铁路创新（PPT82页).ppt

,新建太焦铁路创新管理活动开展情况汇报材料,二零一八年七月,尊敬的各位领导、各位同仁：大家好。太焦铁路山西段线路全长325.35km，其中隧道长145.219km，占线路总长的44.63%；桥梁长95.872km，占线路总长的29.47%；路基长84.259km，占线路总长的25.90%。设计时速250公里/小时，总投资374.58亿元。,前言,为认真落实国家创新驱动发展战略，坚持创新、协调、绿色、开放、共享发展理念，切实响应铁路总公司“强基达标、提质增效”的工作主题，落实2017年8月铁路总公司王同军副总经理视察太焦铁路建设时关于创新工作的指示，以创新精神推进太焦铁路建设标准化管理向纵深发展，“科学有序、安全优质”推进太焦铁路建设，打造太焦铁路精品工程，大西公司组织太焦铁路各参建单位积极开展创新活动。大西公司先后制定了关于在太焦铁路建设中开展创新活动的指导意见（试行）、太焦铁路创新项目推进计划等办法，为太焦铁路的创新工作提供了制度支撑。太焦铁路目前创新氛围已形成，部分创新项目已已完成并应用到了现场，取得了良好效果。,前言,一、隧道工程创新及应用二、桥梁工程创新及应用三、路基工程创新及应用四、信息化技术创新及应用五、建设管理创新六、下一步创新工作安排,目录,00000,一,隧道工程创新及应用,为提高施工效率，降低施工风险,保证施工质量，太焦铁路隧道工程积极推进创新，目前开展的创新项目共计12项，其中已完成的创新项目10项，正推进或研发的创新项目2项；应用的新工装、新技术共计1项。,一隧道工程创新及应用,（一）隧道施工全流程机械化、工装化,在太焦铁路隧道施工中，实现了各工序全流程机械化、工装化。通过实施隧道施工机械、工装配套，提高了施工效率、保证了施工质量、减少了作业人员、降低了施工风险。,1超前钻探作业,隧道管棚、超前水平钻等超前钻探作业采用三臂凿岩台车及地质钻机实施。,地质钻机,三臂凿岩台车,2开挖作业,在隧道正洞、级围岩开挖作业中，采用液压式三臂凿岩台车进行钻孔作业。该台车三臂电液推进梁具有360旋转和自动调平功能，可实现隧道及洞室快速、精准掘进，并可在软弱围岩下实施小导管钻孔、锚杆、锁脚锚管、超前地质预报作业钻孔施工，大大提高施工效率和钻孔精准度。、级围岩采用台架及风钻钻孔。,3出渣作业,出渣作业中配备2台斗容不小于3m的装载机，1台挖掘机配合、15t以上自卸汽车(根据运距的远近计算确定投入运输车辆数量)进行出渣。出渣运输车置于隧道中心位置，并紧挨渣堆，装载机分别置于大车的两侧进行作业。,4支护作业,喷浆作业采用湿喷机械手，机械手最大喷射高度15m，最大喷射宽度213m，喷射深度8m，喷料速度可达28m/小时。同时配备有液态添加计量输送装置，有效的较少了人员投入，减少混凝土的回弹，改善了作业面空气质量，保证了初支混凝土面的平整度。,5仰拱作业,履带式自行仰拱栈桥,仰拱作业采用自行式仰拱栈桥、仰拱弧形模板及钢端模。,仰拱钢端模,6防排水作业,防水板铺设采用自带按压装置的半自动防水板挂设台车。通过对现有防水板台架进行改装，达到自动铺设防水板的效果，减轻了人工作业强度，加快了防水板铺设速度，从而提高衬砌施工进度。,7衬砌作业,隧道二次衬砌施工采用自行式液压模板台车，台车机械化程度高，定位精准，施工质量可靠。同时对二衬环向止水带安装、分层逐窗浇筑及拱顶回填注浆等方面进行改进，为隧道二次衬砌施工质量提供了优质的保障。,8养护作业,为确保混凝土强度、耐久性，采用自动喷淋养护台车对二衬混凝土进行养护。自动喷淋养护台车通过底部增压泵将水输送至顶端管道的方式，对初脱模混凝土进行喷淋养护，使混凝土表面始终处于均匀湿润。为确保混凝土养护时间不少于14d，采用雾炮车进行辅助养护。,雾炮车,自动喷淋台架,9检测作业,衬砌检测作业拟采用二衬全断面雷达检测台车（正在研发中），目前采用检测注浆专用台架、地质雷达进行常规检测。,10沟槽施工,水沟电缆槽施工采用沟槽移动模架，实现了水沟电缆槽整体浇筑，提高施工效率，减轻劳动强度，保证水沟电缆槽结构尺寸和混凝土质量。,1.超前小导管和锁脚锚管施工定位工装该工装由定位板、导向管、活动卡扣等组成。施作导管（锁脚）前，将该工装安装至钢架上，可实现导管（锁脚）位置及角度的精准施作，操作简便，有利于充分发挥导管（锁脚）的支护作用。,锁脚锚管定位工装安装后效果,超前小导管定位工装安装后效果,安装固定确定施作角度,（二）工装工艺创新,防水板挂设台车按压工装现场采用弹簧按压式及伸缩滚轮式两种，使用按压工装的自动防水板挂设台车铺设防水板，有效解决了防水板铺设松弛度差、易产生背后空洞等问题，保证了防水板铺设质量，提高了施工工效。（1）弹簧按压式工装由弹簧、连接管、滚轮组成。,2防水板挂设台车按压工装,按压式防水板台车立体效果图,弹簧按压式工装,（2）伸缩滚轮式工装由环向可调按压杆、纵向连接杆和伸缩滚轮组成。,伸缩滚轮式工装示意图,伸缩滚轮式工装施工照片,2防水板挂设台车按压工装,防水板焊接采用电磁焊新工艺，相对原来的超声波点焊具有操作简便、焊接牢固等优点，焊接面均匀受热解决了防水板易焊穿的问题，提高了防水板的焊接质量。,电磁焊实施,电磁焊应用效果,3防水板电磁焊工艺工装应用,可调螺杆定位装置,可调螺杆定位装置施工,该工装由角钢、销钉、U型卡头、螺帽、50钢管、卡盘、底座等组成。隧道二衬钢筋绑扎时，使用该工装可较好控制外侧保护层、层间距、环向主筋间距，有效解决二衬钢筋层间距和保护层厚度过大或不足的问题。,4二衬钢筋层间距和保护层可调螺杆定位工装,根据接触网槽道型号及埋设要求，预先制作槽道组装平台，有效防止槽道在安装过程中出现“八字”形，保证槽道外露于混凝土表面，确保槽道施工质量。,槽道安装效果,槽道组装平台,5接触网槽道定位平台,二衬拱顶预防脱空预警装置采用点接触式及压力带式两种方式。,挤压感应器防脱空装置,（1）点接触式衬混凝土施工前在衬砌台车上配置触压连通式预警装置，沿拱顶中线布设4组监测点，通过混凝土挤压感应器开关进行报警，当报警器灯亮后，再稳压泵送3次，即可保证二衬混凝土压顶质量，预防拱顶脱空效果良好。,6二衬拱顶预防脱空预警装置创新及应用,（2）压力带式在隧道二衬拱顶防水板内侧布设一系列感应片，利用新浇筑混凝土的导电性能，当相邻两感应片间混凝土浇筑密实后，该装置亮灯提示，有效避免了隧道二衬拱顶脱空现象。,图1：防脱空装置指示箱,图2：拱顶防脱空感应片安装,6二衬拱顶预防脱空预警装置创新及应用,悬臂式喷淋养护系统是在衬砌台车后端安装悬臂支架，在悬臂支架上布设纵向喷淋主管及弧形分布管路，通过定时控制水泵抽水至喷淋管路内，实现二衬混凝土全环定时养护。,7悬臂式混凝土自动喷淋养护系统,隧道二衬混凝土智能蒸汽养护台车，由架体系统、防水篷布封闭系统、蒸汽发生器、轨行系统及智能控制系统等组成。利用防水篷布和已浇筑二衬表面形成封闭养护空间，通过温、湿度双指标智能控制，达到对隧道拱墙混凝土不间断高温蒸汽养护，大大缩短了养护时间，保证了养护质量。此工装特别适用于冬季施工、高寒地区及需要快速提高混凝土强度的工况下使用。,8隧道二衬混凝土智能蒸汽养护台车,施作仰拱填充找平层前，先用手推式地面行走铣刨机对基面进行凿毛并清洗，利用双坡面混凝土摊铺整平机分幅浇筑、整平，该工装具有坡面一次成型、工效高等特点，可满足设计图纸要求的四面横向排水坡度要求，为后续无砟轨道施工奠定了基础。,手推式铣刨机FC-Q11A,双坡面填充混凝土摊铺整平机施工,9仰拱填充找平层凿毛及混凝土摊铺整平机的创新应用,10隧道衬砌全断面自动检测台车检测雷达固定在检测台车环向运行轨道上，可实现隧道衬砌雷达环向测线检测，通过台车纵向行走可实现隧道衬砌雷达纵向测线检测，环向、纵向测线相结合，可达到隧道衬砌全断面检测的目的。（该工装正在研发中）,11二衬清洗台车通过清洗设备依附在行走台架上，采用时间继电器控制清洗设备定时往返，对衬砌表面进行清洗。（该工装正在研发中）,（二）工装工艺创新,（三）大断面软弱围岩三台阶带仰拱施工工艺创新,00000,二,桥梁工程创新及应用,针对目前桥梁施工中普通存在的惯性问题，太焦铁路桥梁工程目前开展的创新项目共计15项，其中已完成的创新项目共计14项,正在推进中1项（锚穴凿毛）；应用的新工装、新工艺、新工法共计3项（连续梁工艺、自动张拉、静载）。,二桥梁工程创新,1桥梁钻孔桩桩头标高控制工艺创新利用“智能桩头混凝土检测仪”的传感器芯片探测混凝土标高，确保灌注混凝土顶面标高满足规范要求，避免混凝土超灌过多，同时可通过手机客户端，及时掌握实时混凝土灌注高度。,（一）桥梁下部结构施工技术创新和应用,2可调节式钻孔桩钢筋笼孔口连接精确对位工装创新,为解决桩基孔口钢筋笼上下两节对接不顺直、钢筋搭接长度不足、不同心等问题，研制了钢筋笼连接精确对位工装，该工装采用角钢和高强螺栓加工成对位卡具，卡具均匀分布在钢筋笼顶部四周，通过卡具固定钢筋笼接头，保证了钢筋笼连接准确。,3钻孔桩桩头凿除成套工艺创新,在钻孔桩钢筋笼伸入承台部分的钢筋、声测管上安装复合式套管，采用桩头凿除工具三件套（定制的单双片电锯、霹雳镐头、手提式液压钢筋弯曲机）和一台油泵凿除桩头，确保了设计桩顶位置的准确和桩头混凝土的完整性。,4承台预埋墩身钢筋定位工装改进,墩身预埋筋定位工装采用轻型不锈钢材质加工，折叠合页插销连接。该工装轻便、组装方便，有效保证了预埋钢筋的位置、间距和垂直度。,5垫石锚栓孔定位工装创新,垫石锚栓孔定位工装由垫石模板及锚栓孔定位装置组成，在垫石模板顶面安装锚栓孔限位架调节锚栓孔套管的位置，确保锚栓孔位置的准确，有效防止了锚栓孔偏位、深度不足、支座砂浆粘接效果差等问题。,1锚穴橡胶圈定位工艺创新为了确保橡胶圈位居锚穴中部，在端模锚穴部分中间按照十字对角打孔，将胶圈套在锚穴模型上，然后使用绑线或者细绳穿过细孔将胶圈进行固定，保证胶圈居中稳固。,（二）桥梁上部结构施工技术创新和应用,2支座板防空鼓工艺应用,采用在支座板上涂刷环氧树脂胶，在胶上均布碎石，此方法旨在支座板上增加一层覆盖物，增加支座板与混凝土的握裹力，有效减少支座板空鼓现象。,3自动张拉系统应用,该系统可自动调整拉力，达到对称同步张拉，张拉数据可实时回传、实时导出，消除了人为干扰因素，真正做到以张拉力控制为主，伸长值校核为辅，保证施加预应力的准确性。,4封锚混凝土成套工装、工艺创新,锚穴凿毛采用离心式锚穴凿毛机，将水钻改装后安装在支架上，可上下、前后移动，水钻上安装合金钻头，利用旋转离心力对锚穴混凝土面凿毛，凿毛效率高、效果较好。封锚采用封锚混凝土专用振捣工装，利用电锤振动原理，将电锤前端钻头焊接圆盘，实现机械振捣，提高封锚混凝土的密实度。,5箱梁静载试验自动控制系统应用,采用自动静载试验系统进行预制箱梁静载弯曲试验。该系统具有自动加载计算、自动持荷补压、自动检测、试验数据自动上传，以及试验报告直接打印等特点。该系统具有加载力准确、数据实时计算打印、加载力同步加载、节约人力等优势。,1悬臂浇注连续梁相关施工工艺应用（1）0号块多孔振捣综合施工技术借助BIM可视化虚拟技术对连续梁钢筋进行碰撞检查。通过在支座上部、腹板、横隔板等钢筋密集区布设预留振捣通道，同时在0#段腹板加宽区、过人孔及悬臂段腹板倒角等部位预留振捣窗口等措施，解决了上述部位振捣不到位的问题，保证了梁体混凝土的密实度。,（二）桥梁上部结构施工技术创新和应用,1悬臂浇注连续梁相关施工工艺,钢筋定位工装由角钢卡具和钢制端模卡槽加工而成，实现了支座钢筋、底板、顶板、腹板钢筋间距的精确定位，解决了钢筋间距不一、钢筋保护层厚度不足的问题。,钢筋定位工装,预应力管道、锚垫板定位技术，通过BIM技术采集断面空间坐标，以端模、侧模、顶板作为管道定位的基准面，采用井字架与钢筋骨架焊接固定，实现了管道精准安装，保证了预应力张拉力、钢束伸长值符合设计要求。采用螺栓将端模、锚盒与锚垫板紧密连接固定，使锚垫板、锚口槽、端模形成整体，保证了端模、预应力管道与锚垫板位置准确。,预应力管道、锚垫板定位技术,2接触网基础预埋螺栓定位工装创新,采用接触网基础立柱预埋定位工装，该工装分为线下安装和线上定位两部分，线下安装能有效保证螺栓的相对位置以及与预埋钢板的垂直度，线上定位能有效控制预埋螺栓的位置和高程。提高了接触网基础预埋螺栓安装精准度。,3桥面系三墙钢筋定位技术创新,桥面三墙钢筋定位工装由角钢加工而成，以梁体翼缘板端为基准面安装该工装，可提高桥面系预埋钢筋的间距及保护层的精确度，满足设计及规范要求。,1承台自动喷淋养护新技术采用在承台顶面用土工布覆盖并布设喷淋管道，安装摇摆式喷头，定时定量自动喷淋，确保养护要求。,（三）桥梁结构养护技术创新和应用,2墩身“穿衣戴帽”自动喷淋养护新工艺,采用墩身全封闭定时喷淋养护技术，墩顶由带雾化喷头的整体墩帽养护棚罩覆盖，墩身包裹全封闭防水篷布，实现了对墩身整体的定时喷淋，既节水，又确保了墩身混凝土的养生效果。,3连续梁自动喷淋养护新技术,依托挂篮布设全方位高压雾化喷淋管道，根据不同环境条件，随时调整喷淋间隔时间及喷淋时长，实现对已浇筑梁段全方位定时自动养护，避免梁体混凝土表面出现裂纹。,4预制梁综合养护技术创新,预制箱梁底部、顶部采用智能喷淋养护，通过控制系统对喷淋模式、喷淋间隔时间等参数进行设置，实现了箱梁顶板、翼缘板、底腹板的自动化智能养护。,4预制梁综合养护技术创新,箱内采用智能雾化养护，感应系统实时监测箱内的温、湿度，实现箱内自动养护。综合养护技术节水环保，减少了作业人员，确保了养护质量。,5预制箱梁端混凝土养护工装创新,该养护工装由方钢框架、一布一膜及海绵层组成的养护板和定位卡具组成，制作简单、成本低。封端混凝土养护时，利用定位卡具直接将养护板挂设在梁端进行保湿养护，作业工效高，养护效果好。,00000,三,路基工程创新及应用,太焦铁路路基工程目前开展的创新项目共计3项，其中已完成的创新项目3项。应用的新工装、新工艺、新工法共计3项。,前截法,前截法：在螺杆桩混凝土初凝前，将桩头处理至设计标高。并对桩头混凝土进行振捣、覆膜养护。,传统方法与前截法对比示意图,（一）螺杆桩施工工装工艺的创新及应用,前截法施工的优点,在混凝土初凝之前截取桩头，桩顶低于原地面，有效避免桩头受相邻螺杆桩施工时机械的破坏。初凝前处理桩头至设计标高并进行振捣，避免了混凝土超灌，既节省混凝土又可保证桩头质量。比传统桩头处理节省施工成本。桩头在未初凝前就进行修整，凝固后桩头平整光滑，形状规整不变形，成桩后桩身完整性好。通过检测对比，使用前截法施工其I类桩比例，远高于传统方法截桩头的桩。,（一）螺杆桩施工工装工艺的创新及应用,桩帽旋挖施工,使用特制的桩帽成型器对圆形桩帽旋挖成型，具有如下优点：（1）流程简捷，省去了传统桩帽施工的支模、钢筋制作等工序，现场施工速度快(一个台班（8小时）可成型桩帽200个)；（2）有利于达到“桩土一体受力”的复合地基处理效果；（3）桩帽成形后形状标准一致。,（一）螺杆桩施工工装工艺的创新及应用,（二）路基连续压实技术应用,在振动压路机碾压轮主轴上安装振动传感器，传感器与终端数据处理器通过数据线相连，组成连续压实控制系统。该技术应用将路基压实由点检测提升到了面检测，真正实现路基压实质量全面覆盖和过程控制。,路基连续压实技术现场应用,（三）路基防护工程成套工装,1路基边坡拱形骨架施工,（1）骨架基槽开挖：采用挖机配小型挖斗自上向下进行开挖主骨架沟槽，人工修整到位。（2）土模嵌槽吊模工装：骨架底部采用土模，顶部采用定型钢模，钢模由钢管架加固固定，骨架混凝土一次整体浇筑成型，使拱圈混凝土底部和原状土紧密结合，保证边坡稳定性。,（3）骨架核心土夯实工装：拱圈内回填土采用专用大型平板夯实机自上而下进行夯实，对于大型机械不易夯实到的部位采用自制小型夯实机补充夯实。,1路基边坡拱形骨架施工,（4）六棱块安装定位工装：拱圈内六棱块采用自制方钢定位卡具进行安装，六棱块安装时紧贴卡具卡槽，由下向上逐层铺设，实现六棱块的准确定位。（5）自动喷淋养护工装：采用自动轨行喷淋养护小车对护坡混凝土进行喷淋养护，保证了边坡防护混凝土的养护质量，节约了人工和养护用水量。,1路基边坡拱形骨架施工,2防护栅栏安装工装,栅栏立柱采用自制方钢卡具进行定位安装，保证了混凝土立柱的垂直度及间距。提高了工效，保证了栅栏安装外观质量。,水沟开挖采用根据水沟断面尺寸定制的专用挖机挖斗一次开挖成型，在成型的水沟基槽内人工铺设两布一膜防水层，利用混凝土滑模机现场浇筑水沟混凝土，人工收光抹面后覆盖塑料薄膜进行混凝土养护。,3水沟滑模新工装应用,00000,四,信息化技术创新及应用,太焦铁路信息技术目前开展的创新项目共计8项，其中已完成的创新项目共计6项,正在推进中2项。,1BIM+GIS技术在桥梁施工中的创新及应用1,通过地理信息系统与建筑信息模型深度结合，加以遥感影像与无人机航拍模型叠加，实现真实环境模拟，为营业线及连续梁施工搭建了一个3D平台，提高了工作效率。,施组推演,BIM+GIS深度结合,2信息化技术在梁场管理中的创新及应用,通过将设备物联网信息系统、现场视频监控系统、架桥机云平台等进行集成整合挂接，搭建了施工项目综合信息化管理平台，提高了梁场管理工作效率。,3BIM技术在桥梁墩身装配式模板调配中的应用,通过利用BIM技术信息手段，提前策划模板数量及对应搭配部位，并在过程中实时监控、灵活调配，有效解决了桥梁墩身施工中的模板的配置和周转、调配问题。,项目信息化施工管理平台包括视频监控、物料管理、项目进度控制、超前地质预报、隧道门禁、车辆GPS监控、工程三检系统等模块。该平台利用计算机及互联网技术实现了对施工现场的实时监控，提高了项目部各级管理、技术人员的工作效率。,4信息化技术在铁路施工管理中的应用,视频监控,隧道洞口门禁系统,物料管理,5邻近高铁施工对既有高铁自动化监测系统,针对邻近高铁施工对既有高铁的影响，开发了邻近高铁施工对既有高铁自动化监测系统，该系统具备远程化、自动化、实时化和可视化的技术特点，实现了现场数据的自动采集、预警信息自动报警功能。,6信息化在螺杆桩施工中的应用,应用信息化技术对成桩过程进行实时监测，在桩机杆架上安装传感器，对钻杆垂直度、钻进深度、提钻速率进行监测，有效保证了桩体质量，并能实现远程打印施工记录、在手机或其他终端上对成桩进行实时监测等功能，便于螺杆桩施工管控。,该装置由现场采集数据的下位机和图像处理、计算功能的上位机两部分组成，利用摄影测量技术实现测量钢筋间距，系统可生成表格，实时打印。（正在研发中）,7创新隧道二衬钢筋间距一体化检测装置,全站通平台借助云平台服务能力，实时通过平台开展测量工作。主要是通过仪器测量，并自动将测量数据上传至该系统，自动对比理论与实测数据的一种技术。该系统具备数据访问和监管功能，并可扩展至手机APP客户端。,测量全站通系统技术流程图,8测量全站通系统,9BIM技术在隧道施工中的创新及应用,00000,五,建设管理创新,五建设管理创新,1隧道围岩地质实物技术交底创新大西公司太焦指挥部组织设计单位对施工、监理单位进行专项围岩地质实物技术交底，讲解了各类围岩的特性、辨识方法，施工、监理单位加深了对特殊围岩的认识，能够初步判断膏溶角砾岩、角砾状泥灰岩等可能存在膨胀性和侵蚀性的特殊围岩，及时对特殊围岩取样化验，确保隧道特殊地质段落在施工阶段能够得到妥善处置。,2隧道二衬“六定、二统一、一查处”和标识创新针对隧道施工前期发现的个别隧道存在二次衬砌混凝土强度不足的问题，指挥部研究制定了隧道二衬施工“六定、二统一、一查处”管理措施和具有可追溯性的二衬施工标识。“六定”（定工艺、定混凝土施工盯控人员（施工、监理）、定振捣人员、定原材料检测人员（施工、监理）、定混凝土现场质量盯控人员（施工、监理）、定养护人员），“二统一”（统一二衬标识，统一作业卡控表），“一查处”（对出现的衬砌强度问题相关责任人严肃查处）的要求严格执行，并填写隧道二衬混凝土施工卡控表。隧道二衬每施工一板，在该板二衬表面统一位置喷涂二衬施工标识牌。,五建设管理创新,3围岩监控量测管理创新全线隧道围岩监控量测采用了统一、规范的围岩监控量测标识牌。通过统一监控量测标识标志，提高了太焦铁路隧道监控量测工作管理的标准化程度。,五建设管理创新,4强化隧道特殊地质的核查确认遇到水平岩层、泥岩、泥砂岩互层、泥灰岩、角砾状泥灰岩、石膏、膏溶角砾岩、含石膏的碳酸盐质等不良地质以及无钢筋二衬段落时，组织设计、监理、施工单位进行现场确认，没取得确认前不得进入下一道工序。通过此项管理措施，能够在施工前及时发现不良地质，及时组织变更，确保隧道特殊段落设计参数可靠，保障隧道施工及后续运营安全。,5过渡段验收创新过渡段水泥级配碎石的最终效果是要保证填筑体板结效果良好，即均匀密实、板结坚固。目前验标对“均匀密实、板结坚固”没有明文要求，仅仅是采用压实系数K30、动态变形模量Evd、压实系数K三个检测指标进行判断。大量实践证明，其压实效果、强度、板结效果与水泥改良土的效果类似，验标中改良土采用无侧限抗压强度质量进行检测评价而级配碎石无此要求。为此，在实践中，比照改良土的思路，通过钻芯取样来检验级配碎石的抗压强度或板结效果。目前，过渡段验收过程中除采