智慧合樅 聯通皖江
——合肥至樅陽高速公路工業化智造探索

文/圖 安徽交控集團建設管理有限公司 秦連飛

全長134公里的安徽合肥至樅陽高速公路（以下簡稱“合樅高速”），是國家高速公路網G0321德上高速的重要組成部分，也是安徽省“五縱十橫”高速公路網中“縱三”高速公路的重要路段。項目聚焦工業化智能建造，在工業化設計、自動化生產、智能化管控方面開展科技創新和示范應用，實現了橋梁所有上下部構造的工業化，為高速公路工業化智慧建造探索出了新路徑。今年6月28日，33.2公里的合樅高速呂亭南樞紐至樅陽北段正式通車，剩余百公里項目路段將于年內建成。屆時，合樅高速將縮短合肥至皖南地區的路程，舒城縣也將實現15分鐘通達高速公路的目標，對支撐國家長江經濟帶發展戰略，推進皖江城市帶和合肥經濟區發展，鞏固脫貧攻堅成果，完善國家和區域高速公路網具有重要意義。

合樅高速桐城預制廠內景

創新是實現高質量發展的第一動力。作為交通運輸部高速公路工業化智能建造技術科技示范工程、第一批公路BIM技術應用示范項目及平安百年品質工程創建示范項目，合樅高速創新使用了新一代“BIM+智慧工地”信息化施工管控技術，圍繞橋涵結構物工業化設計、預制構件自動化智能制造和基于BIM的項目建設智慧管控等方面，系統開展綜合創新和示范應用，形成了一套高速公路工業化智能建造可復制、可推廣的技術成果，節省永久性占地28萬平方米，提升工廠化預制工效50%、裝配化安裝工效30%，為高速公路工業化智能建造探索出了一條新的路徑。

生產省時 管理省力

今年初，在合樅高速桐城預制廠的偌大廠房內，一片T梁正在進行著它的智慧之旅。

工人們正在T梁胎膜上綁扎鋼筋，排列在廠房兩邊的數控彎箍機“咔嚓、咔嚓”地從“嘴巴”里向外吐著鋼筋構件。工人取走構件并一一擺放在“貨架”上——這里像極了一個鋼筋構件超市，不同構件被分門別類、碼放整齊。此時，一臺臺機器人焊接機也在各自“聚精會神”地干著活，“嗤嗤”的電焊聲不絕于耳，匯入忙碌而有序的勞動音符里。

“起！”胎架綁好鋼筋后，隨著操作手老陳的一聲令下，鋼筋臺架被吊放在胎模內，“咕嚕、咕嚕”聲由遠及近，一個裝載著混凝土的魚雷罐沿著懸空鋼軌，準確地停在了胎模上方。隨著工人們將混凝土注入到胎模內并完成振搗等一系列工序，預制好的T梁又被頂推到蒸汽養生車間內，“得嘞，你在這修養幾天吧，下一個！”

當老陳和工友們在鋼筋加工車間流水線上工作時，鋼筋實時生產和測量的數據就被同步匯聚到了合樅BIM（建筑信息模型）管理平臺上。

“實時產生數據匯至數據中心，可以使各個應用之間實現數據的互聯互通，同時平臺還可將關鍵指標、數據及分析結果集中呈現給項目管理者，一旦平臺識別到問題即刻預警，從而實現管理者對施工現場的數字化、在線化、智能化管理。”合樅項目辦總工程師朱玉介紹說。

在預制標桐城分廠輕型T梁生產線上，T梁生產在“原材-拌和-布料-振搗-蒸養-張拉-壓漿-梁體激光三維掃描-噴淋-梁板存放”等生產過程中所產生的數據，能夠被自動應用到質檢資料表格中，一改傳統人工手填紙質版資料的現狀，做到數據真實、節約人工成本。

經測算，相較于傳統施工工藝，板式預制構件自動化流水生產線產能不低于每天64片，工效提升了50%；10條梁式構件自動生產線實現了從混凝土拌和、運輸、布料、振搗等工序的被動操作向自動控制的轉變，產能不低于每天8片，工效提升了40%。

從事工程管理工作40多年的安徽交通控股集團有限公司副總工程師，安徽省合樅高速公路有限責任公司黨支部書記、董事長鄭建中參與見證了安徽高速公路建設從無到有、從弱變強的發展歷程，他說：“隨著當前信息技術、工程建造工藝的快速發展，我們也必須在工程管控手段上與時俱進，探索出一條信息化、高效管控模式，這與交通運輸部賦予合樅高速全壽命周期BIM示范的要求是不謀而合的。”

合樅高速孔成河大橋

在合樅B I M 大數據管理平臺上，由20萬個模型構件、1000多萬組數據信息量建立形成了合樅高速134公里的三維模型。“這是什么概念呢？就是在虛擬網絡中建造了一條合樅高速，每一個構件、每一處涵洞、每一條管線都有編號，清晰可查。”朱玉介紹，將大數據應用于施工現場、施工車輛及手持終端等智能設施、設備上，就把施工的虛擬現實聯系起來了，現場施工的每一步、生產預制構件等信息都會和平臺信息對應起來，使施工進度、質量安全一目了然。

合樅項目將BIM技術與智慧工地技術有機融合，BIM協同管理平臺作為項目建設的“大腦”，是參建各方在公路建設期進行協同工作的主平臺；智慧工地平臺作為工程建設的“觸覺系統”和“執行系統”，承擔工程建設現場數據感知與執行的任務。

通過BIM協同管理平臺與智慧工地平臺的有機融合，使信息流的“感知-分析-決策-執行”實現串聯，從而達到縮短決策周期、實現智能管理的目標。“如果說工廠化推動了農民工向產業工人的過渡，那么‘大數據+智慧工地’應用就是助推工程管控模式由傳統向現代化轉變。”鄭建中說。

創新驅動 資源集約

借助于智慧管控，合樅高速項目致力于“全線零現澆”建造理念，通過標準化設計、工廠化生產、一體化安裝，形成了裝配式通道、樁板式路基、輕型T梁、鋼板組合梁、窄鋼箱組合梁、模塊組合斜拉橋等系列產品，涵蓋了5米至500米跨徑箱梁的工業化建造技術，全線近40公里的各類結構物，100%實現工業化。

首創常規跨徑新結構

合樅高速共設68座全線裝配式下部結構橋梁，占全線橋梁的82%。針對該特點，項目辦首創常規跨徑新結構——由裝配式下部結構和預應力管樁組合而成的帶插槽結構，具有構件標準化、工廠化，結構高強化、輕型化，安裝便利化的特點，綜合效益顯著。

相較于中小跨徑橋梁多采用混凝土箱梁和密肋T梁等結構形式，項目方開發應用了一種鋼板組合梁，創新性提出了等截面簡支-鋼橋面連續輕型T梁結構，其中鋼梁構件與橋面板及輕型T梁均采用工廠化預制、裝配化施工。

合樅高速沿線耕地多，取土困難。對此，項目方創新采用樁板式結構道路，與高速公路填土路基相比，樁板式結構道路節約用地約每公里4萬平方米，全線13公里采用樁板式路基結構，僅此一項，節省永久性占地28萬平方米。

創新小跨徑結構建造方法

傳統公路通道存在結構承載能力差、施工工期長、成本高、質量控制難、結構與路堤施工相互干擾等問題，同時在嚴重缺土且對耕地占用規模較大路段，借方困難問題也很突出。為了解決這些問題，項目方采用通用四構件分塊模式，在工廠集中化預制，現場逐塊分段裝配，進一步縮短工期，壓縮成本。在解決借方困難問題上，項目方也有妙招——以樁板式結構道路替代填土路基，可大幅減少路基占地和取土場占地。

首創模塊化斜拉橋工業化技術

作為合樅高速的控制性工程，孔城河特大橋主橋為不對稱柱式獨塔-大懸臂脊骨梁斜拉橋，主跨采用鋼結構，邊跨采用鋼混組合結構，主梁和塔柱均采用模塊化節段拼裝施工方式。

模塊化斜拉橋結構應用，在滿足工業化建造需求的基礎上，能夠取得很好的經濟效益，解決了常規斜拉橋無法工業化生產、施工控制難度高等問題，填補了大型橋梁裝配化技術的空白。

合樅高速預制工廠

通過對工業化建造系列技術的綜合應用，項目共計節約水泥16.1萬噸、水13.9萬立方米、砂石61萬噸、鋼材3.9萬噸，節省永久性占地28萬平方米。同時，為了配合工廠化生產，項目方還研發了一系列一體化安裝配套設備，極大提高了制造、安裝、檢測的效率和精度。

為適應工業化建造產品在山區高速公路中的推廣使用，并符合橋梁立柱、蓋梁、梁板一體化安裝架設的施工工藝要求，項目辦在現有架橋機設備基礎上改進和完善，開發出了適合鋼板組合梁橋和輕型T梁橋的橋梁上下部構造一體化施工裝備及施工技術。這些裝備不僅解決了墩身安裝、蓋梁安裝與預制梁板安裝功效不匹配的問題，相較于傳統施工工藝，工效還提高了30%。

示范引領 應用推廣

作為交通運輸部高速公路工業化智能建造技術科技示范工程，合樅高速在建設過程中所積累的工業化智能建造經驗，正在被全行業共享。

項目方與全國多地相關單位、專家代表就工業化智能建造技術開展了多達上百次的交流研討及現場觀摩，同時舉辦了“第三屆橋梁工程創新技術論壇暨新基建背景下智能橋梁建造技術交流大會”“2021數字化轉型及應用技術論壇暨交通BIM協同創新共同體年會”等兩次行業級技術交流會，以及兩次省級技術交流會。除此之外，項目方還通過科研成果向全行業推介實踐經驗。

為支持科技示范工程應用，項目方先后開展12項科研任務，其中一項入選2021年省級科技重大專項項目，兩項入選交通運輸部重點科技項目清單，兩項入選安徽省重點科技項目清單。同時，項目方還形成一系列可推廣的標準及指南，包括：BIM技術應用、工業化建造標準規范5項；樁板式結構道路施工、橋梁梁板構件的自動化生產等省部級工法兩項；橋梁梁板構件流水線、模塊化組合結構斜拉橋設計施工、上下部構造一體化施工技術指南5項。

未來，合樅高速的示范引領效應還將持續釋放，項目辦對于提升公路建設技術水平、貫徹全壽命周期理念、構建成套的公路工程工業化智能建造技術體系將發揮積極意義。