中交集团青年“五小”创新大赛金奖成果“智能化气举取土设备与集群控制系统”由中交二航局技术中心基础类工程装备创新团队主研完成。团队成员为技术中心工程装备技术部基础方向人员组成,现有5人,平均年龄31岁,主要工作方向为大跨径桥梁桩基础、沉井基础、地连墙基础施工装备研发与智能化技术应用推广。自团队成立以来,先后服务于马尔代夫中马友谊大桥、巴基斯坦胡布码头、温州瓯江北口大桥南锚沉井、江苏常泰长江大桥5号墩沉井等项目,先后获得省部级以上科技进步奖4项,获授权专利40余项。
金奖成果所应用的常泰长江大桥主跨1176米,为世界最大跨度公铁两用斜拉桥,作为大桥主塔的“定海神针”,5号墩沉井基础平面尺寸近乎足球场大小,约20层楼高,是目前世界最大水中沉井。想要控制这样一个数十万吨的庞然大物平稳下沉,对施工要求极高。过往工程建设中沉井倾斜、突沉、涌沙等情况时有发生,施工安全风险高。业主在大桥的招标文件中明确指出,应确保不少于40%的井孔采用智能取土设备施工。现有施工工艺主要以人工操作空气吸泥机取土下沉,设备的运行依赖于作业人员的主观判断,难以精细化控制泥面的成型质量,要做到沉井安全、可控下沉,对取土设备的革新势在必行。
当时,项目投标的竞争对手拥有丰富的桥梁水上沉井施工经验,而二航局的水上沉井施工经验还停留在十多年前的泰州大桥。为全面打入大跨径铁路桥梁市场,在二航局大新型装备研发及智能化首席专家杨秀礼的指导下,团队立即组织骨干力量成立攻关突击队。
纸上得来终觉浅,基础类工程装备创新团队成员在接到任务后主动提出深入公司在建的温州瓯江北口大桥南锚沉井施工一线,开展现场实践,加强理论学习,请教公司内外资深技术专家,引用相关领域工程装备进行试验研究。经过数月实践,提出了智能化气举取土设备与集群控制系统,操作员只需要在集中控制室里发出作业指令,取土设备就可以自动完成取土作业,还能对开挖后的泥面进行快速测量。团队“机械化换人、自动化减人”的创新理念,得到了业主的肯定,助力公司顺利拿到了常泰长江大桥这一世界级工程的入场券。
技术上的难题被一一攻克,突如其来的新冠肺炎疫情带来的封控管理和制造企业停工停产又给设备研发带了影响。在此期间,团队在严格做好疫情防控的同时,坚持技术攻关,积极组织开展线上会议推进设备研发,做好调试与进场准备。终于等到企业复工、封控解除,团队成员便驱车近千公里奔赴设备制造厂家和项目部,团队负责人刘修成带队驻厂推进设备制造、调试,成员管政霖主动请缨借调至项目部加紧现场各项筹备工作,严双桥则奔波于各个配件生产厂商之间,各路人马分工协作,在短短1个月的时间内,完成了设备制造、调试以及现场各项准备工作。
设备运抵现场后,数控程序需要根据现场情况进一步优化,设备的高精度安装要求也是一大挑战。时间紧、任务重,团队成员同心协力,每天工作至凌晨两三点,最终在一周多的时间里完成了这项近乎不可能的任务。
2020年6月6日,偌大的沉井顶面,15台门式起重机吊装吸泥装置正悄无声息地进行自动取土作业,这让团队全体成员总算松了一口气。
“首次取土下沉结束后,项目的耗电量仅为对面标段的40%!”,项目指挥长徐刚赞叹道。
还没来得及品味沉井顺利完成首次下沉所带来的喜悦,在第二次下沉期间就遇上了胶结地层这个“拦路虎”,坚硬的胶结石块犹如一层硬壳,取土效率骤然降低,让所有人都有些焦头烂额。拥有丰富基础类工程施工经验的刘修成灵光一现,吸泥管这么重,为什么不直接用它去砸破那层硬壳呢?说干就干,通过多方面分析地质特点和调整设备工艺参数设置,吸泥管犹如冲击钻一般,由点及面地砸穿这层硬壳。
2020年12月28日,常泰长江大桥5号墩沉井在多开挖4米深的情况下,领先对面标段1个月终沉到位,日均下沉量达45厘米,较传统工艺取土工效提升50%,人力投入减少60%。施工期间,江苏过江通道建设技术专家委员会等专家团队多次到项目进行调研,对中交二航局在桥梁建设领域的开拓创新给予高度肯定,中交集团首席科学家林鸣评价:“传统的工法和最先进的技术,在江苏的大型工程上集成、融合,特别是智能化施工带来的变化,使桥梁建设在风险的控制能力、对难点的攻克能力上显著提升。”
回首在常泰长江大桥的创新历程,这支青年团队以敏锐的创新意识和迎难而上的精神,一次次攻坚克难;以二航人争科技领先、创管理一流的精神和决心,为大国工程贡献青春力量。技术中心基础类工程装备创新团队将时刻坚定理想信念,勇于担当作为,以昂扬的斗志和精神状态喜迎党的二十大胜利召开,以优异成绩向团的百年华诞献礼。(管政霖)