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二航桥的“设备大管家”

发布时间:2021-12-22阅读次数:

夕阳的余晖洒落在湘江水畔,落日也缓缓地投射到他身上,有一个身影在湘江水畔来回踱步,此时的他,刚刚完成了一件多年未竟的事业——打破了当时全球最大回转塔机的技术壁垒。

10月25日,由中交二航局和中联重科共同开发和研制的当时全球最大回转塔机W12000-450在湖南常德正式下线,而关于这座巨型塔机的使命才刚刚开始,它的征途是未来引领桥梁装配式发展变革的20年。


过去的20年

2003年,人类首座主跨径超千米斜拉桥——苏通长江大桥开工建设,由于具有丰富的设备管理经验,杨秀礼被任命为公司苏通大桥项目部副经理,分管设备管理工作

此时,桥梁装配式建造刚刚起步,开始有了“不仅要建桥,更要建高质量桥”的理念,然而先进的技术只掌握在少数几个发达国家手里,这也是杨秀礼心里一直跨不过去的坎:“中国桥梁走向世界,关键技术必须掌握在自己手里,设备则是重中之重。”

为了完成苏通长江大桥上部钢锚箱的吊装,杨秀礼团队沿用了南京三桥的建设经验,采用从法国波坦公司引进的大型吊装设备——MD3600,用于桥梁上部结构吊装。

“采用了国外引进的设备。”这也一直是杨秀礼的心病。

2020年,当时世界最大公铁两用斜拉桥——常泰长江大桥面临主塔上部结构的吊装问题,嗅觉敏锐的杨秀礼嗅到了技术变革的转机。

常泰长江大桥主塔吊装方案技术研讨会上,有人说“何不采用最经济的自爬式起重机吊装方案?”这种方式就是依托塔柱自身,随着塔柱不断升高,起重机不断上升,最终完成上部桥梁结构的建设。但是,这种方案应用范围十分有限。

显然,杨秀礼持反对意见。一方面,由于常泰长江大桥是钻石型主塔,这种方案只能进行定制,如果用在其他塔柱、其他桥梁,因为塔柱的截面差异,需要进行适应性改造或者二次定制;另一方面,这种起重方案,也存在一定的技术局限性,如果是双塔柱施工或取物半径过大,起重机造价将大幅增加,其经济性大幅降低。另外,起重机每吊装一节需要爬升一次,塔机爬升和自安装的时间对工期的影响是塔吊的数倍,这与杨秀礼的想法相悖甚远。

会上,杨秀礼提出不同意见:“要不试试采用塔吊来进行上部结构的吊装?”方案一经提出,会场便有了众多反对的声音,“这个成本起码会上升2至3倍。”“现在世界上根本就没有这种机器……”会场各种各样的质疑声响起。

杨秀礼将技术中心之前的论证方案拿出供大家参考。因为常泰长江大桥钻石型的主塔结构,其一,虽然自爬式起重机造价低廉很多,但从长远来看,价格并不低;其二如果我们可以利用这次机会,一次性制造一个大的、能通用的、应用范围广的塔式起重机,不仅可以在常泰长江大桥上使用,后续其他桥梁或者非桥梁技术的高空施工也可以用到这个设备,并且在其他的应用环境也不需要进行大的改造。虽然短期成本上升了,但长期来看,这是装配式桥梁的发展趋势。杨秀礼的话,说服了在场的所有人。

方案通过了,留给杨秀礼的另外一个重要的问题是:谁来做,怎么做?

当前国内可以建造大型设备的包括三一重工、徐工、南京中昇、中联重科等几家单位,中联重科有生产5200吨米大型塔吊的经验、徐工有生产2000吨米大型吊机的经验、南京中昇有生产3800吨米大型塔吊的经验,国外有法国的马尼托瓦克公司,正是已经被收购的此前生产D3600的法国波坦公司。

“和国内公司合作,技术必须掌握在自己的手里。”研讨会上,杨秀礼提出了心中“蓄谋已久”的决定,并且,波坦公司给的生产周期是18个月,根据施工要求,最多只有12个月的准备时间,显然,这么大的单子,他们已经吃不下了。在国内的几家单位中,杨秀礼团队最终选定经验最为丰富、技术最为成熟的中联重科作为合作对象。

2021年10月25日,在杨秀礼的带领下,全部中国自主研发、制造的当时世界最大回转塔机W12000-450在湖南常德正式下线,将应用到常泰长江大桥、巢马铁路马鞍山长江大桥等超级大桥的建设中,助力中国桥引领世界桥梁装备式建造发展。


高低压的较量

“D5200的低压供电技术已经非常成熟了,咱们可以直接采用。”会议室里,杨秀礼和中联重科的工作人员就塔机的供电问题相持不下。

根据此前的塔机制造经验,低压供电方案都是最常见的做法。然而,与当前不同的是,以前的施工吊装高度都是200米左右,常泰长江大桥的主塔高度达到350米。显然,200米的塔吊制造经验已经远远满足不了常泰长江大桥工程施工对于吊装的要求。这个问题始终困扰着杨秀礼。

通过与中联重科工作人员进行对接,得到的反馈是“传统400伏的低压供电方法电流较小,安全稳定。”听到这个反馈,杨秀礼陷入了思考。

如果采用400伏的常规工业用电,通过电缆传输,必然导致电压压降不足,设备无法正常运行,为保证设备正常运行,必须减少压降,并安装升压装置,常规只能采取两种方案减少压降,一是电缆加粗;二是增加电缆数量。相比D5200塔吊,采用低压电缆的数量和长度将会成倍增加,极大降低塔机顶升效率,尤其在安装初期大量电缆堆砌在顶升平台,将对作业造成很大干扰,同时影响用电安全。

“必须换掉低压供电方案。”在拿到技术方案的第一时间,杨秀礼就投了反对票。然而会议现场,对于杨秀礼的反对票,不少人并不赞成,毕竟此前中联重科的D5200已经有了完整的低压供电方案。

作为二航局首席技术专家,杨秀礼承担的是二航局桥梁装配化的未来,施工效率是重要的考虑因素。

“可以参考马鞍山长江大桥的建设经验,”经过翻阅大量的文献资料,杨秀礼找到了突破口:“可以考虑直接将10千伏的高压电输送到塔机配电箱内。”

直接将高压电运送至塔机电箱,再利用变压器进行调节,不仅解决了输电便捷问题,而且低压电缆数量大幅减少,电源稳定性更好,塔机运行质量更有保证。

说干就干,杨秀礼迅速带领研发团队,对数据进行核算。

“高压测试通过。”2020年11月,W12000-450回转塔机终于迎来了电压测试阶段,一项项数据源源不断地汇总到杨秀礼带领的技术团队手里,杨秀礼的坚持又一次有了回报。

原来,低压供电施工方案修改为高压供电之后,不仅提高了电源的稳定性,安全风险降低,还节约了四分之三的低压供电电缆,大大降低了建造成本。在风口浪尖上,杨秀礼再次抗住了压力。


高空的风

“高空风力实测数据缺失,我们得想个办法。”面对二航局技术中心人员提出的困扰,杨秀礼陷入了沉思。

根据设计要求,常泰长江大桥的主塔高达350米,W12000-450回转塔机的设计使用高度为370米。而此前,200米以上的高空风力,并没有实测数据,按照基本风速和经验公式推导出的工作高度最大风速近80米每秒,这个数字带入计算的结果是附着拉力特别大,附墙杆件十分笨重。

施工期间,塔吊和主塔紧密相连,一方面需要分析塔吊作业对于桥塔安装精度影响,另一方面需要评估非工作状态下塔吊抗风安全性,坚决杜绝塔吊坍塌事故发生。显然,风力数据是杨秀礼必须得到的。然而,数据哪里来?

“必须想办法计算数据。”杨秀礼组织技术中心陈鸣、程茂林等人员对比欧洲、国内塔机关于风速的规范,结合近年来长江流域、珠江流域的风力数据进行多轮取值分析,同时结合MD3600塔吊应用经验进行计算。

从设计上解决了抗风安全设计依据,论证了塔吊非工作状态抗风的安全问题,但实际风场并非按经验公式规律分布,这对于塔吊安全作业影响极大,加上近年来江苏地区突风事件频发引发得事故,杨秀礼团队深感担忧,必须增加风力监测手段。

常泰长江大桥主塔施工方案研讨会上,经过杨秀礼与技术中心和中联重科工作人员的几轮反复研究,最终形成一套“风速-附着力”监测方案。这套方案不仅可以实时监测附墙拉力对钢塔影响,验证受力分析计算,更能及时监管作业风速,减少违章作业。

除了高低压线路改造、可视化监控、风力监测,还有现场作业分区设定、施工云平台三维场景模型、重物辅助引导就位技术等一系列开拓性的改造都在W12000-450这个全球最大的回转塔机上得到了体现,而这个塔机的出现也将不再仅仅是一件设备,更是演变成了一种建桥工法,这种建桥工法的出现也反映了杨秀礼——这个见证了中国桥觉醒年代的二航桥“设备大管家”对于中国桥的真挚和热爱,以及对于中国桥打破国外技术壁垒的渴望。

W12000-450回转塔机的问世还仅仅只是一个开始,中国桥的装配化进程仍在路上,而杨秀礼对于桥梁技术不断突破也将一直在路上。(梁雨微)


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