3小時完成8萬噸沉管移動,1個月預製1節165米沉管,這是中交集團所屬中交四航局鋼殼管節電動輪軌式液壓臺車技術團隊研發的世界首套8萬噸鋼殼管節整體移運成套設備(智能臺車系統),在深中通道項目上創下的新紀錄。

深中通道全長24公里,是繼港珠澳大橋之後的又一世界級“隧、島、橋”集羣工程。其中,6.8公里長的隧道是由32節直徑長46米、重達8萬噸的管節組成,而這些“大塊頭”在智慧工廠軌道上的縱橫移動,成爲深中通道項目進展中的難點。參照港珠澳大橋島隧工程建設技術和經驗,單節沉管預製需要75天,頂推每日最多30米,完成單節轉運需要7天。

爲滿足工期要求,加快粵港澳大灣區基礎設施建設,中交四航局深中通道項目組要完成每月生產1節沉管的任務。“當時,我們經過了巨大革新研發港珠澳大橋頂推系統,將沉管移動從30天提速到15天,最後到7天的極限。”中交四航局技術中心總經理陳偉彬說道,“但這套系統不適用深中通道項目,我們只能另闢蹊徑。”

2017年,項目研發團隊在全球範圍內尋找合適的裝備,諮詢了11家頂級裝備製造商,探討更好的解決方案。最終,重載臺車裝備進入項目團隊的視野。

“經過市場調研,我們瞭解到行業內最大載重的臺車也無法滿足深中通道8萬噸沉管的作業需求,而大型臺車的技術研究複雜、風險高,國內外都沒有成熟經驗可借鑑。”項目總工黃文慧介紹道。世界上臺車單臺載重能力最大爲200噸,在設計空間受限的條件下,項目團隊聯合制造商按照深中通道項目沉管要求,開始研製世界首套8萬噸鋼殼管節整體移運成套設備,也就是智能臺車系統。

8萬噸重的“大塊頭”對地基壓力巨大。因此,“抬”着它移動的200輛臺車必須處於同一平面且同步行走,單臺車、單個點以及智能臺車系統必須精確無誤,稍有不慎就可能導致沉管彎曲、變形,設備嚴重受損,整個項目將前功盡棄。可200輛臺車這麼龐大的車隊如何實現同步行走?其中,受力平衡點和同步行走成了研發團隊要面對的巨大難題。眼看着合作單位從最初的11家不斷減少,最後全部放棄。艱難時刻,破解臺車的技術難題落在了中交四航局技術團隊自己身上。

智能臺車系統的研發跨機械、力學、電控系統、液壓等多個領域,輻射面廣、創新障礙極多、難度極大。“我們設計將4條軌道上的200輛臺車串聯成3個支撐點,利用三點成面的原理,控制鋼殼管節水平姿態及支撐體系。”黃文慧介紹道。同時,中交四航局沉管預製廠派出研發團隊赴外考察,學習起重機滾動搬運原理和先進技術。正所謂隔行如隔山,研發團隊面對晦澀難懂的專業知識及原理,通過收集大量技術圖紙、數據、模型,開展研究。一年半的時間裏,數十次的外出拜訪學習,反反覆覆的設計論證,研發團隊常常“挑燈夜戰”直到天亮。“不把當天的事情做完,也睡不踏實。”每個關鍵的設計論證中,研發團隊都是不厭其煩,一次次檢查系統是否符合規範,圍繞着臺車一圈圈地核查各部位運轉情況。“我們把每一次的設計論證都當成第一次,哪怕之前失敗了99次,在做第100次的時候,我們依然保持初心。”陳偉彬說道。

最終,中交四航局的研發團隊實現了200輛臺車聯動行走,成功完成了8萬噸鋼殼管節整體移運成套設備(智能臺車系統)的研發任務。測試中,工作人員在中控電腦上遠程控制200輛臺車同步前進,結果顯示:在不同的移動速度下,臺車編隊的同步行走功能、自動糾偏功能及制動時長和制動距離皆滿足設計要求。臺車空載行走能力爲每分鐘2米,滿載理論測速爲每分鐘1米,單節沉管縱橫移動用時從30天縮短至3天,效率得到極大提高。

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