随着自动化生产线、物联网、人工智能、3D打印以及数字孪生等技术的深度融合,预制件智能制造的应用场景不断延展,其高效率、高质量、高灵活性和高环保性,也为我国智慧交通基础设施建设奠定了坚实基础。
俯瞰齐鲁大地,一条巨龙横跨黄河——由山东高速集团建设的庆章高速控制性工程黄河特大桥,主桥跨径(195+350+195)米创下“三项世界之最”——最大跨径连续梁桥、全球首例UHPC(超高性能混凝土)-钢箱叠合结构、最大尺寸UHPC槽型梁。
其中,项目团队创新采用“钢箱梁+变高度UHPC叠合梁”结构,通过内置斜拉体系、钢桁架式隔板等五项设计优化,梁体自重降低,整体刚度提升,节约建设投资7100万元,工期缩短6个月。
在UHPC梁智能制造环节,项目自主研发专用生产线,采用“侧模包底模+内模包端模”复合拼装工艺,其预制节段梁最大尺寸可达6.8×3.5×12米,实现了UHPC预制构件从平面单元向大型三维实体的重大跨越。为了保障UHPC的浇筑和养护质量,UHPC梁采用场地预制并进行高温蒸养。
“像拼积木一样”,桥梁上部、下部及附属结构100%是预制品,其中95%的构件在工厂提前预制完成。现场辅以推进式输送和焊接,由施工团队将这些预制件逐一进行组装。
庆章高速徒骇河大桥就是“UHPC华夫桥面板+热轧H型钢组合梁+预制盖梁及离心管墩”的全装配结构。在施工现场,UHPC华夫桥面板与热轧H型钢组合梁精准对接,预制盖梁借助北斗定位嵌入离心管墩。
该项目是山东省内首次应用的UHPC华夫桥面板技术,其设计理念与施工工艺达到了国内先进水平。采用纵肋横梁一体化设计的华夫桥面板,较传统结构减重30%,抗震性能提升了40%,桥面板耐久性能大幅提升,桥梁结构寿命延长,全生命周期成本降低20%,实现了建设效率与养护成本的双赢。
桥能实现“装配式”,涵洞同样可以。庆章高速项目全线87道、3038延米的装配式涵洞,由预制顶板、两侧墙、预制八字墙和底板5个自稳构件组成,建设过程中首次大规模应用拼装预制箱涵,装配化率达95%。仅用两个月时间,完成所有主线涵洞建造,一举突破了高速公路建设中传统现浇涵洞施工周期长、易错台、蜂窝麻面、保护层厚度合格率较低等难点问题。
除了装配式涵洞的创新应用,项目团队开发的桩基参数智能反演系统,通过地质大数据分析优化桩长设计,让32.3万米桩长缩减5%-10%,节约造价超亿元;粉煤灰台背回填技术的应用,既消化工业固废12万吨,又将桥头跳车概率降低70%,实现了环保与工程质量的双重提升;BIM模型精确指导涵洞构件生产,智能监控系统实时预警管线交叉风险,动态优化后的迁改方案节省工程造价上千万元。
山东高速集团将以“预制+装配”为突破口,进一步推广低碳材料和节能技术应用,减少预制件生产的碳足迹,为高速公路建设提供高度定制化的预制件解决和装配式施工方案,推动智能制造成为行业标配,引领崭新未来。(陈鸣飞)