中国高铁的“铁甲利器”!这个千吨级的“巨型扁担” 又实现了一个“梦”

中国高铁的“铁甲利器”!这个千吨级的“巨型扁担” 又实现了一个“梦”
2021年06月23日 08:00 金融界网站

本文源自:央视财经

  深中通道是粤东通往粤西乃至大西南的重要交通枢纽。深中通道建成后,由深圳到中山只需30分钟的车程,深中两地可同步进入“半小时生活交通圈”,深中通道项目是一个世界级的“桥、岛、隧、地下互通”集群工程,施工条件复杂,要保证工程如期推进,离不开重型装备的助力。

深中通道沉管运装,竟需要毫秒级反应速度!

  长24公里的深中通道,双向8车道,比港珠澳大桥还要宽两条车道,汇聚桥、岛、隧、水下互通多种交通方式。

  其中,最难的是5.035公里长的沉管隧道路段,由32根管节组成,这是世界上首例特长钢壳海底沉管隧道。

  第三节沉管已经浇筑完成,这次采用的是钢制沉管外壳,内部浇筑混凝土的方式,浇筑后,重量达到8万吨,是一个中型航母的重量。但是,全世界没有一条船可以独立完成运、装8万吨沉管的重任。

  虽然,港珠澳大桥的顺利贯通为深中通道蹚出一条成功之路。但是,建设港珠澳大桥时,由8条拖轮拖着沉管前进,就像8个大汉拖着一个孩子在游泳。

  而当时的作业深度、封航条件是深中通道无法复制的。这里航道狭窄,每天有4000艘船舶出入,这一方式已经不再适用。

  这就是中国工程师们专门打造的一艘双体船,一航津安1,集运、装于一体,可以抱着8万吨的巨型沉管前进。这在世界上属于首创。

  10台推进器安装在一条船上,这在世界上也是首次。这样的配备,正是为沉管运、装而设计的。一根管节造价2亿元人民币,谁也不敢马虎。

  航路有50公里,一体船需要航行9个小时。其中,1.3公里长的S弯是必经之路,2万吨的一航津安1抱着8万吨重的沉管,总重达10万吨的大家伙,底部距离水底只有2.4米。75米的一体船要在200米宽的航道里行驶,考验前所未有。

  锁旭宏最担心的就是涌流突然加快,这对于10万吨的巨型胖子来说,要在海中调整航向,控制只在眨眼之间。0.1秒的操作失误,就会导致一体船冲出宽度140米的绿色安全航道,甚至因惯性冲出航道外30米的黄色警戒区域。一旦一体船搁浅,后果将不堪设想。

  此前一次经过S弯时,由于突遇顺流,船体转向过慢,采用全球最先进的动力自动控制系统突然失灵。为了避免类似的危险再次发生,这次,锁旭宏和船长决定采用更具挑战性的方式:全手动操控。

  一切有惊无险,锁旭宏和他的团队不仅顺利通过S弯,而且实现了毫米级的水下安装。沉放、绞移、对接,最终测量数据显示:首端偏差值3.4毫米,尾端偏差值9.8毫米,远远优于设计要求的50毫米误差值。这是在全球范围内,首次实现北斗定位毫米级测控的安装精度。

隧道施工,中国迎来世界最快速度

  越来越密集的高铁穿行在中国大地上,已经成为今天中国的一个重要标志。中国自主研发的三臂凿岩台车,是一台拥有三头六臂的大型装备,像身怀魔法的变形金刚,它是隧道施工的先遣兵,承担打钻开山的任务。

  155平方米的工作断面,240个爆破孔。两台车,六只手臂,四名操作员,只需要两个小时就可以完成,这是全球最快的速度。

  三臂凿岩台车任务完成,就是启动隧道挖掘铁甲军团的开始。清运、支护、注浆,一气呵成。每天往前推进8米,效率是以前的两倍,而且施工质量和安全更有保障,尤其适用施工难度越来越大的今天。

  钻爆法在隧道建设中占70%以上。钻孔位置越精准,炸药布放越到位,爆破范围越接近设计要求。凿岩台车打钻,就像打台球,不过,是击打10米外的球,而且还会遇到不同硬度的岩石,就需要让机器像芭蕾舞演员一样,动作灵活迅捷、力量控制自如,这是全球的行业难题。

  湖南长沙的一个研究院里,张海涛和同事设计了一套智慧的电液负载补偿控制系统,可以让液压系统通过感知岩石负载,来反馈并控制液压油量,实现150多平方米工作面上厘米级的控制精度。

  优化升级后的部件,可以大幅减缓臂架工作时的晃动,提高运动精度。在一个比实际工况难度增加30%的测试中,台车精度误差控制在5厘米以内,这是目前国际上的最高精度,这让隧道施工精度提升了一倍,达到全球领先水平。

  拥有超强性能的三臂凿岩台车被川藏铁路选中,在海拔三四千米的高寒缺氧地带,它们将再次彰显超强的威力,演绎一曲刚柔并济的“高原芭蕾”。

中国高铁的“铁甲利器”千吨级架桥机大显神威

  福厦高铁,35米高的桥面上,自重1000吨的昆仑号正在套梁,它即将前往湄洲湾架设现场。

  昆仑号直径1.4米的关节轴承,由两个球面组成,通过球面滑动来调整方向,既能承受上百吨的拉力,又能在千吨压力下自如转动,这个独一无二的设计,就是平衡稳定的秘密。

  长116米的昆仑号提着重1000吨、长40米的混凝土箱梁,像一根巨型扁担一样,驶往两公里外的施工现场。

  昆仑号让架设40米长高铁箱梁成为现实。与32米传统箱梁相比,采用40米箱梁,每公里可以少用6个桥墩,节约造价700多万元,让湄洲湾大桥架设工期可以提前一个月,而且还会让高铁运行更加平稳。

  一小时二十分钟后,架桥机提着箱梁到达湄洲湾中心的架设现场。这个时候,架桥机像大力士一样,大轴承像人的腰胯一样,举着千吨箱梁往前行走42.5米,到达落梁位置,误差控制在5毫米。

半小时观察:迎难而上打造利器

  在一个个重大工程的建设现场,从运装一体的双体船,到千吨级的运架一体机,再到三臂凿岩台车,为了重大工程的顺利推进,中国工程师们迎难而上,打造出了一件件“铁甲利器”,正是这些“利器”将一个个前所未有的“世界级”难题破解,让不可能变为可能。重大工程给了这些国产装备,由中国制造向中国创造的蜕变的机会,而这些“铁甲利器”,也使一个个重大工程不断刷新着中国速度、中国质量的纪录。

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