【專家簡介】拉爾斯·富爾·佩德森(Lars Fuhr Pedersen)
理學(xué)碩士,丹麥厄勒&貝爾(Sund&Blt)控股公司首席技術(shù)官(CTO)和技術(shù)總監(jiān)。他在交通建設(shè)項目的規(guī)劃、招標(biāo)、資產(chǎn)管理和大型橋梁及其他大型基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)等領(lǐng)域都擁有豐富的經(jīng)驗,曾參與大貝爾建設(shè)項目,擔(dān)任建筑公司的副總裁兼生產(chǎn)總監(jiān),此外還擔(dān)任3個工程博士生的校外導(dǎo)師。
【受訪者單位簡介】厄勒&貝爾(Sund&Blt)控股公司
1991年,為修建跨越厄勒海峽(resund)和大貝爾海峽(Storeblt)的通道,丹麥政府成立了厄勒&貝爾控股公司。目前,厄勒&貝爾控股公司擁有國內(nèi)主要橋梁和隧道(其中包括大貝爾橋)的所有權(quán),共有員工158名,其中工程師30~35名,旗下有六家子公司,且公司大部分業(yè)務(wù)均外包給外部的專業(yè)公司,期限一般為3~5年,內(nèi)部員工主要負(fù)責(zé)相關(guān)工作的規(guī)劃、管理、監(jiān)督和優(yōu)化。
在丹麥,大貝爾橋幾乎家喻戶曉。它是世界上主跨第三的懸索橋,也是歐洲最大的懸索橋,由厄勒&貝爾控股公司所有。
據(jù)佩德森介紹,目前公司主要采用Maximo信息系統(tǒng)對大貝爾橋進(jìn)行數(shù)據(jù)資料采集和日常運(yùn)營維護(hù)。Maximo系統(tǒng)是國際商業(yè)機(jī)器公司(IBM)的商用資產(chǎn)管理系統(tǒng),在應(yīng)用過程中會根據(jù)公司業(yè)務(wù)特點做特殊定制,如今已經(jīng)使用了大約20年。由于公司的養(yǎng)護(hù)工作多采用外包模式,因此通常會使用該系統(tǒng)為承包商和咨詢公司準(zhǔn)備招標(biāo)文件,這樣一來,承包商可以準(zhǔn)確地看到招標(biāo)內(nèi)容,在養(yǎng)護(hù)工程的實施過程中,公司也可以通過該系統(tǒng)隨時查看施工動態(tài)。
在實際養(yǎng)護(hù)工作中,承包商可以登錄Maximo系統(tǒng)上傳橋梁技術(shù)狀況和養(yǎng)護(hù)工作數(shù)據(jù)等資料。當(dāng)完成某一項具體的養(yǎng)護(hù)工作后,還可以輸入施工時長、使用材料等數(shù)據(jù),填寫完畢后,系統(tǒng)會自動將數(shù)據(jù)與合同規(guī)定的工作進(jìn)行比對,一旦發(fā)現(xiàn)實施的養(yǎng)護(hù)項目不在計劃之內(nèi),公司就會對其進(jìn)行深入分析并質(zhì)疑發(fā)生變更的原因,必要時還會對其進(jìn)行干涉。
“事實上,Maximo系統(tǒng)的優(yōu)勢還不止這些,”佩德森說,“我們可以在系統(tǒng)中看到所有結(jié)構(gòu)物的電子圖紙和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測數(shù)據(jù),最重要的是,通過分析這些數(shù)據(jù),能夠知道養(yǎng)護(hù)資金到底花在哪些地方、哪些資產(chǎn)維護(hù)成本最高、資產(chǎn)處在什么狀態(tài)以及預(yù)估剩余壽命等?!?/p>
人工智能、大數(shù)據(jù)分析是一個非常有前景的方向,能極大地提高工作效率。
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大貝爾連接線項目
大貝爾海峽連接波羅的海和北海,控制大部分流入和流出波羅的海的水流,是船舶往返波羅的海的主要航道。1988年,為了實現(xiàn)國人“修建跨越大貝爾海峽連接線”的夢想,丹麥政府啟動了大貝爾海峽連接線建設(shè)項目。1998年隨著項目的全線開通,丹麥國土的三個主要部分真正被公路和鐵路串聯(lián)起來【注:三個主要部分為日德蘭半島(Jutland)、菲英島(Funen)、西蘭島(Zealand),其他兩個關(guān)鍵節(jié)點是早期建成的舊小貝爾橋、新小貝爾橋】。
大貝爾連接線項目是丹麥歷史上最大的建筑項目,共包括3個部分:連接西蘭島和斯普奧(海峽中間的一個小島)的供汽車通行的懸索橋(大貝爾橋);連接西蘭島和斯普奧的鐵路隧道;連接斯普奧和菲英島的平行布置的、分別供鐵路和汽車使用的箱梁橋。
丹麥的交通節(jié)點分布圖
目前在中國,人工智能(AI)、大數(shù)據(jù)分析似乎已經(jīng)成為養(yǎng)護(hù)管理未來發(fā)展的大趨勢。在佩德森看來,這是一個非常有前景的方向,能極大地提高工作效率。比如,工作人員利用無人機(jī)拍攝了1000余張結(jié)構(gòu)物照片,如果單純依靠人工去識別,工作難度和強(qiáng)度將無法想象,但使用AI系統(tǒng)后,這些工作便可在短短幾個小時內(nèi)完成。令人高興的是,公司在這方面已經(jīng)開始行動,但主要采取外部合作的形式進(jìn)行,現(xiàn)在公司AI系統(tǒng)已經(jīng)在微軟的Azure和IBM沃森大數(shù)據(jù)云平臺上進(jìn)行了部署。
“不可否認(rèn),信息系統(tǒng)和人工智能技術(shù)正在或?qū)淖兡壳梆B(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的許多事情,逐漸讓數(shù)據(jù)采集更簡單、日常監(jiān)測更高效……作為一個相對保守的行業(yè),如果世界范圍內(nèi)的同仁都能以更加積極和開放的心態(tài)去面對這些新興技術(shù),相信我們的行業(yè)將發(fā)生翻天覆地的變化?!迸宓律f。
和世界上其他橋梁一樣,大貝爾橋在通車運(yùn)營的20年中,也進(jìn)行過支座更換、橋面鋪裝等大大小小多次維修。
建設(shè)之初,大貝爾橋并沒有安裝主纜除濕系統(tǒng),2008年在對主纜進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)主纜涂裝系統(tǒng)部分受損。在比較了幾種不同的方案之后,公司決定在2014年給主纜安裝除濕系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計,從2015年9月系統(tǒng)開始工作到2018年中,除濕系統(tǒng)已從主纜中移除了約20噸水。通過檢測后發(fā)現(xiàn)主纜內(nèi)的相對濕度穩(wěn)定保持在40%以下,大大降低了主纜生銹的可能性。
支座更換是大貝爾橋日常養(yǎng)護(hù)的另一項主要工作。資料顯示,大貝爾橋共有54個豎向支座(50個在引橋上,4個在懸索橋上)和4個水平支座(安裝在橋塔上)。其中,豎向支座使用的是可以自由滑動的聚四氟乙烯(PTFE或Teflon)滑板球形支座,滑動面由6毫米厚的聚四氟乙烯橡膠制成,3毫米放置在凹槽中,3毫米為磨損表面。通常情況下,工作人員需要更換的是支座的滑動面部分,在更換過程中要對橋梁進(jìn)行頂升。
目前,養(yǎng)護(hù)人員已經(jīng)對部分滑動面進(jìn)行了更換,通過觀察發(fā)現(xiàn),當(dāng)滑動面溫度升高時,支座周圍會出現(xiàn)磨損掉的小塊材料,對此,養(yǎng)護(hù)人員試圖進(jìn)行創(chuàng)新,尋找更準(zhǔn)確地測量支座磨損程度的方法。“假設(shè)我們必須在橋梁設(shè)計使用壽命內(nèi)對支座滑動面進(jìn)行5~6次更換,如果能將滑動面的使用壽命延長4~5年,就可以減少滑動面更換的次數(shù),從而節(jié)省很多錢?!迸宓律懔艘还P賬。
橋面鋪裝 由于重載卡車對橋面損害嚴(yán)重,目前已經(jīng)對重車道(右側(cè)車道)表面層進(jìn)行了重鋪(大貝爾橋為雙向四車道+應(yīng)急車道)。對雙向的左側(cè)車道,一般視路面磨損程度選擇合適時機(jī)進(jìn)行重鋪。
機(jī)電維修 如消防水管、電線、開關(guān)板以及伸縮縫等,它們的使用壽命通常為15~20年,關(guān)于這部分,有相應(yīng)的規(guī)范對更換頻率做出明確規(guī)定。
磨損前(右圖)后(左圖)的聚四氟乙烯滑動面
眾所周知,標(biāo)準(zhǔn)化在橋梁管理中至關(guān)重要,但當(dāng)前纜索承重橋梁維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化程度并不高。
佩德森在采訪中談到,對于公路和鐵路營運(yùn)部分,各國通常都有全國的統(tǒng)一規(guī)范,但在養(yǎng)護(hù)方面相關(guān)規(guī)范比較缺乏。目前,丹麥采用的是土木工程領(lǐng)域最具權(quán)威性的國際標(biāo)準(zhǔn)之一—— 歐洲規(guī)范(Eurocodes)。未來,或許可以通過國際纜索承重橋梁運(yùn)營者協(xié)會(ICSBOA)這個平臺,共享養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化的程序和指南,從而優(yōu)化各方的養(yǎng)護(hù)工作。
同時,佩德森認(rèn)為,養(yǎng)護(hù)工作是整個橋梁管理中資金需求最大的部分,因而迫切需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的管理規(guī)范,養(yǎng)護(hù)工作一旦標(biāo)準(zhǔn)化,將會為運(yùn)營管理單位節(jié)省開支,同時養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量將得到提升,建筑物的使用壽命也會增加。
在國土面積和人口數(shù)量方面,丹麥稱不上一個大國,但其在現(xiàn)代橋梁工程中卻扮演著重要的角色。大貝爾橋的建設(shè),讓丹麥很多咨詢公司的技術(shù)和經(jīng)驗都得到不同程度的提升,近年來,它們開始走出國門,活躍在世界各地?!爸匾氖?,它們可以在項目建設(shè)過程中積累經(jīng)驗、汲取教訓(xùn),為未來工科大學(xué)生提供教科書材料。如果沒能充分利用、挖掘這些工程的潛在價值,對社會來說是一種浪費。”佩德森說。