推动大盾构产业高质量发展与建筑工业化

王华伟中国铁建股份有限公司专家、中铁十四局集团有限公司大盾构与地下空间科技发展研究院院长

党的二十大报告指出，高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务，2022年住房和城乡建设部发布的《“十四五”建筑业发展规划》明确，“十四五”时期，我国要初步形成建筑业高质量发展体系框架，建筑工业化、数字化、智能化水平大幅提升，建造方式绿色转型，加速建筑业由大向强转变。

随着交通强国、区域经济一体化、战略大通道建设的逐步实施，穿江越海水下隧道工程不断增加，大直径盾构隧道建设得到了蓬勃发展。

我国大直径盾构隧道施工（直径＞10米）经历探索期、发展期和成熟期三个阶段。探索期（1965年~2003年）的大盾构项目数量较少，集中分布在上海市穿越黄浦江工程；发展期（2004年~2015年）的大盾构项目逐步上升，公路、市政、铁路领域隧道迅速发展，大于14米的大盾构隧道16项；成熟期（2016年~至今）的大盾构隧道工程急剧增多，大于14米的大盾构隧道45项，当前全国在建和建成大盾构项目总计达143项，大盾构隧道的应用已扩展延伸到电力、水务隧道等领域。

中铁十四局从南京长江隧道进入大盾构隧道领域开始，经过20余年的努力，建成以大盾构公司、大盾构研究院、房桥公司、铁正公司、装备公司为主体的大盾构产业发展集群，聚集“设计研发、盾构施工、预制装配、智能监测（检测）、装备制造”大盾构上下游全产业链，形成中铁十四局大盾构核心品牌。

大盾构公司作为国内及行业首家大盾构专业化公司，完成穿越“江河湖海城”、地质条件、涉足行业、盾构直径、施工工艺五个“全覆盖”和大盾构已施工里程、大盾构机数量、大盾构市场占有率、大盾构科研水平、大盾构施工能力“五个第一”的成绩，大盾构隧道掘进总里程已突破100公里。大盾构研究院为水下及大盾构科技创新与技术产业化升级的核心载体，开展基础性、前瞻性和共性/关键技术研发，储备大盾构核心科技；房桥公司负责管片、箱涵预制生产，开发多条智能化信息化生产线，被住房和城乡建设部认定为首批装配式建筑产业基地；铁正公司聚焦大盾构隧道全寿命周期的健康监测及数字化管理，成立“工程医院”，开展“体检-诊断-修复-抢险”综合智能服务；装备公司打造盾构产业高端装备制造中心，业务覆盖盾构机再制造、维修保养和存贮、盾构组装拆卸、盾构监造咨询和上下游产业链。

中铁十四局依托大盾构产业发展集群，实现大盾构品牌化、专业化、智能化、精细化和产业化，在全国大直径盾构市场占比超过45%，完成15次穿越长江和3次穿越黄河，建设有万里长江第一隧—南京长江隧道、万里黄河第一隧—济南济泺路黄河隧道等超级工程。中铁十四局承建的济南济泺路黄河隧道为国内最大公轨合建隧道，研发应用盾构设备选型设计、泥饼防控、结构稳定、微扰动穿越、智能辅助掘进、渣浆绿色处理等关键技术，布局管片、箱涵全自动流水生产线与管理平台，实现大直径盾构首次绿色和安全穿越地上悬河，为黄河流域生态保护与高质量发展提供创新型连通方案。

中铁十四局研发盾构管片、内部结构及车站预制构件全智能化流水线生产，并配套研发智能化现场拼装设备，实现地下工程预制装配化施工。

中铁十四局参建的上海机场联络线，管片及内部结构均为全预制装配。隧道首次应用整体预制下部弧形构件和中隔墙构件，采用智能化拼装设备，完成吊装-初步调整-精调定位-拼装全预制装配；中铁十四局施工的深圳地铁3号线坪西站，两端为现浇段，单柱双跨结构，中间为预制装配段，为长拱大跨无柱结构，外框由8块构件组成，装配比例73%。

大盾构和装配式建造技术经过无数科技工作者与工程技术人员推动与发展，取得了一定成果，但高质量发展和产业转型仍然任重道远。比如，如何克服海峡隧道建设面临的超长距离施工、复杂地质环境、超高水压及海水侵蚀等技术难题；装配式建造技术如何从智能无人化生产线、智能监测与物流、智能拼装高端装备、结构耐久性设计、建筑绿色化施工和标准化建设等方面完成产业升级。

建筑工业化系统解决方案的实践与应用

马云飞三一筑工总工程师、建筑设计研究院院长

三一筑工成功打造了“十字形”三一建筑工业化系统解决方案—SPCS，其中“一竖”为SPCS技术路线（空腔墙柱+等效异构+工模技术+面内作业），“一横”为“5231”硬科技（5类装备、2类标准、3类软件、1个平台）。

三一建筑工业化系统解决方案—SPCS包含预制空腔墙、预制空腔柱两种基本竖向构件，以及叠合梁、叠合板两种常规水平构件。该体系不仅能建造剪力墙结构，如居住建筑，也可以建造框架结构、框架—剪力墙结构，如医疗、办公、科研、商业等公共建筑，同时也可用于地下工程，实现“墙柱梁板全预制、地上地下全装配”，具有“建筑品质高、防水性能好、构件重量轻”等优势。

借助智能制造和成套装备优势，在SPCS解决装配式建筑结构技术痛点之后，三一筑工筑享云平台全面穿透了“智能策划、智能设计、智能生产、智能施工、智能运营”智能建造五大场景，真正实现项目全生命周期、关键角色、关键要素在线协同管理，为E/P/C进行全过程科技赋能。

智能策划场景中，首先由业主在筑享云平台进行项目创建并完善项目信息，上传三图两表（总平布置图、鸟瞰效果图、主体结构图、工期计划表和成本测算表），邀请项目各方在平台注册，参与项目五大流程计划编制，确保项目计划顺利实施。

智能设计场景中，通过筑享云平台实现业务实时在线、技术动态协同、数据平台交换。根据SPCP（项目管理平台）项目计划依次开展方案设计、施工图设计、专项设计及成果交付，设计计划可实现实时在线沟通，异常问题协同解决与实时更新。设计师可以在筑享云平台非常便捷地免费下载智能深化设计软件PKPM+SPCS，进行基于BIM的构件拆分和深化设计，将输出的构件清单、BIM模型以及驱动PC工厂产线设备自动生产的设计数据以计划反馈的形式导入平台。

智能生产场景中，PC工厂登录筑享云平台，通过SPCP导出构件清单、BOM清单（物料清单）、设计U数据，上传至PCM构件管理系统形成构件台账并为每块构件生成专属二维码。项目现场使用PCM工地端与工厂进行要货协同。通过编制施工计划，将要货和吊装信息实时同步给工厂发货和现场吊装人员，实现协同管理；工厂根据现场的要货计划进行构件排产，将生产任务下发给产线生产班组。SPCI-PMES工业软件自动解析设计数据，驱动模台设备智能化生产，开启自动布模、布料等全流水线作业。

三一筑工数字工厂驾驶舱，针对工厂的“人机料法环测”数据分析应用场景，采用智能化的数据分析方式，通过集成工业软件、构件管理、树根互联、海康云眸等系统，从多种角度和层面收集和分析IOT数据，挖掘企业运营情况，分析指标差异定位问题，为管理层提供数据运营能力。

智能施工场景中，构件进场通过PCM工地端扫码验收后，进行构件吊装，吊装完成时于施工计划处点击吊装完毕进行批量操作，BIM模型自动变为蓝色。对于有精细化管理要求的项目也可进行单个构件吊装，在吊装记录页面扫描构件二维码，点击开始吊装，塔吊司机遥控塔吊进行吊装，构件的吊装位置会在数字图纸显示，完成吊装后，系统会自动统计构件吊装用时，帮助现场管理人员进行吊装效率分析。

三一筑工数字工地驾驶舱，使用BIM、物联网、大数据、云计算等信息技术，结合工地现场“土桩砼吊量定浇测”工艺应用场景，集成树根互联、钉钉、监理通软件、海康视频系统，实现对所有项目人员、设备、环境、能源的集成监管，实现数据共享，深度挖掘业务数据价值。

智能运营场景中，由于五大场景的在线系统实现了主体结构及建筑BIM的孪生交付，进而实现了智能家居和万物互联。在智慧社区上，通过监测运维和管理服务数字化，实现数字运营；通过社区数字运营，打造城市数据中台实现城市大脑，感知城市动态、把握管理全局。通过主体结构构件的一件一码管理，可以精确监测建筑物的寿命或做建筑养护，实现资产价值最大化。同时，三一筑工还提供消纳建筑的移动破碎回收装备，为建筑混凝土及钢筋回收创造二次价值，实现共赢。

自2020年SPCS建筑工业化系统解决方案规模化应用以来，已经在全国累计应用建筑面积近千万平方米，均体现出结构安全、成本低（与铝模现浇相当），绿色低碳、好快省（品质好、施工快、人工省）的优势。