中鐵大橋局供圖
"> 工人裝吊智能取土機(jī)器人。
中鐵大橋局供圖
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"> 工人調(diào)試鋼梁架設(shè)吊機(jī)走行部件。
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江蘇省交通工程建設(shè)局供圖
"> 施工中的常泰長江大橋全景。
江蘇省交通工程建設(shè)局供圖
近日，世界最大跨度斜拉橋——常泰長江大橋正在進(jìn)行交工前的各項(xiàng)檢測工作，預(yù)計(jì)8月基本建成。“屆時(shí)，江蘇常州與泰州之間通行時(shí)間將從1小時(shí)20分鐘縮短至20分鐘左右，進(jìn)一步推動(dòng)跨江城市群協(xié)調(diào)發(fā)展。”江蘇省交通工程建設(shè)局常泰長江大橋建設(shè)指揮部現(xiàn)場指揮長李鎮(zhèn)說。
自2019年10月開工建設(shè)以來，大橋參建單位不斷創(chuàng)新、攻堅(jiān)克難。從江底沉井的智能取土到云端橋塔的鋼筋“搭積木”，再到一氣呵成的精細(xì)化橋面鋪裝，建設(shè)者們以一項(xiàng)項(xiàng)自主創(chuàng)新不斷攻克世界級難題。
智能取土機(jī)器人讓大橋“站穩(wěn)腳跟”
有多大的主跨，就得有多牢固的橋墩。
1208米的主跨，使得傳統(tǒng)的鉆孔樁施工技術(shù)無法滿足承載力的需求，承建大橋南主塔的中鐵大橋局便采用了沉井的施工方式。中鐵大橋局常泰長江大橋項(xiàng)目工程部部長李杰介紹：“沉井是大橋塔墩的水下基礎(chǔ)，大橋6號墩的鋼沉井設(shè)計(jì)獨(dú)特，采用新型的減自重與減沖刷的‘上小下大’階式結(jié)構(gòu)，其沉井鋼結(jié)構(gòu)與混凝土的總重量超過22萬噸。”
將這樣一個(gè)龐然大物放到江底并不容易。6號墩沉井技術(shù)負(fù)責(zé)人方林介紹，施工時(shí)，沉井最大入土深度達(dá)48米，需穿越三層粉質(zhì)黏土層，“如果采取傳統(tǒng)空氣吸泥機(jī)進(jìn)行作業(yè)，取土不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還存在取土盲區(qū)。”
取土難題如何解決？項(xiàng)目組研發(fā)了一套智能取土機(jī)器人。方林坐在項(xiàng)目部的指揮室里，向記者展示機(jī)器人的操作。只見他實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器人位置，并通過機(jī)器人搭載的水下視頻監(jiān)控、前視聲吶和避碰聲吶傳感器對施工環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。隨著鉆頭旋轉(zhuǎn)，水底下的土塊立刻被擊碎，并通過管道排到沉井以外。同時(shí)，機(jī)器人工作臂可以進(jìn)行360度的旋轉(zhuǎn)、伸縮，解決了取土盲區(qū)的難題。
李杰介紹：“原來進(jìn)行1個(gè)作業(yè)面作業(yè)需要6個(gè)人操作，每個(gè)小時(shí)只能絞吸黏土40立方米左右。有了這款智能取土機(jī)器人，只需要一個(gè)人操作，取土效率達(dá)到每小時(shí)200立方米，讓主塔沉井的取土下沉就位作業(yè)提前兩個(gè)月完成。”
裝配化施工讓主塔每天“長高”1.2米
傳統(tǒng)橋塔鋼筋施工一般需要工人身處高空，將鋼筋逐根綁扎，但是常泰長江大橋中塔柱為四塔肢空間鉆石型結(jié)構(gòu)，空間傾斜角度達(dá)到8度，傳統(tǒng)工藝的高空作業(yè)安全保障、施工效率和精度控制已經(jīng)不適應(yīng)施工需求。
常泰長江大橋參建單位——中交二航局的工程師們結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新工藝方案，沿著“鋼筋片體—塊體—部品”的實(shí)施路徑研制出新型鋼筋片體柔性制造生產(chǎn)線，用于鋼筋片體和鋼筋塊體生產(chǎn)。
中交二航局常泰長江大橋項(xiàng)目部常務(wù)副經(jīng)理王輝介紹：“新型生產(chǎn)線集成了無人自適應(yīng)布料、機(jī)器視覺尋點(diǎn)焊接、傾角同步調(diào)整、機(jī)器人空間尋點(diǎn)焊接等流程，實(shí)現(xiàn)了鋼筋片體自動(dòng)化生產(chǎn)和塊體機(jī)械化成型，成型的片體精度能達(dá)到毫米級，片體和塊體的生產(chǎn)效率均可以達(dá)到每小時(shí)8個(gè)，首次實(shí)現(xiàn)了大傾角變截面鋼筋塊體機(jī)械化制造。”
鋼筋塊體被運(yùn)到施工現(xiàn)場后，在拼裝胎架上被初步固定，同步頂推系統(tǒng)隨即進(jìn)行塊體穿插，精調(diào)傾斜角度，安裝塊體交會(huì)區(qū)主筋，完成鋼筋部品節(jié)段組拼。
“單個(gè)節(jié)段的重量近60噸，我們采用萬噸米級塔吊把它整體吊裝上塔，使用錐套鎖緊鋼筋接頭，再進(jìn)行部品節(jié)段間連接，索塔鋼筋就可以像積木一樣組裝拼接。”中交二航局常泰長江大橋項(xiàng)目部副經(jīng)理湯葉帥說，“使用這種施工方法，保持了主塔每天1.2米的‘長高’速度，還減少了60%以上的高空作業(yè)人員，施工效率和安全性都更有保障。”
精細(xì)化控制讓橋面鋪裝一氣呵成
“超大跨徑、非對稱荷載、雙層橋面公鐵同層等因素讓大橋的瀝青攤鋪工作面臨新的挑戰(zhàn)。”南通路橋工程有限公司常泰長江大橋項(xiàng)目經(jīng)理王善來介紹，為使橋面鋪裝工作順利進(jìn)行，團(tuán)隊(duì)針對不同的行車區(qū)域，分別采用了8種鋪裝結(jié)構(gòu)和鋪裝體系。
此次瀝青攤鋪工作中，全面采用了高溫拌合型環(huán)氧樹脂等國產(chǎn)材料，不僅打破了鋼橋面鋪裝用環(huán)氧樹脂長期依賴進(jìn)口的困境，更標(biāo)志著國產(chǎn)材料在千米級超大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝領(lǐng)域取得了重要突破。
“鋪裝的時(shí)候需要一氣呵成。”南通路橋工程有限公司常泰長江大橋項(xiàng)目首席質(zhì)量官韓金剛告訴記者，施工前，團(tuán)隊(duì)用裝有導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)輸車反復(fù)測試最優(yōu)運(yùn)輸路線，最遠(yuǎn)的點(diǎn)位需要在40分鐘內(nèi)到達(dá)，才能保證環(huán)氧瀝青混合料從拌合到攤鋪在2.5小時(shí)的規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。
韓金剛介紹，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用數(shù)字孿生平臺(tái)對鋪裝作業(yè)實(shí)施全天候精細(xì)化管控，實(shí)現(xiàn)鋼橋面環(huán)氧富鋅漆自動(dòng)噴涂、環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑自動(dòng)涂刷、環(huán)氧樹脂結(jié)合料自動(dòng)稱量投放，提高了鋪裝的工作效率和質(zhì)量。
據(jù)了解，常泰長江大橋上下層鋼橋面鋪裝瀝青總面積超25萬平方米，相當(dāng)于30多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場的面積，在施工人員的努力下，僅用24個(gè)有效工作日就完成了鋼橋面主體鋪裝。
《 人民日報(bào) 》（ 2025年08月06日 06 版）