將世界級工程搬上“流水線”——中交二航局伶仃洋大橋東主塔建設(shè)側(cè)記
圖為伶仃洋大橋東錨碇施工現(xiàn)場
8月7日,中交二航局深中通道項目伶仃洋大橋施工現(xiàn)場一片繁忙。作為超級工程深(圳)中(山)通道的控制性工程,伶仃洋大橋是世界上最大跨徑的海中懸索橋。該橋全長2826米,主跨達(dá)1666米,東西引橋墩柱和主塔、錨碇在海上串聯(lián)成一條美麗的弧線。該橋270米高的東索塔,是全球最高海中橋塔。
伶仃洋大橋工程緊鄰繁忙的伶仃洋航道,建設(shè)者們面臨著高溫、臺風(fēng)、浪涌等復(fù)雜施工條件。面對一系列挑戰(zhàn),巍然矗立的東索塔是如何建成的?借助視頻和圖片資料,中交二航局深中通道項目負(fù)責(zé)人向記者詳細(xì)介紹了伶仃洋大橋東主塔的建造全過程。
智能化組裝“大塊頭”鋼筋部品
“看準(zhǔn)了,下放!”在東索塔最后一節(jié)鋼筋籠吊裝現(xiàn)場,一個長14.7米、寬7米、高6米的鋼筋彎折網(wǎng)片,在吊車操控下慢慢在空中旋轉(zhuǎn)、翻身,平穩(wěn)地“站立”在存放區(qū)。它正等待著與其他3個“同胞兄弟”組成一個重達(dá)63噸的八邊形鋼筋部品,隨后“大塊頭”鋼筋組合體將在伶仃洋大橋最后一節(jié)塔柱上“安家”。
時間回溯到2018年,伶仃洋大橋剛剛開建,在傳統(tǒng)作業(yè)中,橋塔鋼筋施工一般需要工人爬到高空將一根根鋼筋進(jìn)行綁扎。而在伶仃洋大橋,若采用傳統(tǒng)方式,則高空作業(yè)安全風(fēng)險、精度控制及施工進(jìn)度將會有很大難度。
“現(xiàn)在國內(nèi)外混凝土工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)很成熟了,但鋼筋部品的工業(yè)化建造技術(shù)一直還是空白?!?018年年末,中交二航局大新型裝備研發(fā)與智能化學(xué)科首席專家楊秀禮提出一個技術(shù)難題,同時也提出初步解決思路:“要是能有一種鋼筋自動機(jī)械化成型流水線,實(shí)現(xiàn)工業(yè)流水線生產(chǎn),效率必然大幅提高。就像制作樁基鋼筋籠一樣,將塔柱鋼筋通過工業(yè)化制作成部品,然后整體吊裝?!?/p>
經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),國內(nèi)外在空間鋼筋網(wǎng)片機(jī)械化生產(chǎn)方面無案例可尋,一切都要從頭開始。經(jīng)過大大小小幾十次試驗(yàn),一套集鋼筋機(jī)械化無人下料、三向機(jī)械卡位尋點(diǎn)焊接、空間立體彎折于一體的鋼筋網(wǎng)片柔性制作生產(chǎn)線呈現(xiàn)在大家面前。
伴隨著“滴滴”聲,TD6000-30鋼筋網(wǎng)片柔性制作生產(chǎn)線正式啟動。該生產(chǎn)線采用了中交二航局自主研發(fā)的國內(nèi)首臺超高混凝土橋塔鋼筋部品柔性制造成型專用裝備。鋼筋網(wǎng)片被運(yùn)輸?shù)剿掀脚_,在鋼筋部品成型胎架內(nèi)進(jìn)行組拼,穿插拉鉤筋并連接鋼筋網(wǎng)片,最終成型的鋼筋部品由塔吊整體吊上橋塔并快速對接,所有工序一氣呵成。
經(jīng)過兩個月奮戰(zhàn),生產(chǎn)線終于穩(wěn)定生產(chǎn)。一根根鋼筋在流水線中“乖乖排列”,成為一張張井然有序的鋼筋網(wǎng)片。平面鋼筋網(wǎng)片尺寸長約20米、寬6米,立體彎折成型后單張最大尺寸長14.7米、寬7米、高6米,重量近11噸,是名副其實(shí)的“大塊頭”。
“大塊頭”的超高混凝土橋塔鋼筋部品附帶的智能柔性制造技術(shù)與裝備給項目施工帶來巨大變化——塔柱建造突破性地實(shí)現(xiàn)4天完成6米節(jié)段,相比傳統(tǒng)工藝塔柱建造速度提升40%至50%,塔柱鋼筋建造高空作業(yè)人員減少了近七成。
在200米高空建“移動工廠”
針對傳統(tǒng)施工設(shè)備存在的效率低的問題,中交二航局項目團(tuán)隊從自動造樓機(jī)上找到了靈感。研發(fā)人員多次出差實(shí)地考察,結(jié)合橋梁混凝土高塔建設(shè)中的施工需求,在2018年10月正式提出使用一體化智能筑塔機(jī)的建設(shè)方案。
“我們要將高空現(xiàn)場打造為‘豎向移動工廠’,就是研發(fā)一種集鋼筋部品加工與安裝、混凝土布料、振搗、養(yǎng)護(hù)、智能監(jiān)控等于一體的可移動設(shè)備。”項目部現(xiàn)場技術(shù)總負(fù)責(zé)人肖文福說。
那么,如何將“豎向移動工廠”理念付諸實(shí)施?
“我們和20多個技術(shù)中心的小伙子通宵達(dá)旦干了兩個月,初步方案圖紙就有30多頁?!彪S著對各項功能、部件的優(yōu)化調(diào)試,一體化智能筑塔機(jī)設(shè)計方案經(jīng)歷一次次大改。肖文福印象最深的一次是通過對很多工人和技術(shù)員調(diào)研后發(fā)現(xiàn),建設(shè)這種超高主塔上下一次耗時久,很多人為減少上下次數(shù),干脆就不喝水、不上廁所,休息時也是懸在高空中。
肖文福認(rèn)為,一體化智能筑塔機(jī)擁有較大的操作平臺,像這種問題是可以想辦法解決的,但平臺上設(shè)備眾多,增設(shè)新的功能區(qū)可謂“牽一發(fā)而動全身”。
“能考慮到的問題就盡量全部解決。”肖文福下定決心,在筑塔機(jī)上增設(shè)了衛(wèi)生間、臨時休息區(qū)和緊急逃生通道,并安裝一個可伸縮平臺,供工人遮風(fēng)擋雨。
從研發(fā)、加工制造到拼裝成型,一體化智能筑塔設(shè)備及成套建造技術(shù)的完成歷時1年零5個月。2020年1月8日,筑塔機(jī)在伶仃洋大橋完成多工況下的工藝試驗(yàn)并成功投入使用。深中通道東索塔也成為全球首次采用此項技術(shù)的混凝土橋塔。
筑塔機(jī)主要由爬升系統(tǒng)、架體結(jié)構(gòu)、布料系統(tǒng)、養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等8部分組成,整體由4組架體組成,高26.7米,沿架體高度方向分別設(shè)置作業(yè)、養(yǎng)護(hù)及修復(fù)平臺共8層。其爬升作業(yè)由大行程液壓油缸提供動力,單個油缸頂升能力達(dá)100噸且可在各方向調(diào)節(jié)角度,能夠適應(yīng)塔肢在不同高度上的線形變化。
中交二航局深中通道項目部常務(wù)副總工劉建波說:“這套設(shè)備將人、機(jī)、料、物、法、環(huán)等要素進(jìn)行了全方位統(tǒng)籌,使塔柱每天爬升速度相比傳統(tǒng)工藝提高1.5倍。智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)還使混凝土達(dá)到工廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)護(hù)條件,且無收縮裂紋,塔柱外觀質(zhì)量比傳統(tǒng)施工更好?!?/p>
為控制橋塔混凝土質(zhì)量,中交二航局項目團(tuán)隊還采用水泥專用庫、為混凝土加冰、給拌合站混凝土罐穿“遮光防曬服”、給罐車穿保溫罩等多種措施,有效控制了混凝土入模質(zhì)量。
據(jù)悉,目前深中通道建設(shè)正在全力加快進(jìn)度,伶仃洋大橋錨體施工正在加緊步伐,上部結(jié)構(gòu)貓道鋪設(shè)、主纜架設(shè)也已著手前期準(zhǔn)備工作。
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