今年5月，公司參建的溫州甌江北口大橋正式通車(chē)。全長(zhǎng)7913米、主橋長(zhǎng)2000余米的北口大橋名片上印著三個(gè)“世界首座”——世界首座三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋、世界首例多塔連跨懸索橋大剛度混凝土中塔、世界首座強(qiáng)潮河口深厚淤泥質(zhì)黏土超大型沉井基礎(chǔ)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)一路攻堅(jiān)，實(shí)施智能建造，巧解大橋建設(shè)難題。
智能機(jī)器人，理順萬(wàn)縷鋼絲
主纜是懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，被稱(chēng)為懸索橋的“脊梁”，其主要作用是將整座橋的重量分布到主塔和錨碇上。北口大橋中塔處主纜如何抗滑移，是世界各類(lèi)三塔或多塔懸索橋面臨的一大難題。
考慮所處海洋環(huán)境腐蝕性強(qiáng)等因素，北口大橋創(chuàng)造性采用了A字形混凝土結(jié)構(gòu)的中塔。“A字形塔就像一個(gè)‘胖子’，結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)耐腐蝕，然而卻不像鋼塔那樣‘苗條柔軟’，可以通過(guò)自身變形來(lái)適應(yīng)主纜和塔頂索鞍抗滑移要求。隨著A字形中塔肩上的擔(dān)子越來(lái)越重，越容易出現(xiàn)主纜滑移。”二航局項(xiàng)目總工郝聶冰一針見(jiàn)血地指出了問(wèn)題的關(guān)鍵。
為解決這一難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出中塔采用深槽梳齒板索鞍代替普通索鞍增加摩阻力的方案，索鞍隔板將從普通的20至30厘米延長(zhǎng)到90厘米，最大深度達(dá)92.9厘米，這是世界首次。
“增大物體接觸面，相互摩擦力會(huì)大大增強(qiáng)，深槽索鞍正是應(yīng)用了這個(gè)原理。”郝聶冰解釋說(shuō)。然而，怎么將索股精準(zhǔn)放入索鞍里，考驗(yàn)著建設(shè)者的智慧。
傳統(tǒng)索鞍槽的深度約20厘米，通常采用人工捶打方式，將索股錘進(jìn)槽底。然而，北口大橋超過(guò)2萬(wàn)根5.4毫米直徑的鋼絲，組成2300米長(zhǎng)的“發(fā)絲”，要穿過(guò)間隔僅有61.5毫米的“梳齒”，完成索股入鞍，難度更甚于“繡花針眼穿棉線”。如果仍然采用人工錘打的方式，極容易出現(xiàn)鋼絲跳絲、亂絲，甚至斷絲的情況，影響主纜質(zhì)量。
為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從2019年8月就提前探索機(jī)械化、智能化施工技術(shù)，以智能化設(shè)備代替人工，精準(zhǔn)高效完成索股入鞍。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，2020年10月31日，北口大橋上部結(jié)構(gòu)安裝關(guān)鍵裝備——梳齒型主索鞍深槽入鞍機(jī)器人研發(fā)成功。該機(jī)器人創(chuàng)造性采用液壓頂桿作為機(jī)械手，通過(guò)液壓頂桿將索股“按”進(jìn)索鞍。同時(shí)，研發(fā)人員還在機(jī)械臂下方設(shè)計(jì)行走小車(chē)，通過(guò)行走小車(chē)“托住”索股，在索股入鞍前再次進(jìn)行整形，整個(gè)過(guò)程平穩(wěn)可控，成功克服傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生的索股跳絲、亂絲問(wèn)題，相比傳統(tǒng)人工入鞍施工效率提升30%。
按照設(shè)計(jì)要求，主纜在架設(shè)過(guò)程中，每根索股間距不能超過(guò)5毫米，而安裝的精度全靠測(cè)量員扛著10多斤重的人工卡尺一步步測(cè)量，十分耗時(shí)，且稍有“風(fēng)吹草動(dòng)”就會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
為確保索股安裝質(zhì)量，研發(fā)團(tuán)隊(duì)給機(jī)器人配備激光瞄準(zhǔn)鏡——3D激光掃描視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，可將鞍槽內(nèi)索股鋼絲圖像傳輸?shù)诫娔X，對(duì)圖像進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別，智能判斷索股入鞍質(zhì)量，一旦索股鋼絲出現(xiàn)錯(cuò)亂，馬上進(jìn)行聲光報(bào)警。
2021年4月7日，大橋主纜全部架設(shè)完成，僅用43天，比原計(jì)劃提前一個(gè)多月，創(chuàng)下懸索橋索股架設(shè)新紀(jì)錄。
打造橋梁“智造”工業(yè)化生產(chǎn)基地
作為交通運(yùn)輸部首批綠色公路示范項(xiàng)目和浙江省品質(zhì)工程示范項(xiàng)目，北口大橋從一開(kāi)始就堅(jiān)定了要走一條可持續(xù)發(fā)展之路的目標(biāo)。
北口大橋南引橋總長(zhǎng)2.6公里，共需預(yù)制節(jié)段箱梁1358榀。按照傳統(tǒng)模式，項(xiàng)目要在橋址附近搭建臨時(shí)預(yù)制梁場(chǎng)，梁體架設(shè)完成后，再把梁場(chǎng)拆除。臨時(shí)預(yù)制梁場(chǎng)拆除會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾，土地恢復(fù)也將投入大量資源。
考慮到溫州市缺少大規(guī)模的工業(yè)化產(chǎn)業(yè)平臺(tái)，二航局提出依托北口大橋，在溫州建設(shè)一個(gè)輻射浙南閩北地區(qū)的建筑工業(yè)化生產(chǎn)基地的大膽想法。“生產(chǎn)基地與臨時(shí)預(yù)制廠有著本質(zhì)的區(qū)別。臨時(shí)預(yù)制廠只服務(wù)一個(gè)項(xiàng)目，而生產(chǎn)基地是一家企業(yè)，可以同時(shí)服務(wù)多個(gè)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。”二航局城投公司駐溫州交通城建工業(yè)化生產(chǎn)基地副經(jīng)理鄒小剛說(shuō)。
在二航局積極推動(dòng)下，2017年7月，由溫州交投、溫州城投、二航局等5家企業(yè)共同出資的溫州交通城建工業(yè)化生產(chǎn)基地開(kāi)始規(guī)劃，并最終選址于溫州市洞頭區(qū)大門(mén)海洋經(jīng)濟(jì)示范區(qū)。占地面積約352畝的基地分為營(yíng)盤(pán)基和仁前途兩大廠區(qū)。生產(chǎn)基地在引進(jìn)鋼筋鋸切墩粗套絲打磨生產(chǎn)線、數(shù)控彎曲中心、數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)等多套全國(guó)乃至世界先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備的同時(shí)，還引入了一套成熟的管理體系，加強(qiáng)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化管理。
在生產(chǎn)基地鋼筋加工車(chē)間，北口大橋南引橋節(jié)段箱梁預(yù)制所需的鋼筋，經(jīng)過(guò)數(shù)控設(shè)備自動(dòng)剪切、折彎，其精度可以控制在2毫米內(nèi)，即每一根鋼筋在剪切和折彎的過(guò)程中，產(chǎn)生的尺寸誤差都不會(huì)超過(guò)2毫米。在半成品加工環(huán)節(jié)，工人焊接鋼筋有不同尺寸的模板，只要把橫豎不同的鋼筋分別放進(jìn)模板里，在固定的位置焊接，就不會(huì)出現(xiàn)尺寸偏差。在模板澆筑前，有著豐富工作經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)技能的工人，會(huì)為鋼筋綁扎嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)。而澆筑采用的模具，也是嚴(yán)格按照規(guī)范定制，誤差同樣不超過(guò)2毫米。澆筑出來(lái)的節(jié)段箱梁，采用100%合格的保護(hù)層遮蓋養(yǎng)護(hù)，并在堆梁區(qū)靜置約3個(gè)月，待達(dá)到要求強(qiáng)度后，再經(jīng)由碼頭運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。
無(wú)論是大型構(gòu)件還是小型構(gòu)件，在溫州交通城建工業(yè)化生產(chǎn)基地都有了完整的生產(chǎn)流水線，且自動(dòng)化水平高。“梁做得好，現(xiàn)場(chǎng)安裝就更高效。我們南引橋的安裝精度也同樣控制在了2毫米內(nèi)。”二航局北口大橋3標(biāo)項(xiàng)目部南引橋現(xiàn)場(chǎng)安裝負(fù)責(zé)人李艾說(shuō)。
2021年，完成北口大橋預(yù)制任務(wù)后，生產(chǎn)基地立即投入到二航局參建的金麗溫沿線項(xiàng)目橋梁立柱和蓋梁預(yù)制任務(wù)中。（吳新利 杜才良 朱立娟）