G15 沈海高速公路江苏省段是中国重要的南北公路交通大动脉之一,长期超负荷运营使得路面呈现疲劳病害迅速增长、各项指标逐步衰减,以及软基路段沉降不断累积导致线形变化、平整度不足等一系列特征。为进一步提升 G15 沈海高速公路江苏省段的路面使用性能,2023 年 8 月,江苏交通控股有限公司(以下简称“江苏交控”)成功组织开展国家公路现代养护工程试点——G15 江苏段集中养护工程项目。该项目起点位于雪岸枢纽(k1110+750),止于步凤枢纽(k1015+520)段连云港方向,全线约为 95 公里,兼具路段长、体量大、工艺新、交叉多等特点,项目工期 1 个月。
G15沈海高速江苏段集中养护工程
该项目根据江苏路网大流量长路段的特点实施针对性集中养护,通过试点构建协同化、终端化指挥管理体系,运用绿色化、快速化养护技术,打造数字化、无人化养护集群示范,不断提升集中养护工程现代化水平,探索高速公路现代化养护模式。
/ 运用指挥管理平台 实现协同化联合指挥调度 /
针对大流量、长段落集中养护工程设计方案不直观、进度协同效率低、现场指挥调度难等痛点,该项目创新打造协同指挥管理平台,实现了网页端和手机端的联动。网页端搭载全线倾斜摄影模型,用于查看工程的整体情况,例如交通组织、应急方案、进度安全等;手机端主要通过微信小程序,实时监控现场的进度、安全和质量情况并上报。基于此,“一路多方”联合指挥部可通过指挥管理平台,按照工程管理、交通协调、应急救援、综合保障的职责分工,实现三维可视化管理、实时动态管控和协同高效指挥。
三维可视化管理
针对以往养护过程中纸质图纸不直观、病害翻阅查找困难等问题,该项目在全线使用无人机摄影的方式采集数据,通过施工现场真实影像数据建立三维倾斜摄影模型,用于识别实际地物对象特征并叠加,实现病害智能提取与可视化展示、统计与分析。
智能动态管理
施工计划管理 现场施工人员实时在线填报现场进度,在三维模型上可直观形象地以不同颜色状态,呈现施工现场各道工序实际完成情况。通过协同指挥管理平台,管理人员可在线灵活制定项目总体施工进度计划,实现高效进度协同,便于指挥者全方位掌控总体项目实施计划,加快每日例会推进速率与进度决策效率。
人机料资源管理 分项制定施工计划后,各专业填报次日现场人机料资源计划安排信息并公示,包括施工位置、人员安排、物料用量等。各专业在平台中每日上报次日资源,在关键指令填报完成后即可实时推送至对应单位负责人,实现信息的高效流转。
现场安全质量管理 平台提供现场风险情况的在线填报统计和对应应急预案的快速查询功能,避免了微信上报方式可能造成的信息遗漏。平台接入了施工现场监控视频,如果出现突发情况,管理人员可及时通过监控查看并赶往现场处理,也可及时查找对应处置方案,极大提升了问题的处理效率,保障了现场施工安全的总体把控。平台实时集成施工前后场的关键质量控制数据,供管理人员随时调用查看,现场一旦出现异常数据情况,管理人员可及时发现并通知对应负责人解决,有效改善了传统质控数据需要在系统中分别查看的繁琐步骤。
协同高效指挥
交通组织 施工人员实时在平台实景地图上自定义绘制、编辑交通组织方案并保存应用场景,保障施工期间交通组织绕行路线的准确性与可行性。现场出现突发情况时,现场工作人员可以通过微信小程序向联合指挥部上报,大屏上也会同步显示现场拥堵的提示,指挥部将立即启动新的分流方案,由交通协调组现场实施。
人机料及拌和车辆的指挥调度 通过现场各专业班组长配备的智能安全帽设备,结合平台显示回传的数据信息,实现人机出勤、定位、调度、预警的协同管理。
/ 运用快速养护施工技术 实现近零感养护试点 /
针对G15沈海高速江苏省段软基路段沉降导致的搭板损坏、交安设施更换体量大等问题,该项目依托科研项目、品质控制活动、小微创新、五小发明改造等形成快速化养护施工技术,通过工艺革新、机械化提升、“四新”应用推广不充分,全面加强苏式养护的自主可控、创新引领和保障有力。
桥梁快速养护技术
应用ECC喷射混凝土技术,解决以往箱梁桥腹板增大截面法施工需要立模浇筑,施工效率低、自重增加多、材料易开裂的问题,工效提升了10倍以上;应用“整体预制+边缘现浇+ 板底处理”一体化改善桥头搭板的方案,形成成套工艺和设备中的轨道式混凝土切割机、清孔器等7项配套技改成果,解决了传统搭板的病害处置方法,综合施工周期较长且不能有效根治的问题,耗时上较注浆和破除现浇高强混凝土分别缩短了50%和80%,质量上避免大体量混凝土浇筑易裂缝、振捣不密实等问题。
交安设施快速施工技术
该项目应用了自动立柱打桩机和护栏板安装机器人。自动立柱打桩机改善了打桩支撑结构,可确保支撑结构高刚性,增加了机械臂抓取、红外线定位、位移传感器等功能和装置,可实现打桩机自动抓取立柱、自动定位、自动打入和打入过程中自动调整立柱竖直度,通过机械化手段提升了护栏施工质量和施工效率;护栏板安装机器人侧重于解决护栏板安装人工多、现场装卸难、安装效率低的问题,形成护栏板从运输车辆上至成品安装一体化流水作业。
在工效方面,应用交安设施快速施工技术,设备打入能力提升24%;在质量方面,新型立柱打桩机通过精准定位和动态调控,使立柱竖直度合格率达到95%,此外通过机械化安装三波板,也能提高作业安全性。
全自动标线施划技术
该项目应用智绘划线机器人智能生成划线作业图、自动规划行走路线、毫秒级矫偏,应用全自动划线机满足多尺寸标线宽度施划,精准控制涂料温度、标线宽度、出料厚度、玻璃珠撒布量,执行普通和结构标线施划工作,解决了传统标线施划手工放样和操作小型机具施划精度差、功效低、质量不稳定的问题。
在工效方面,智绘划线机器人将放线作业效率提升至每小时5公里,比传统放线效率提高20倍;全自动标线划线机每公里施划用时20分钟,比传统划线机工效提高10倍。在质量方面,智绘划线机器人与传统人工作业相比放样精度提升50%,全自动划线机喷涂厚度控制更精准,达到0.1毫米。
/ 运用数字化养护施工技术 推动无人化集群施工应用 /
针对G15沈海高速公路江苏省段软基路段沉降导致的线形变化、平整度不足等问题,该项目规模化应用无人集群协同及高精度控制等无人施工技术,提高平整度、均匀性与边部碾压控制精度。
三维变量铣刨技术
三维变量铣刨技术由雷达扫描、数字化设计、自动化施工 3个部分组成,主要通过激光雷达测量形成三维施工图,根据三维数据精准控制铣刨机落刀深度。在雷达扫描阶段,自路面封闭开始3小时内完成了6.3公里沉降段全段落、全宽幅的测量工作;在数字化设计阶段,以立体三维图的形式直观地看到设计结果,每一个点位的铣刨厚度变化都能直观体现,为现场生产安排调度提供准确依据;在自动化施工阶段,只需铣刨操作手和1名技术人员辅助,不需要在现场测量放样,也不需要现场喷写标注铣刨厚度,准备工作和人力投入大幅减少,铣刨过程高效精准。该项目不均匀沉降路段采用3D铣刨技术后,从根本上解决了传统人工操作不等厚铣刨控制精度低和测量难度大的痛点问题。
三维摊铺技术
三维摊铺技术通过数据采入拟合建模、现场三维空间定位、自动施工控制3个步骤来实现。现场测量机器人将捕获安装在摊铺机桅杆上的360度棱镜的三维坐标数据,通过摊铺机系统上的数据电台实时将测量的三维坐标数据传输给三维摊铺自动控制系统,控制系统将获得的当前坐标信息与设计卡中的三维数据对比,生成相应的高差修正信息并传递给摊铺机找平系统。
该项目在不均匀起伏严重路段采用三维摊铺技术后,整体线形平顺,行车舒适,纵断面线形高度贴合设计线形。经检
测,平整度指数最高值小于每公里0.8米,高程水准误差小于 5毫米,控制精度达到毫米级别,大幅提升了路面平整的均匀性,真正实现了摊铺作业自动化、精准化、数字化施工。
无人化集群施工技术
无人集群施工技术通过加装北斗定位、工业控制主机、避障雷达、激光雷达等智能设备,赋予摊铺机、压路机环境感知、路径规划、自动控制的能力,使之具备智能摊铺、智能碾压的功能,用极少数人即可实现当前需要大量施工人员才能实现的集群操作作业,在极大降低人工作业强度的同时,也提高了工作效率与标准化程度。
该项目首次应用国内自主研发的数字化智能无人集群施工装备,完成20公里无人化集群施工集中养护工程,整个施工过程机械的运行速度、施工轨迹、碾压遍数、振频振幅均做到真正意义上的标准化施工,在保证施工质量的同时,减少了施工的参与人员,确保了夜间施工区域的安全,打造了全国规模最大,应用范围最广、最具有代表意义的无人化集群智能化施工应用。
/ 开展质量精细化管理提升 打造现代养护工程示范 /
针对集中养护工程点多、线长、面广的特点,该项目深入开展“质量管理提升”专项行动,立足大体量养护工程面临的质量管理难点和痛点,秉承质量为先的基本发展要求和目标,按线性区段划分抓好抓牢关键人质量管理责任履行、质量关键数据真实性、及时性,以及关键工序、关键环节、关键节点质量管控,构建起覆盖全面、有的放矢的质量管理体系。
打造立体化质量管控制度体系
建立江苏交控技术中心全过程质量监督检查、管理公司第三方巡检、监理单位全程监督、江苏高速公路工程养护有限
公司(以下简称“江苏高养”)抽检、集中养护项目部自检的五级质量管控制度体系,齐抓共管,严控质量。通过第三方技术服务单位“母体实验室”、监理单位工地试验室、江苏高养检测中心移动实验室,多平台、多渠道加强对原材料和沥青混合料的质量监督工作,同时在现场质量管理过程中,编制《沥青路面大中修精细化管理手册》,进一步规范施工过程中的工序质量管理。将程序化、规范化作为质量管控抓手,夯实基础,大幅提升整体质控能力。
全面开展质量管理教育培训
深入开展质量管理经验交流和教育培训,强化一线管理人员的质量责任意识。通过在施工现场、宣传栏等场地、场所张贴和悬挂质量宣传标语、主题宣传画,制作墙报、简报,播放幻灯片、组织讲座等形式,宣传质量法律法规、作出集中养护质量工作重大部署等,营造出“企业追求质量、人人关注质量”的良好氛围;加强内部培训教育,深入梳理、明确质量工作及产品质量形成全过程关键岗位,组织开展关键人员质量教育培训,确保相关人员意识、能力等满足质量保证和质量改进活动的需要,全面提高企业人员质量意识和企业工程质量水平。
深化推进质量管理系列活动
以质量作为活动开展的主线,用质量控制小组活动、质量信得过班组建设、用户满意度评价等质量管理活动手段,解决集中养护现场质量管理遇到的问题,调动基层员工和班组创新的积极性,增强创新意识,激发工作潜能,推进精细化质量管理,加快培育先进典型,通过“比、学、赶、帮、带”等一系列活动,带动质量管理全面提升。该项目作为国家公路现代养护工程试点,在总结已有的4 年集中养护成功经验基础上,用最优的管理手段、最周密的组织安排,积极试点现代养护,以“苏式养护”品牌为抓手,利用现代化、数字化科技手段,打造了大流量、长段落集中养护的示范引领项目,为推动现代养护贡献“苏式智慧”。
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