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仅配比试验就消耗100多万方混凝土?—— 深中通道沉管智慧工厂开厂

发布日期:2019-06-17   浏览次数:

仅配比试验就消耗100多万方混凝土?—— 深中通道沉管智慧工厂开厂

 

6月5日,在万顷碧波的伶仃洋上、万山群岛之中,投资超10亿元,历经10个月“智慧化”改造,具备每月生产一节沉管能力的中交四航局深中通道沉管智慧工厂——牛头岛预制厂开厂。100多万方混凝土配比试验造就混凝土无裂缝的“超级配方”再次升级为自密实流动混凝土秘方,智慧工厂全面承担起深中通道的建设重任。

曾圆满完成港珠澳大桥海底隧道沉管建设任务的牛头岛预制厂,已经具备实施第一节深中通道钢壳沉管流水线建造的条件,即将配合中交四航局自主研发的智能台车系统和智能浇注系统,智能、精准、高效地为世界级跨海通道深中通道服务。



 

在深中通道沉管智慧工厂,有200辆台车蓄势待发, 6台智能浇筑机整装调试,这些自主研发的设备,都是工程行业首次采用的大型智能施工装备,将要投入首节沉管浇筑工作。牛头岛沉管预制厂继顺利完成港珠澳大桥33节沉管预制任务之后,又肩负起深中通道22节沉管预制的艰巨使命。


沉管智造技术创新
 

深中通道是世界级“隧-岛-桥-水下互通”集群工程,沉管隧道在世界范围内首次大规模采用钢壳混凝土(三明治)结构,长6.8公里(世界首例特长海底沉管隧道),双向八车道。海底钢壳混凝土沉管隧道具有五大技术难点,分别是超宽、变宽、深埋、回淤量大、挖砂坑区域地层稳定性差,导致深中通道是目前为止世界技术难度最大的工程之一。


深中通道沉管智慧工厂航拍图
 

这22个沉管管节首先在广州南沙龙穴岛船厂完成钢壳的制造,其后运抵珠海牛头岛进行混凝土浇筑,在浅坞区、深坞区完成一次舾装和二次舾装作业后,再由自主研发专用装备沉管浮运安装一体船运至隧址进行沉放。正因如此,深中通道智慧工厂的生产线需要全线改造。中交四航局牛头岛智慧工厂改造团队同舟共济,边设计边施工,反复推敲、不断否认,一次次推翻,一次次争论,携手将一张张设计蓝图变为现实,经过80多次方案研讨、300多份图纸、23项技术攻关,11项专利的问世全面筑就超级智慧梦工厂。

“1个月预制1节沉管,一天完成1节沉管移动。”中交四航局技术中心总经理陈伟彬告诉我们,这是中交四航局自主研发的钢壳管节电动轮轨式液压台车技术团队在深中通道项目上创造的新纪录。

如今,8万吨沉管顶推从用时1月减至只需3天,沉管预制效率从75天1节提升到1个月1节,100多万方混凝土配比试验造就混凝土无裂缝的“超级配方”再次升级为自密实流动混凝土秘方,智慧工厂全面承担起深中通道的建设重任。

智能小车攻克管节转运

深中通道沉管横断面拓宽至46米,重8万吨,沉管纵横移动成为制约深中通道早日通车的重点难点。参照港珠澳大桥建设技术和经验,单节沉管预制需75天,一节沉管每天最多顶推30米,完成单节转运需要7天。为满足工期要求,加快大湾区基础设施建设,深中通道项目要保证每月生产1节沉管,保证海底隧道沉管安装,这就必须1天之内完成165米、8万吨重的超级钢壳沉管在预制厂内的顶推移动。这项艰难任务摆在了中交四航技术团队的面前。

“这种运输最适合的方式就是智能小车编组,但国内现有的智能小车的承载力均远远达不到要求,必须重新研发。起初,我们找了业内共11家高规格、实力雄厚的设备制造商,但由于项目规模大、难度高、技术复杂,没有一家单位能保证完成,我们只好自主研发。”中交四航局深中通道项目总工程师黄文慧回忆。

在每个关键的研发设计论证中,中交四航技术团队总是不厌其烦,一次次检查台车系统是否符合规范,围绕着台车一圈圈地核查各部位运转情况。2019年5月22日,台车继续联调联试。功夫不负有心人,最终研发出8万吨沉管转运液压台车系统,并实现了智能化机械化操作,一个人在中控电脑上就可以控制200台台车同时同步前进。

测试结果显示,在不同的移动速度下,台车编队的同步行走功能、自动纠偏功能及制动时长和制动距离皆满足设计要求。台车空载行走能力为2米每分钟,满载理论测速为1米每分钟,完成单节沉管纵横移用时从30天缩短到3天,效率极大提高,目前正在技术优化,力争突破3小时。

机器人浇筑误差毫米级

深中通道采用国际使用的钢壳沉管工艺,要求钢壳和混凝土间的缝隙只能有0.5厘米的抽空,沉管预制的难度可想而知。

“向钢壳内每个仓库里浇筑混凝土是一个技术活,误差必须在毫米级别。”中交四航局深中通道项目副经理陈聪介绍道。

传统混凝土浇筑设备有电动和液压类型,采用人工布料方式,适用于裸露区域的浇筑,而没有办法适应钢壳浇筑区域的密闭仓格。传统浇筑设备全靠人员辅助浇筑,如果用于钢壳沉管,容易出现浇错仓、溢孔情况,且无法控制砼下料高度和浇筑速度,难以保证自密实混凝土浇筑质量,整体刚性差,寻孔精度无法达到要求。

但是,中交四航人在考察和调研国内外市场时寻找不到任何的技术支持,面对传统浇筑设备适用性差、沉管预制工期紧等问题,深中项目工程师整合资源,自行设计一款智能化浇筑设备,实现浇筑速度、下料高度等因素的完全控制及稳定,保证沉管预制质量和效率。

历时一年多,项目团队设计推翻不下五十次,讨论会议达上百次,设计修改更是两百余次之多,终于研发出智能浇筑系统,并独创多点专利技术智能浇筑系统。该系统具有高效率、低风险、稳定性高等特点,能够极大提升深中通道沉管预制生产质量与效率,为深中通道沉管预制工作的顺利开展迈出了举足轻重的一步。

目前,深中通道沉管隧道工程进展顺利。由中交四航局自主研发、国内第一艘海上DCM施工船舶正在进行海上作业,对沉管安放前的地基进行处理。另一方面,依托深中通道工程研制的另一个核心装备、世界第一艘且唯一一艘沉管浮运安装一体船“一航津安1”已于6月1日顺利出坞,该船集沉管浮运、定位、沉放和安装等功能于一体。

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相较于港珠澳大桥采用的分体式浮运安装船组,“一航津安1”可连续完成沉管的出坞、浮运及定位安装等施工作业,且施工效率极大提高。按计划,“一航津安1”于7月底试航,开展多项联调联试工作,为2019年年底首节沉管安放进行准备。

来源:中国水运报、中交​四航局

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中国砂石协会

2019年06月17日