絕壁起天梯,飛龍躍江海。
一橋飛架,天塹變通途。橋塔作為橋梁的核心承力構(gòu)件,正向著300米高甚至更高邁進(jìn),但高空作業(yè)環(huán)境惡劣、施工風(fēng)險(xiǎn)大、工程質(zhì)量難以保證等難題隨之而來。
近年來,中交第二航務(wù)工程局有限公司(以下簡稱“中交二航局”)秉承“爭科技領(lǐng)先,創(chuàng)管理一流”的企業(yè)精神,大力實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略,持續(xù)提高路橋、港航等全方位專業(yè)技術(shù)水平,形成以一體化智能筑塔機(jī)為代表的一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心領(lǐng)先裝備,為橋梁建設(shè)智能化作出突出貢獻(xiàn)。
“移動工廠”矗立伶仃洋
從“嘆零丁”到“跨伶仃”,深中通道是一個(gè)時(shí)代的見證。
今年6月30日,這個(gè)舉世矚目的超級工程正式通車試運(yùn)營。這是集“橋、島、隧、水下互通”為一體的跨海集群工程,路線全長約24公里。由中交二航局承建的深中大橋是深中通道的關(guān)鍵性控制工程。
深中大橋索塔高270米,相當(dāng)于90層樓高,技術(shù)難度大、建造工藝復(fù)雜。
要在伶仃洋上建造超高橋塔并非易事,大橋長期處于大風(fēng)頻繁、高溫、高濕、高鹽的惡劣環(huán)境。怎樣讓施工不受場地、氣候等條件限制?如何保證施工作業(yè)人員安全?
中交二航局技術(shù)團(tuán)隊(duì)集中精力,找尋突破點(diǎn),借鑒工業(yè)化制造思路,創(chuàng)新提出超高混凝土橋塔“豎向移動工廠”建造理念,自主研發(fā)了一體化智能筑塔機(jī),全方位實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制施工全過程的人、機(jī)、料、物、法、環(huán)等要素。
按照固定工位工廠化作業(yè)模式,中交二航局技術(shù)團(tuán)隊(duì)在筑塔機(jī)上設(shè)置了豎向7個(gè)不同功能區(qū),依次對主塔進(jìn)行鋼筋部品連接、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護(hù)、筑塔機(jī)爬升、預(yù)埋件拆除等作業(yè),各功能區(qū)各司其職、互不干擾,先澆筑、再養(yǎng)護(hù)。
同時(shí),技術(shù)團(tuán)隊(duì)將筑塔機(jī)上原本固定的連接方式轉(zhuǎn)化為可以活動的鉸接裝置,每套鉸接由4個(gè)“共生”滑輪組成,分別承擔(dān)承重、角度調(diào)節(jié)、傾斜角檢測、精度控制作用。
“這套活動裝置相當(dāng)于給筑塔機(jī)安裝4個(gè)強(qiáng)壯又靈活的‘關(guān)節(jié)’,既能穩(wěn)定支撐,又能靈活轉(zhuǎn)動,確保體型巨大的筑塔機(jī)安全平穩(wěn)地豎向爬升?!敝薪欢骄旨夹g(shù)中心總經(jīng)理田唯介紹。
2021年6月,深中通道東索塔成功封頂。在一體化智能筑塔機(jī)支撐下,橋塔實(shí)現(xiàn)混凝土7天以上養(yǎng)護(hù)時(shí)間,爬模系統(tǒng)單節(jié)塔柱施工進(jìn)度從0.6米/天提升至1.2米/天,所需澆筑現(xiàn)場工人從15名減少至6名。
“筑塔神器”驚艷長江口
長江入海,奔流不息。江上一座白色索塔高聳入云,這是中交二航局承建的常泰長江大橋。
大橋全長10公里,是長江上集高速公路、城際鐵路、一級公路“三位一體”的過江通道。其中,主航道橋主跨為1176米,大橋主塔采用“空間鉆石型”設(shè)計(jì),高352米,相當(dāng)于120層樓高,其對混凝土外觀要求達(dá)到清水混凝土的標(biāo)準(zhǔn)。
清水混凝土澆置后,不需涂裝,不用瓷磚、石材等材料,以“素顏”驚艷亮相。
要完成這項(xiàng)工程并非易事。在深中通道應(yīng)用的第一代筑塔機(jī)自重近500噸,塔柱承受巨大荷載,設(shè)備安拆風(fēng)險(xiǎn)和難度高,對保持混凝土外觀也是挑戰(zhàn)。中交二航局技術(shù)團(tuán)隊(duì)決定對筑塔機(jī)進(jìn)行優(yōu)化升級,新一代輕型智能筑塔機(jī)的研發(fā)工作隨即上馬。
按照能減則減、能縮則縮原則,技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過系列優(yōu)化設(shè)計(jì),不僅提升了工人通行和筑塔機(jī)爬升時(shí)架體操作的便捷性,還將筑塔機(jī)總體自重縮減至248噸,比第一代產(chǎn)品重量減輕近一半。
同時(shí),為進(jìn)一步提高筑塔智能化水平,滿足清水混凝土外觀質(zhì)量要求,技術(shù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了成套智能化裝置,可實(shí)現(xiàn)基于筑塔機(jī)的混凝土智能布料及陣列式振搗、基于可視模板窗口的混凝土澆筑質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測、模板自動清理及噴涂、混凝土溫濕度可調(diào)的智能養(yǎng)護(hù)。這些裝置實(shí)現(xiàn)了超高橋塔高品質(zhì)混凝土的一體化智能澆筑,為常泰長江大橋橋塔混凝土“美容養(yǎng)顏”提供堅(jiān)實(shí)保障。
“升級后,筑塔機(jī)的混凝土養(yǎng)護(hù)功能更加完備,能達(dá)到工廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)護(hù)條件,保證了惡劣環(huán)境下混凝土的外觀品質(zhì)?!碧镂ㄕf。
眼下,一體化智能筑塔機(jī)采用機(jī)械作業(yè)、智能控制與數(shù)字監(jiān)控相融合的方式,以安全管理、高質(zhì)量建設(shè)為目標(biāo)。它將原本需在現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境中完成的工作,轉(zhuǎn)移到可控的工廠環(huán)境中,實(shí)現(xiàn)對混凝土橋塔建造工藝的革新,形成現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)全過程工業(yè)化智能建造體系,并持續(xù)迭代升級,在多個(gè)工程成功應(yīng)用。這套裝備開創(chuàng)了超高大跨橋梁混凝土橋塔工廠化、智能化建造的先河,持續(xù)推動橋梁建設(shè)行業(yè)工業(yè)化、數(shù)字化、智能化變革。
來源:科技日報(bào)
作者:記者 吳純新 通訊員 肖浩 李陽