高鐵，這一現(xiàn)代交通的“鋼鐵巨龍”，正以 350 公里/小時(shí)的速度改變著中國(guó)的時(shí)空格局。當(dāng)我們驚嘆于它的風(fēng)馳電掣時(shí)，很少有人注意到支撐“陸地飛龍”平穩(wěn)飛馳的智能建造科技。

今天，我們一起走進(jìn)高鐵建設(shè)的4大核心領(lǐng)域——無砟軌道、路基、橋梁和隧道，揭開高鐵智能建造的神秘面紗。

01、高鐵軌道的“數(shù)字脊柱”

為保障高鐵列車運(yùn)行的穩(wěn)定性，不同于傳統(tǒng)鐵路的碎石道床，高鐵軌道采用了整體式混凝土基礎(chǔ)(單塊混凝土代替碎石道床)，這就像是為高鐵鋪設(shè)了一條精確到毫米的鋼筋混凝土跑道。

以雙塊式無砟軌道(高鐵常采用的軌道類型之一)為例，每根雙塊式軌枕都有表面噴涂的二維碼，施工時(shí)只需掃描二維碼，就能獲取它的生產(chǎn)批次、安裝位置、質(zhì)量數(shù)據(jù)等信息從而實(shí)現(xiàn)精確定位。

BIM(建筑信息模型)技術(shù)則像數(shù)字沙盤，使高鐵軌道的設(shè)計(jì)、施工和管理全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。即使橋梁、路基等線下工程有微小變化，BIM 模型也能立即同步更新軌道設(shè)計(jì)，就像玩電子積木一樣靈活調(diào)整。

在施工現(xiàn)場(chǎng)，信息化軌檢小車像軌道醫(yī)生一樣，可以自動(dòng)檢測(cè)鋼軌的幾何尺寸并計(jì)算調(diào)整方案。自動(dòng)分枕平臺(tái)像智能分揀機(jī)，精確排列軌枕，將誤差控制在2毫米以內(nèi)。軌排精調(diào)機(jī)則根據(jù) BIM 數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整軌道位置，確保平順度達(dá)到 0.3毫米以內(nèi)。

02、高鐵路基的“智慧身軀”

高鐵路基是承載軌道結(jié)構(gòu)和列車的重要基礎(chǔ)。高鐵路基對(duì)精度要求很高，采用智能建造可使路基施工變得更加精準(zhǔn)可控。那么路基智能建造采用了哪些新技術(shù)呢?

01

高精度導(dǎo)航

以京雄城際鐵路建設(shè)為 例，“BIM+北斗”技術(shù)為路基施工提供高精度導(dǎo)航。工程師先用 BIM 技術(shù)建立路基三維模型，再通過北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng),將虛擬坐標(biāo)精確“投射到實(shí)地，誤差控制在1厘米以內(nèi)保障了路基的精確定位。

京雄城際鐵路施工現(xiàn)場(chǎng)

02

不間斷碾壓

傳統(tǒng)壓路機(jī)由司機(jī)人工操作易出現(xiàn)漏碾或重復(fù)碾壓現(xiàn)象。而無人駕駛壓路機(jī)群可以 24 小時(shí)不間斷工作，其碾壓軌跡如同尺子畫出的平行線，能徹底解決人工操作中常見的漏碾、交叉碾壓?jiǎn)栴}。

03、高鐵橋梁的“數(shù)字骨架

在智能梁場(chǎng)中，鋼筋加工由數(shù)控機(jī)床完成，機(jī)器人自動(dòng)彎曲、切割鋼筋，誤差小于1毫米;混凝士養(yǎng)護(hù)工作自動(dòng)進(jìn)行，像智能溫室一樣維持最佳溫濕度;預(yù)應(yīng)力張拉由計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)控制，力度精確如機(jī)械手臂;每片箱梁自生產(chǎn)伊始便擁有完整的數(shù)字檔案，記錄著其制造、運(yùn)輸、架設(shè)全過程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

對(duì)于裝配式橋梁，BIM+GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“積木式”建造的全流程追溯。每個(gè)墩身、墩帽均攜帶數(shù)字信息，施工時(shí)可以精準(zhǔn)對(duì)接。鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建造堪稱高科技的集合體，焊接機(jī)器人作業(yè)如“繡花”般精準(zhǔn)，三維數(shù)控鉆床打孔誤差控制在亞毫米級(jí)(不超過發(fā)絲直徑)，虛擬預(yù)拼裝技術(shù)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行預(yù)裝，確保實(shí)際安裝一次成功。大體積混凝土施工時(shí)，“溫度天網(wǎng)”嚴(yán)密監(jiān)控，埋入的傳感器像溫度感知神經(jīng)，智能溫控系統(tǒng)如同空調(diào)管家，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)養(yǎng)護(hù)條件，防止混凝土開裂。

04、高鐵隧道的“地下智眼

隧道施工風(fēng)險(xiǎn)極高，但智能建造技術(shù)為工程師提供了“透視眼”和“智能分析大腦”，可以將施工風(fēng)險(xiǎn)降低到可控范圍之內(nèi)。

以京張高鐵清華園隧道施工為例，盾構(gòu)可視化監(jiān)控系統(tǒng)就像為盾構(gòu)機(jī)裝上了全息眼鏡，工程 GIS 模塊可將隧道與周邊建筑的關(guān)系三維呈現(xiàn);預(yù)測(cè)預(yù)警模塊像隧道風(fēng)險(xiǎn)先知，能提前預(yù)測(cè)盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)地表的影響;實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)則持續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

當(dāng)盾構(gòu)機(jī)穿越風(fēng)險(xiǎn)地段時(shí)，系統(tǒng)會(huì)推薦最佳掘進(jìn)參數(shù)，地面沉降超限立即報(bào)警。傳統(tǒng)施工需要數(shù)小時(shí)的分析決策，現(xiàn)在幾分鐘就能完成，使施工風(fēng)險(xiǎn)降低了70%。京張高鐵東花園隧道采用的自動(dòng)噴涂機(jī)器人，可精準(zhǔn)噴涂新型防水材料，解決了傳統(tǒng)防水卷材接縫易漏的難題。并且，其噴涂誤差小于2毫米:且無漏涂，噴涂效率比人工快3倍，且更穩(wěn)定。

從軌道、路基到橋梁、隧道，高鐵智能建造就像一場(chǎng)基建革命。這不僅是技術(shù)的進(jìn)步，更是建設(shè)理念的革新。智能建造讓高鐵這一國(guó)家名片更加閃亮，也為世界高鐵發(fā)展提供了中國(guó)方案。未來，隨著 5G、數(shù)字孿生等新技術(shù)的應(yīng)用，高鐵建設(shè)將更加智能高效，繼續(xù)書寫中國(guó)基建的新傳奇。

責(zé)任編輯｜李雅欣

運(yùn)營(yíng)編輯｜李雅欣

質(zhì)量審核 | 趙青云
王維嘉

圖文來源 | 《知識(shí)就是力量》雜志《科技之力讓“鋼鐵巨龍”平穩(wěn)飛馳》，撰文/王麟（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司），原文有刪改，原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源。

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