中交二航局自主研发一体化智能筑塔机

2024-08-21 16:38:25 来源：科技日报

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绝壁起天梯，飞龙跃江海。

一桥飞架，天堑变通途。桥塔作为桥梁的核心承力构件，正向着300米高甚至更高迈进，但高空作业环境恶劣、施工风险大、工程质量难以保证等难题随之而来。

近年来，中交第二航务工程局有限公司（以下简称“中交二航局”）秉承“争科技领先，创管理一流”的企业精神，大力实施创新驱动发展战略，持续提高路桥、港航等全方位专业技术水平，形成以一体化智能筑塔机为代表的一批具有自主知识产权的核心领先装备，为桥梁建设智能化作出突出贡献。

“移动工厂”矗立伶仃洋

从“叹零丁”到“跨伶仃”，深中通道是一个时代的见证。

今年6月30日，这个举世瞩目的超级工程正式通车试运营。这是集“桥、岛、隧、水下互通”为一体的跨海集群工程，路线全长约24公里。由中交二航局承建的深中大桥是深中通道的关键性控制工程。

深中大桥索塔高270米，相当于90层楼高，技术难度大、建造工艺复杂。

要在伶仃洋上建造超高桥塔并非易事，大桥长期处于大风频繁、高温、高湿、高盐的恶劣环境。怎样让施工不受场地、气候等条件限制？如何保证施工作业人员安全？

中交二航局技术团队集中精力，找寻突破点，借鉴工业化制造思路，创新提出超高混凝土桥塔“竖向移动工厂”建造理念，自主研发了一体化智能筑塔机，全方位实时监测与控制施工全过程的人、机、料、物、法、环等要素。

按照固定工位工厂化作业模式，中交二航局技术团队在筑塔机上设置了竖向7个不同功能区，依次对主塔进行钢筋部品连接、混凝土浇筑、混凝土养护、筑塔机爬升、预埋件拆除等作业，各功能区各司其职、互不干扰，先浇筑、再养护。

同时，技术团队将筑塔机上原本固定的连接方式转化为可以活动的铰接装置，每套铰接由4个“共生”滑轮组成，分别承担承重、角度调节、倾斜角检测、精度控制作用。

“这套活动装置相当于给筑塔机安装4个强壮又灵活的‘关节’，既能稳定支撑，又能灵活转动，确保体型巨大的筑塔机安全平稳地竖向爬升。”中交二航局技术中心总经理田唯介绍。

2021年6月，深中通道东索塔成功封顶。在一体化智能筑塔机支撑下，桥塔实现混凝土7天以上养护时间，爬模系统单节塔柱施工进度从0.6米/天提升至1.2米/天，所需浇筑现场工人从15名减少至6名。

“筑塔神器”惊艳长江口

长江入海，奔流不息。江上一座白色索塔高耸入云，这是中交二航局承建的常泰长江大桥。

大桥全长10公里，是长江上集高速公路、城际铁路、一级公路“三位一体”的过江通道。其中，主航道桥主跨为1176米，大桥主塔采用“空间钻石型”设计，高352米，相当于120层楼高，其对混凝土外观要求达到清水混凝土的标准。

清水混凝土浇置后，不需涂装，不用瓷砖、石材等材料，以“素颜”惊艳亮相。

要完成这项工程并非易事。在深中通道应用的第一代筑塔机自重近500吨，塔柱承受巨大荷载，设备安拆风险和难度高，对保持混凝土外观也是挑战。中交二航局技术团队决定对筑塔机进行优化升级，新一代轻型智能筑塔机的研发工作随即上马。

按照能减则减、能缩则缩原则，技术团队通过系列优化设计，不仅提升了工人通行和筑塔机爬升时架体操作的便捷性，还将筑塔机总体自重缩减至248吨，比第一代产品重量减轻近一半。

同时，为进一步提高筑塔智能化水平，满足清水混凝土外观质量要求，技术团队研发了成套智能化装置，可实现基于筑塔机的混凝土智能布料及阵列式振捣、基于可视模板窗口的混凝土浇筑质量实时监测、模板自动清理及喷涂、混凝土温湿度可调的智能养护。这些装置实现了超高桥塔高品质混凝土的一体化智能浇筑，为常泰长江大桥桥塔混凝土“美容养颜”提供坚实保障。

“升级后，筑塔机的混凝土养护功能更加完备，能达到工厂内标准化养护条件，保证了恶劣环境下混凝土的外观品质。”田唯说。

眼下，一体化智能筑塔机采用机械作业、智能控制与数字监控相融合的方式，以安全管理、高质量建设为目标。它将原本需在现场复杂环境中完成的工作，转移到可控的工厂环境中，实现对混凝土桥塔建造工艺的革新，形成现浇结构全过程工业化智能建造体系，并持续迭代升级，在多个工程成功应用。这套装备开创了超高大跨桥梁混凝土桥塔工厂化、智能化建造的先河，持续推动桥梁建设行业工业化、数字化、智能化变革。