九月的欽州，灼熱高溫漸消，太陽翻過群山，橙紅色的光照徹山間，只見彩旗飄揚，人潮涌動，數(shù)十臺挖掘機(jī)在山間轟鳴，運土車來往穿梭，將中交二航局平陸運河項目施工現(xiàn)場氛圍推向了熱潮。

平陸運河是新中國第一條最高通航等級的通江達(dá)海運河工程，建成后，西南地區(qū)貨物經(jīng)平陸運河由欽州港出海，里程將僅有291公里，是西南通過東盟地區(qū)最經(jīng)濟(jì)、最便捷的通道。馬道樞紐是平陸運河第一階梯樞紐，是目前世界在建最大內(nèi)河省水船閘。在進(jìn)行馬道樞紐船閘主體結(jié)構(gòu)施工前，總防護(hù)面積達(dá)21.1萬平方米的5個高邊坡施工成為中交二航局建設(shè)者面臨的首要挑戰(zhàn)。

“馬道樞紐邊坡坡體地質(zhì)復(fù)雜，以強、中風(fēng)化泥巖、砂巖為主，就像‘威化’餅干一樣，遇水易軟化，受力易破碎。尤其是2號邊坡高達(dá)188米，是目前國內(nèi)在建人工運河最高航道邊坡?！表椖考夹g(shù)負(fù)責(zé)人張帆說道，“邊坡開挖后要安裝格梁防護(hù)，如果邊坡開挖不平整，不僅影響格梁防護(hù)美觀，也影響其防護(hù)效果?！?/p>

按照傳統(tǒng)方法，高邊坡分級開挖和整平，施工人員要進(jìn)行測量放線、挖機(jī)分層開挖整平、坡面質(zhì)量檢測等工序，費時費力。作為關(guān)鍵工序的坡面整平，由于挖掘機(jī)存在視野盲區(qū)，坡面誤差最多可達(dá)20公分，很大程度依賴挖掘機(jī)操作手的熟練程度和經(jīng)驗。

如何消除挖掘機(jī)的視野盲區(qū)，使挖掘機(jī)能像醫(yī)生手中的手術(shù)刀一樣精準(zhǔn)呢？張帆組織項目團(tuán)隊群策群力?！凹热徽`差源于視野盲區(qū)，是否可以通過攝像讓挖掘機(jī)師傅有更全面的施工視角呢？

“最好能研發(fā)出一種數(shù)字化模型，能夠?qū)崟r計算挖掘機(jī)斗齒和設(shè)計開挖面的距離！”“能否加入算法，自動計算開挖后坡面與設(shè)計坡面的誤差呢？”討論會上，大家的想法一個接一個魚貫而出。

帶著尚不成熟的“智慧”成果，張帆聯(lián)系中交二航局技術(shù)中心和廣州中海達(dá)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)公司開展合作完善技術(shù)：利用角度傳感器代替攝像頭，配合北斗定位技術(shù)獲得挖掘機(jī)空間狀態(tài)，駕駛員有了“全局視角”；通過數(shù)字化建模技術(shù)，挖掘機(jī)操作人員可以通過操作屏實時查看挖掘機(jī)斗齒齒尖與數(shù)字模型間的位置關(guān)系，操作有了“導(dǎo)師”指導(dǎo)……

2022年12月，載著3D建模技術(shù)、北斗高精度定位技術(shù)、IMU技術(shù)及控制算法等智能化“工具”的挖掘機(jī)駛?cè)搿笆中g(shù)現(xiàn)場”，圖紙一鍵導(dǎo)入，按照軌跡精準(zhǔn)“手術(shù)”，過程中通過數(shù)據(jù)對比“打分”給操作員告知誤差，并不斷調(diào)差，實時修正“手術(shù)”狀態(tài)，最終實現(xiàn)坡面整平誤差由分米到厘米。

如果從空中俯瞰，平陸運河馬道樞紐平整的坡面上，勻稱爬滿了“爬山虎”，就像一張巨大的“漁網(wǎng)”，將整個山體牢牢兜住。這勻稱分布的“爬山虎”便是由12根鋼絞線組成長達(dá)65米的錨索，馬道樞紐5大高邊坡防護(hù)共使用230余根超長錨索。

項目團(tuán)隊根據(jù)以往施工經(jīng)驗，確定了預(yù)應(yīng)力錨索給邊坡加固的方法。預(yù)應(yīng)力錨索就像一條“支架”，能提高巖體自身強度和自穩(wěn)能力。但隨著時間的推移和各種因素影響，會發(fā)生“疲軟”現(xiàn)象，邊坡就會“放飛”滑落。因此，對錨索的受力狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，對守護(hù)邊坡安全具有重要意義。

目前工程中，主要通過錨索應(yīng)力計來檢測錨索受力狀態(tài)，這種測量方法僅僅能得到全過程的荷載情況，無法由點到面做到精準(zhǔn)判斷，而且易受潮濕環(huán)境、酸堿腐蝕、材料老化的影響而使測量精度降低。欽州天氣炎熱多雨，地下巖層多含酸性，項目團(tuán)隊很快否決此測量技術(shù)。

通過查閱資料，項目團(tuán)隊很快找到新的方向。桂林理工曾研發(fā)出將光纖光柵傳感器鑲?cè)脲^索鋼絞絲中心鋼絲的光纖錨索，從而有效減輕外部環(huán)境的影響，是目前較為理想的測量技術(shù)。

張帆很快就提出自己的看法：“廣西地處中、南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣溫高、雨季多，較為潮濕，對錨索的周期檢測不光要考慮其應(yīng)力因素，也要考慮溫度、濕度對其影響。”

研討又一下落入了“低谷”，此時中交二航局副總工程師王蔚想到，由中交二航局自主研發(fā)、目前應(yīng)用于常泰長江大橋的“智慧纜索”，通過在主纜布置含溫度、濕度陣列式光纖光柵傳感器，從而獲取主纜從架設(shè)階段至運維階段全過程的溫度、濕度數(shù)據(jù)。那么，能不能將大橋“智慧索纜”技術(shù)移植到邊坡光纖錨索呢？

有了方向，項目團(tuán)隊立即聯(lián)系上海浦江纜索股份有限公司，由他們提供原材料和場地研發(fā)，通過不斷改良，從在原有鋼絞線中心鋼絲上刻單槽，到實現(xiàn)在鋼絞線上刻雙槽，然后在不同槽內(nèi)埋入溫度、應(yīng)變等傳感器，外加護(hù)套，構(gòu)建應(yīng)力、溫度等多因素監(jiān)測體系，實現(xiàn)對“支架”全壽命周期高精度檢測。

“邊坡地質(zhì)區(qū)域性強，預(yù)應(yīng)力錨索受力狀態(tài)受區(qū)域地質(zhì)控制。”張帆說道。“我們將邊坡劃分成四個區(qū)域，每個區(qū)域設(shè)置3根自感知光纖錨索，僅用12根光纖錨索就完成了邊坡600余根錨索的監(jiān)測?！?/p>

河流奔涌，滾滾向海，平陸運河正隨日出日落，不斷生長，日后必將釋放“海”的潛力，激發(fā)“江”的活力。（魏騰飛）