隔舱达2500个，砼浇筑量28,000m³，自密实砼施工浇筑速度控制及工效要求严格；p浅水区非通航孔桥及陆上引桥，工厂化预制，规模大，外观、品质和耐久性要求高。智能建造项目层面需求2013“工业4.0”2014“工业互联网”2015“中国制造2025”u2015.10《国家十三五规划纲要》u2015.5《中国制造2025》u2016.5《国家创新驱动发展战略纲要》u2016.12《智能制造发展规划（2016－2020）》u2017.10《十九大报告》交通强国战略u2018.8《国家智能制造标准体系建设指南》质量强国科技强国制造强国交通强国智能建造国家战略需求智能建造交通工程建设高质量发展必由之路数字化信息化自动化二、智能建造体系规划与实施方案智能建造技术体系沉管隧道桥梁工程智慧工地•沉管钢壳智能制造•钢壳砼智能浇筑•管节智慧安装：运安一体船•钢箱梁智能制造•智慧预制梁场•钢筋部品工业化•一体化造塔机•BIM协同管理平台•工地物联网•应急指挥信息中心2.1沉管隧道智能建造实施方案沉管隧道介绍p海底隧道总长6845m，其中沉管段长5035m；p结构型式：钢壳混凝土组合结构p32个管节，标准管节用钢量1万吨/节，32万吨p单个标准管节7.6万吨传统建造难以满足大规模、高工效、高质量要求沉管钢壳u规模大：32个管节，32万吨u体量大：1万t/节，8万吨排水量相当中型航空母舰船体u构造复杂：2500隔仓/节，纵横隔板、连接件交错u精度要求高：±15mm，远高于造船精度要求u厚板焊接：最厚40mm，焊接难度大u工效要求高：满足1节/月要求人工制作板单元工位自动化（港珠澳）流水线自动化四线一系统智能车间《中国制造2025》沉管钢壳智能制造沉管钢壳智能制造技术体系沉管钢壳智能制造数字化生产设计智能制造执行MES系统智能制造车间（四线一系统）工厂物联网焊缝地图沉管钢壳正向设计是基础参数化BIM模型驱动图纸更改沉管隧道BIM参数化设计土建、交通工程、舾装件预留预埋件32000个，同一模型多专业工作协同钢壳3DBIM正向设计是智能制造的基础施工图联合设计工程设计单位制造单位设计部生产制造部门三维数字化生产设计制造单位设计部PDM管理系统物资管理部门生产调度部门质量检验人员交付物：l施工图设计图l施工图设计模型l工程数量表交付物：l生产工艺图l钢板数字排版图l物料BOM清单l产品计划清单l焊缝清册三维数字化生产设计：设计-制造-检测一体化n下料加工智能生产线n智能喷涂生产线n片体智能焊接生产线四线一系统智能车间车间智能制造“四线一系统”n块体智能焊接生产线智能制造执行系统（IMES）u编制生产计划、智能排产，实现生产负荷、在胎情况、库存情况分析；u精细化派工，人员效率、绩效、质量信息溯源等综合管理；u满足对车间物料、设备、工艺等信息实时在线监控。焊缝实名制n三维焊缝地图：一级焊缝n焊缝实名制管理n焊缝设计、制造及检验全过程质量信息溯源。钢壳砼智能浇筑u工作性能要求高：拓展度600~700mm，配制和质量稳定性控制难度大u脱空控制严格：≤5mmu环境要求严格：环境温度5-35°u变形控制严格：±10mmu施工组织复杂：2500个隔舱，施工组织难度大u浇筑时间苛刻：≤1hu浇筑速度严格：前期≤30m³/h，顶部浇筑速度≤15m³/hp混凝土浇筑要求n智能化浇筑设备：布料机、智能化浇筑小车、拖泵及配套的管路和控制系统组成n智能化小车功能：坐标自动移位，自动测深、自动调节浇筑速率智能浇筑装备智能浇筑工艺控制p工艺孔设置p浇筑速度控制p高稳健、自流平混凝土制备及工作性能关键问题p混凝土浇筑管理系统，混凝土浇筑全过程在线监控，实时反馈浇筑质量、效率。智能浇筑管理系统p创新混凝土脱空快速检测技术Ø获得缺陷的脱空面积、脱空高度数据Ø可视化处理形成2维或3维图像缺陷成像智能检测问题导向u长距离运输50km,，浮运风险大u沿基槽横拖达5km，横流大u沉放对接精度要求高对策：交通行业与船舶行业、测绘行业结合，研发运安一体船目标u降低施工风险，保障水上公共安全u提高对接精度u减少疏浚量沉管隧道桂山岛预制场约50km沉管管节浮运安装运安一体船—提高工效，控制风险（横拖）p研发特种装备：船舶与交通行业的结合l航速快，可达5节/小时l原地可360°回转l横向8x3000匹，抗1.6节横流l回拖方便l减少回淤量1500万方l提高对接精度Ø提高沉管运安工效Ø控制沉管运安风险智慧安装一体船管节运安一体船2.2桥梁智能建造实施方案p10km钢桥：正交异性桥面板耐久性保障关键技术：参数匹配+工艺改进p车轮荷载引起的焊接结构疲劳破坏是钢箱梁正交异形桥面板最突出的问题U肋与桥面板连接焊缝17%U肋与横隔板连接焊缝36%保证耐久性疲劳易损部位U肋全熔透焊接技术及工艺优化焊接机器人在U肋焊接中的应用板单元组焊接一体化技术：取消定位焊聚弧深熔气保焊+细丝埋弧焊双面细丝埋弧焊U肋双面埋弧焊外侧成形钢箱梁智能制造pU肋板单元组装焊接一体化：内焊技术，取消定位焊，消除初始缺陷U肋内焊U肋装配钢箱梁智能制造pU肋全熔透工艺：根除初始缺陷双面细丝埋弧焊双面气保焊钢箱梁智能制造p钢箱梁节段智能化生产钢箱梁智能涂装节段智能化生产钢箱梁智能制造智慧梁场：pBIM协同管理平台p钢筋数控自动化加工p混凝土智能拌合及浇筑p自动液压模板及振捣系统p智能张拉及压浆p自动喷淋系统p人员车辆智能管理系统p混凝土ERP系统智慧梁场BIM信息管理自动钢筋加工流水线智能移动车间自动液压内模智能环保拌合站智能张拉压浆系统自动喷淋系统人员车辆自动采集管理系统工装设备监控系统全景视频监控系统智能综合节水供电管理系统智能环境监测系统智慧预制梁场BIM建模生成加工代码导入加工设备设备自动加工成型钢筋半成品存放钢筋数字自动加工钢筋加工集中配送中心钢筋自动化加工钢筋半成品堆放钢筋原材料堆放钢筋集中配送中心无人值守拌合楼集成混凝土ERP系统、搅拌站生产系统、物料管理系统、车辆管理等系统，实现混凝土生产集中控制，拌合楼无人值守。研发模板自动控制系统，采用PLC控制模块，通过液压自动控制系统和红外测温测距系统实现在混凝土浇筑过程中外模自动横移和纵移，内模自动支拆模。自动液压模板控制系统智慧梁场协同管理平台研发基于BIM的智慧梁场协同管理平台，集成梁场施工管理系统、监控监测系统、混凝土智能控制系统、钢筋自动加工系统等模块。基于长网片弯折拼装成型的成套方案目标：1、提升工业化程度；2、减少部品运输难度；3、提升现场工效。总体工艺：单元件工业化加工→长网片工业化制作承台上整体成型整体吊拼装吊装至塔顶分片拼装成型Ø钢筋部品成型工艺固定台座现浇结构：钢筋部品工业化Ø部品制作工业化提升——钢筋网片弯折成型单元件（半成品）加工箍筋接长定位纵筋抓取布设钢筋网片平面弯折钢筋网片二次立面弯折网片翻身吊装网片拼装成型，穿插拉勾筋现浇结构：钢筋部品工业化研发了具有混凝土布料、养护功能的一体化智能筑塔机，集成化程度高、支点少（4个）、承载能力大的特点，可实现工厂化建造条件。桥塔工程化建造：一体化造塔机2.3智慧工地建设期BIM重点工作•三维数字化设计与交付•钢壳智能制造•钢壳混凝土智能浇筑•钢筋数控加工•混凝土智能生产与管理•预制梁场智能生产智能制造•工程协同管理平台•数字签名与电子档案项目协同管理•班组实名制•设备信息化•安全监控与应急指挥智慧工地提质增效协同高效精细管控十一项任务建造智能化管理扁平化安全可控化智慧工地——工地安全可控化、可视化p实名制登记，一人一卡p岗前教育，安全教育p建立劳务人员安全生产信用评价体系教育培训入场登记岗前教育技术交底班前教育违章扣分考试培训闭环管理流程产业工人实名制p“一机一码，一船一码”，实名制登记，设备实时定位，轨迹跟踪。实名制登记设备信息化状态信息lGPS定位l运行轨迹l开、关机时间l操作人员l受力状态l防碰撞预警l……架桥机履带吊门吊运架一体船移动厂房运梁台车提升站云端发送指令l特种设备安全监控预警特种设备安全监控ü数据导入：完成监测数据自动录入、数据筛选、失真数据自动剔除等前处理工作ü数据显示：显示筛选后的监测数据，并绘制监测数据分布图，设置预警阈值ü数据分析：对比分析监测结果与理论结果/模型计算结果，监测数据相关性分析，数据超限预警ü报表生成：自动生成各监测内容的日报表、周报表、月报表等。Ø锚碇深基坑结构安全监测平台监控项目菜单锚碇施工三维界面实时数据曲线显示界面二维图辅助显示数据特殊结构安全监测压力机O数据存储…………数据获取数据清洗数据分析数据预警……终端OPC服务器提交到服务器第三方服务器OPC协议提交到服务器REST协议万能机拌合站现场安全