科技日報記者?矯陽
(資料圖片僅供參考)
嶺南春早，藍(lán)天碧水白鷺飛。
在廣東省陸豐梅隴鎮(zhèn)，深（圳）汕（尾）高速公路擴改工程梅隴特大橋現(xiàn)場，“共工號”造橋正忙。
共工，中國古代神話中的水神，因治水與火神爭斗，怒而觸山。
在中鐵科工集團人的眼里，“共工觸山”的傳說，象征著一種永不服輸、敢于突破、一往無前的精神。秉持這種精神，他們研發(fā)出全球首臺樁梁一體智能造橋機，并命名為“共工號”。
不久前，“共工號”被評為2022年度央企十大重器之一。
綠色擴建，“螺螄殼里做道場”
梅隴特大橋施工現(xiàn)場，一邊，高速公路川流不息；一邊，自然濕地鳥鳴嚶嚶。長92米、重580余噸的紅色龐然大物“共工號”，正在狹小的場地精細(xì)作業(yè)。
這座大橋承載著珠三角向粵東輻射的夢想。
1996年，深汕高速公路建成通車，雙向4車道，設(shè)計時速100公里。2019年10月，為加大珠三角向粵東輻射力度，廣東省政府啟動深汕高速公路擴改工程，4車道變8車道，全長約146公里，為廣東省投資規(guī)模最大、里程最長的高速公路改擴建項目。
梅隴特大橋是擴改工程的關(guān)鍵之一。這里施工環(huán)境極為苛刻：一側(cè)是大面積魚塘；另一側(cè)是水渠。僅有的一點兒狹窄空地，就是新建梅隴特大橋用地，且橋墩還得占用一半水渠，水源還要做到零污染，可謂“螺螄殼里做道場”。
與此同時，建設(shè)方廣東省交通集團明確要求，要依托技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)綠色擴建，設(shè)計突出裝配式、新材料、機械化和信息化。
構(gòu)件工廠化預(yù)制，現(xiàn)場一體化“搭積木”。拿到梅隴特大橋設(shè)計文件后，施工方項目經(jīng)理鄧文豪急了：“這種造橋方式從未見過?！?/p>
工廠化預(yù)制能實現(xiàn)，可用啥“搭積木”？
無疑，梅隴特大橋需要的是一臺全新的“搭積木”裝備，既不占地方，又兼具引孔打樁和架梁。
構(gòu)想如何實現(xiàn)？
遍尋無果后，施工方把目光投向行業(yè)翹楚中鐵科工集團。
“獅踩繡球”，攻克平衡難關(guān)
得到梅隴特大橋施工方需求信息時，中鐵科工集團機械研究設(shè)計院副總工程師胡旭東剛完成高鐵橋墩首個裝配化試驗裝備，30多歲的他已親歷橋梁工裝幾代技術(shù)升級。
橋梁施工，共分引孔打樁、架橋墩、架梁3個作業(yè)程序。
架梁，有成熟的架梁機；造橋墩，有最新裝配化試驗裝備；獨剩一個引孔打樁程序。將引孔打樁與橋墩裝配、架梁整合，僅差一步。“加裝一個前置懸臂，達到整體運行平衡?！狈磸?fù)思考后，胡旭東心里有了底。
梅隴特大橋工期有限，裝備必須加速研制。夜以繼日設(shè)計研討，僅一個半月，胡旭東團隊便拿出了“共工號”初設(shè)圖。然而技術(shù)評審時，初設(shè)圖受到專家及施工方的質(zhì)疑：“操作復(fù)雜，風(fēng)險點多。”
原來，每組橋模塊在作業(yè)循環(huán)時，整臺機械須保持受力穩(wěn)定，站在橋墩上的前腿，要等后腳踩上后才能前移，而之前后腳的受力點絕不能空。為防止踏空打破受力均衡，初設(shè)圖上設(shè)計了許多腿，需要不停轉(zhuǎn)換支撐。
質(zhì)疑讓胡旭東和團隊成員進一步思考，機械設(shè)備如何既簡單又不踏空？他們百思不得其解，研發(fā)一度陷入僵局。
一天，電視里的嶺南舞獅節(jié)目吸引了胡旭東。獅子四腿分踩前后兩只繡球，做全身立起動作時，后兩條腿會先跳至前面的繡球，先保持一個平衡。
柳暗花明。這個畫面啟發(fā)了胡旭東?？煞窦觾蓷l活動的輔助腿，專門完成前踩功能？
經(jīng)仿真試驗計算，效果十分理想。
困擾團隊半個多月的難題終于解決了。
牽手北斗，演繹懸空打樁
引孔打樁、拼裝預(yù)制橋墩、蓋梁、架設(shè)預(yù)制梁板……“共工號”一連串精準(zhǔn)嫻熟的操作，完美演繹著空中“搭積木”。信息控制平臺上，隨著施工員的操作，長約16米、重約41噸的預(yù)制梁板，被精準(zhǔn)架在支座上，每組墩梁逐一拼裝到位。
這種精準(zhǔn)，是靠北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)的。
“裝配化施工中，成樁的精度決定著后續(xù)構(gòu)件裝配的成敗?！焙駯|說，設(shè)計“共工號”樁梁一體時，打樁設(shè)備通過一個懸臂連接，為懸空打樁。懸臂長度由橋梁單跨決定，設(shè)備上下錘動完成引孔打樁。
常規(guī)打樁，是將打樁機固定到橋基位置，由技術(shù)人員用測量儀進行校準(zhǔn)，十分穩(wěn)固準(zhǔn)確。懸空打樁，則是破天荒第一次，對精度要求非常高?！耙坏┚扔衅?，根本無法進行裝配式施工?！焙駯|說。
上下左右晃動下，確保引孔打樁精準(zhǔn)，成為設(shè)計又一大難題。
技術(shù)人員想到了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，開發(fā)出一套基于北斗差分定位系統(tǒng)、姿態(tài)傳感技術(shù)的定位跟蹤系統(tǒng)?！按驑稒C上加裝的靜位水準(zhǔn)儀、垂直度檢測儀等，使引孔打樁既精確又穩(wěn)定?！焙駯|自豪地說。
攻克一系列類似難題后，2022年4月26日，世界首臺樁梁一體造橋機成功投入使用，引領(lǐng)橋梁建造技術(shù)進入3.0時代。
“相比傳統(tǒng)單跨橋梁施工，樁梁一體智能造橋機效率提高了至少3倍，也大大減少了搭設(shè)、拆除棧橋的建設(shè)成本?！鄙钌歉咚俟窋U改工程項目總工程師邱志雄興奮地說。
中國公路學(xué)會橋梁與結(jié)構(gòu)工程學(xué)會理事、同濟大學(xué)博士生導(dǎo)師、橋梁施工及信息技術(shù)研究室主任石雪飛認(rèn)為，“共工號”的研發(fā)應(yīng)用，創(chuàng)造了工廠化預(yù)制、精益化管理、模塊化拼裝、智能化架設(shè)的新型路橋施工模式。
“黨的二十大報告指出，推動經(jīng)濟社會發(fā)展綠色化、低碳化是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。”中鐵科工集團副總工程師、機械研究設(shè)計院總工程師謝繼偉表示，“我們要繼續(xù)傳承‘共工’精神，為綠色建造研發(fā)最適合的裝備！”
