打破“偽智能”、偽3D“偽3D”認(rèn)知
展現(xiàn)“數(shù)字化施工”核心價(jià)值
—記深圳春風(fēng)路隧道天寶3D攤鋪成功實(shí)施
深圳春風(fēng)路隧道工程是打破深圳市“東進(jìn)戰(zhàn)略”重大交通項(xiàng)目之一，其“單洞雙層”結(jié)構(gòu)機(jī)動(dòng)車隧道的認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)為深圳首條。隧道全長5078米，展現(xiàn)值其中盾構(gòu)段長3603米，數(shù)字分上下兩層，化施單層高度達(dá)到4米，工核面寬達(dá)到10米。偽3D采用直徑為15.8米的打破盾構(gòu)機(jī)施工，為華南地區(qū)目前在建的認(rèn)知最大直徑盾構(gòu)施工。
該隧道平均深度20米以下，展現(xiàn)值而其最深處更是數(shù)字達(dá)到了驚人的49米。隧道線型蜿蜒曲折，化施高差遠(yuǎn)高于普通隧道。工核除了盾構(gòu)施工的偽3D難度極大之外，隧道內(nèi)的攤鋪也遇到前所未有的挑戰(zhàn)。因隧道為單孔上下兩層的特殊設(shè)計(jì)，對(duì)凈空高度的要求極為苛刻，所以攤鋪厚度的控制會(huì)比普通道路要求高很多。同時(shí)，也因其特殊的雙層結(jié)構(gòu)，隧道內(nèi)的水泥混凝土基層，既有現(xiàn)澆施工也有預(yù)制段，疊加在一起，造成底層的起伏狀況遠(yuǎn)比普通道路復(fù)雜。雖然有調(diào)平層的攤鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但由于有凈空高度限制，調(diào)平層的厚度不能太厚，而太薄又無法保證平整度。所以在傳統(tǒng)方式下，想做到“平整度、厚度、標(biāo)高”三者完美平衡，幾乎是不可能完成的任務(wù)。
對(duì)此，項(xiàng)目業(yè)主及總包、分包單位第一時(shí)間想到了3D攤鋪這一近年逐漸吸引更多建設(shè)者關(guān)注、并被實(shí)踐過的新工藝。不過，像所有創(chuàng)新工藝一樣，3D攤鋪技術(shù)在推廣過程中必然受到諸多懷疑和制約，即便在深圳這樣的“創(chuàng)新之都”。雖然早在幾年前就已經(jīng)大力推廣這一技術(shù)，多次實(shí)踐下來，3D攤鋪這一工藝仍然未能打動(dòng)行業(yè)相關(guān)人群，甚至有了“偽智能”、“偽3D”這種對(duì)3D攤鋪技術(shù)的評(píng)價(jià)和認(rèn)知。
所以，當(dāng)天寶團(tuán)隊(duì)及其廣東代理商廣州遠(yuǎn)沃在接到這一任務(wù)時(shí)，倍感壓力。一線施工單位深圳中森建筑工程有限公司也做了兩手準(zhǔn)備，萬一天寶3D攤鋪解決方案達(dá)不到預(yù)期，他們會(huì)馬上切換到傳統(tǒng)方式。為保證重點(diǎn)項(xiàng)目的高標(biāo)準(zhǔn)落地，哪怕成倍增加人力物力也在所不惜。
在這種狀況下，3D設(shè)備進(jìn)場前，各方多次開會(huì)，反復(fù)論證技術(shù)方案。首先，確定核心理念：打破3D攤鋪技術(shù)僅僅是攤鋪機(jī)平衡梁“升級(jí)版”的認(rèn)知，強(qiáng)調(diào)3D攤鋪技術(shù)不是一個(gè)“加強(qiáng)版的攤鋪機(jī)找平控制單元”。它的核心是對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的獲取，以及如何利用數(shù)字化手段在復(fù)雜的原始地貌下，結(jié)合原始設(shè)計(jì)要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到各方滿意。背后關(guān)鍵其實(shí)是三維數(shù)據(jù)處理能力：天寶Trimble Business Center (TBC) 軟件。
對(duì)此，團(tuán)隊(duì)首先用天寶SX12架站式三維掃描儀，對(duì)隧道上下兩層做了全景掃描，并通過TBC軟件自動(dòng)提取路面數(shù)據(jù)。該掃描儀具備全站儀功能，全自動(dòng)測量，精度完全超過RTK+水準(zhǔn)儀的組合，6-12分鐘掃描一站，50米半徑內(nèi)高程誤差不超過2.5毫米。
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打破“偽3D”認(rèn)知，展現(xiàn)“數(shù)字化施工”核心價(jià)值
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遠(yuǎn)沃團(tuán)隊(duì)僅用兩天就獲取了上下兩層隧道及連接線8.6公里的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，點(diǎn)云密度小于2.5厘米。經(jīng)客戶驗(yàn)證，高程精度也在預(yù)計(jì)的范圍（＜2.5毫米）之內(nèi)。實(shí)際上，客戶按傳統(tǒng)方式，每10米測量一個(gè)斷面高程，每斷面測量3-4個(gè)點(diǎn)，在3D設(shè)備進(jìn)場之前耗費(fèi)了兩周才測量了兩層隧道底基層數(shù)據(jù)，且僅僅能得到10米x3米方格網(wǎng)的數(shù)據(jù)，10米測點(diǎn)之間的底層真實(shí)起伏是無法掌握的。基于這種粗顆粒度數(shù)據(jù)完成的“掛鋼絲繩”、“架導(dǎo)梁”、“走平衡梁”是無法完成攤鋪精確控制的 。
因?yàn)榈讓邮腔炷粒淼缹挾扔钟邢蓿{(diào)平層攤鋪無法掛線，為了保證厚度和高程，客戶之前不得已在隧道全程采取路沿石“崩墨線做標(biāo)記，全程架設(shè)、搬動(dòng)導(dǎo)梁”的計(jì)劃，這一做法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、精度無法保障等弊端也可想而知。
經(jīng)過天寶和遠(yuǎn)沃團(tuán)隊(duì)對(duì)底層數(shù)據(jù)的三維復(fù)刻，瞬間改變了客戶對(duì)3D技術(shù)的認(rèn)知，也讓他們感受到了數(shù)字化的“不一樣”。下圖是某樁號(hào)底層三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求的對(duì)比，并基于這個(gè)點(diǎn)云，通過天寶TBC軟件直接一鍵生成了對(duì)應(yīng)的“挖填圖”和“預(yù)鋪方量報(bào)告”。
在三維模擬的場景下，客戶對(duì)將來攤鋪后的結(jié)果，包括厚度、高程甚至平整度等都一目了然，做到“未鋪先見”，而這在傳統(tǒng)測量和攤鋪施工作業(yè)中是難以想象的。更重要的是，有了精準(zhǔn)、詳盡、全面的數(shù)據(jù)，客戶可以在電腦軟件中“自由”調(diào)整3D攤鋪設(shè)計(jì)。在虛擬界面來驗(yàn)證未來攤鋪后的最大厚度、最小厚度、平均厚度、高程、橫坡值、縱坡值等一系列參數(shù)，滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，盡量達(dá)到平衡，并最終選取最優(yōu)設(shè)計(jì)。
當(dāng)然，這里所說的“自由”調(diào)整不等于“隨意”調(diào)整，畢竟質(zhì)量是第一要?jiǎng)?wù)，滿足設(shè)計(jì)要求是基本準(zhǔn)則。但有了這一“降維打擊”的手段，才使得客戶在保證質(zhì)量的前提下，提高了效率，減少了材料浪費(fèi)，使得“質(zhì)量、進(jìn)度、成本”這一傳統(tǒng)方式下的“不可能三角”成為可能，也一定程度上擺脫了“上層施工單位為下層施工瑕疵買單的窘境”。
以春風(fēng)路隧道為例，甲方給的瀝青調(diào)平層方量是固定的，5+4的中上面層瀝青厚度是固定的，凈空高度是固定的，隧道行車舒適性也就是平整度要求是固定的，所有的要求都是“死的”，但底層狀況是“變的”。以往，這些條件是無法同時(shí)滿足的，總會(huì)犧牲掉某些環(huán)節(jié)；現(xiàn)在，通過三維虛擬攤鋪，一切都迎刃而解，不可調(diào)和要素得到了統(tǒng)一提升。這就是技術(shù)革命帶來生成力提升的典型，也是數(shù)字化施工及3D攤鋪真正的核心價(jià)值，也正是這一價(jià)值才真正打動(dòng)施工單位，改變了他們對(duì)3D攤鋪“偽智能”的最初印象。
有了TBC軟件輔助完成的3D設(shè)計(jì)，進(jìn)入到3D攤鋪環(huán)節(jié)，導(dǎo)入設(shè)計(jì)、控制攤鋪機(jī)按預(yù)設(shè)執(zhí)行，一切都按部就班地進(jìn)行了。當(dāng)以天寶一秒級(jí)高精度測量機(jī)器人SPS930為核心，以天寶自有2D+3D攤鋪機(jī)控制系統(tǒng)為技術(shù)保障，以Roadworks攤鋪控制軟件為平臺(tái)的天寶3D攤鋪系統(tǒng)最終將TBC軟件設(shè)計(jì)的虛擬攤鋪面完美展現(xiàn)在施工方和業(yè)主面前時(shí)，一切就都顯得那樣水到渠成了。再加上①天寶3D攤鋪系統(tǒng)不借助衛(wèi)星信號(hào)、移動(dòng)通訊信號(hào)等任何第三方信號(hào)源即可完成攤鋪控制，避免了隧道施工沒有GPS信號(hào)的制約；②有源車載棱鏡使測量機(jī)器人實(shí)時(shí)一對(duì)一鎖定信號(hào)源，不會(huì)輕易跟丟、跟錯(cuò)攤鋪機(jī)；③單桅桿+橫坡模式，靶標(biāo)和測量機(jī)器人架設(shè)靈活，不受料車遮擋和隧道狹窄環(huán)境的影響，最大程度的擴(kuò)大了3D控制范圍......這一系列天寶多年積累的技術(shù)特點(diǎn)，保證整個(gè)施工過程真正做到了“全3D介入”。
最終，壓實(shí)結(jié)果顯示，瀝青調(diào)平層平整度標(biāo)準(zhǔn)差σ就已達(dá)到了0.8毫米，中上面層的最終檢測值也遠(yuǎn)超預(yù)期，達(dá)到同類工程的頂尖水平。不僅厚度完全達(dá)標(biāo)，而且取芯實(shí)測結(jié)果跟軟件模擬預(yù)測值只有2-3毫米偏差。更重要的是，通過事先的“數(shù)據(jù)服務(wù)”，在材料控制方面也出乎意料的精準(zhǔn)。軟件預(yù)估的日攤鋪瀝青料方量，跟拌合站統(tǒng)計(jì)的也幾乎一致，3000噸的產(chǎn)量只有幾噸的差距，真正做到了精細(xì)化施工，精準(zhǔn)成本控制。最終，得到了各參建單位的一致好評(píng)。中森領(lǐng)導(dǎo)準(zhǔn)備的備選方案沒能用上，是天寶和遠(yuǎn)沃團(tuán)隊(duì)最大的欣慰，也算為3D攤鋪“正了名”！
這期間，天寶廣東代理商廣州遠(yuǎn)沃全程給予保姆式支持與現(xiàn)場服務(wù)，也補(bǔ)齊了3D攤鋪技術(shù)推廣的最后一塊短板，讓客戶面對(duì)陌生的技術(shù)不再顧慮。特別是施工期間橫跨春節(jié)，遠(yuǎn)沃團(tuán)隊(duì)臘月二十七還在攤鋪現(xiàn)場與客戶一道為春風(fēng)路隧道早日通車共同奮戰(zhàn)，正月初三就返回了工程一線，得到了客戶由衷的贊譽(yù)。
實(shí)際上，3D攤鋪技術(shù)作為國際市場應(yīng)用了20多年的成熟技術(shù)，天寶最早在2010年昆明長水機(jī)場就已經(jīng)在國內(nèi)推廣，嚴(yán)格說并不是什么新工藝。雖然過去十幾年，3D攤鋪技術(shù)一直停留在概念階段，但隨著國內(nèi)對(duì)工程質(zhì)量要求越來越高，同時(shí)面臨勞動(dòng)力短缺、熟練操作手短缺、工程行業(yè)內(nèi)卷日益嚴(yán)重、利潤下滑等問題，全行業(yè)都在試圖尋找突破。又適逢全社會(huì)數(shù)字化、智能化大潮鋪天蓋地的襲來，工程行業(yè)也迎來了數(shù)字化的高潮，3D攤鋪也正是在這波浪潮中被大家逐漸重視。可高潮之下必然泥沙俱下，魚龍混雜，“泛智能化”“偽智能化”確實(shí)屢見不鮮，借數(shù)字化浪潮“掙快錢”的人也隨處可見，這必然深刻地影響到一線施工單位對(duì)“數(shù)字化”的認(rèn)知。
春風(fēng)路隧道3D攤鋪的成功實(shí)施，也僅僅是天寶眾多成功案例之一，正如天寶的企業(yè)使命“改變世界的工作方式”所表達(dá)的，天寶同其國內(nèi)眾多代理商伙伴一道，致力于以數(shù)字化手段為改變工程施工的現(xiàn)狀做出一份貢獻(xiàn)！
