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(科技日?qǐng)?bào)記者?矯陽)
嶺南春早，藍(lán)天碧水白鷺飛。
在廣東省陸豐梅隴鎮(zhèn)，深(圳)汕(尾)高速公路擴(kuò)改工程梅隴特大橋現(xiàn)場(chǎng)，“共工號(hào)”造橋正忙。
共工，中國古代神話中的水神，因治水與火神爭(zhēng)斗，怒而觸山。
在中鐵科工集團(tuán)人的眼里，“共工觸山”的傳說，象征著一種永不服輸、敢于突破、一往無前的精神。秉持這種精神，他們研發(fā)出全球首臺(tái)樁梁一體智能造橋機(jī)，并命名為“共工號(hào)”。
不久前，“共工號(hào)”被評(píng)為2022年度央企十大重器之一。
綠色擴(kuò)建，“螺螄殼里做道場(chǎng)”
梅隴特大橋施工現(xiàn)場(chǎng)，一邊，高速公路川流不息;一邊，自然濕地鳥鳴嚶嚶。長92米、重580余噸的紅色龐然大物“共工號(hào)”，正在狹小的場(chǎng)地精細(xì)作業(yè)。
這座大橋承載著珠三角向粵東輻射的夢(mèng)想。
1996年，深汕高速公路建成通車，雙向4車道，設(shè)計(jì)時(shí)速100公里。2019年10月，為加大珠三角向粵東輻射力度，廣東省政府啟動(dòng)深汕高速公路擴(kuò)改工程，4車道變8車道，全長約146公里，為廣東省投資規(guī)模最大、里程最長的高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目。
梅隴特大橋是擴(kuò)改工程的關(guān)鍵之一。這里施工環(huán)境極為苛刻：一側(cè)是大面積魚塘;另一側(cè)是水渠。僅有的一點(diǎn)兒狹窄空地，就是新建梅隴特大橋用地，且橋墩還得占用一半水渠，水源還要做到零污染，可謂“螺螄殼里做道場(chǎng)”。
與此同時(shí)，建設(shè)方廣東省交通集團(tuán)明確要求，要依托技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)綠色擴(kuò)建，設(shè)計(jì)突出裝配式、新材料、機(jī)械化和信息化。
構(gòu)件工廠化預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)一體化“搭積木”。拿到梅隴特大橋設(shè)計(jì)文件后，施工方項(xiàng)目經(jīng)理鄧文豪急了：“這種造橋方式從未見過?！?/p>
工廠化預(yù)制能實(shí)現(xiàn)，可用啥“搭積木”?
無疑，梅隴特大橋需要的是一臺(tái)全新的“搭積木”裝備，既不占地方，又兼具引孔打樁和架梁。
構(gòu)想如何實(shí)現(xiàn)?
遍尋無果后，施工方把目光投向行業(yè)翹楚中鐵科工集團(tuán)。
“獅踩繡球”，攻克平衡難關(guān)
得到梅隴特大橋施工方需求信息時(shí)，中鐵科工集團(tuán)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院副總工程師胡旭東剛完成高鐵橋墩首個(gè)裝配化試驗(yàn)裝備，30多歲的他已親歷橋梁工裝幾代技術(shù)升級(jí)。
橋梁施工，共分引孔打樁、架橋墩、架梁3個(gè)作業(yè)程序。
架梁，有成熟的架梁機(jī);造橋墩，有最新裝配化試驗(yàn)裝備;獨(dú)剩一個(gè)引孔打樁程序。將引孔打樁與橋墩裝配、架梁整合，僅差一步?！凹友b一個(gè)前置懸臂，達(dá)到整體運(yùn)行平衡?！狈磸?fù)思考后，胡旭東心里有了底。
梅隴特大橋工期有限，裝備必須加速研制。夜以繼日設(shè)計(jì)研討，僅一個(gè)半月，胡旭東團(tuán)隊(duì)便拿出了“共工號(hào)”初設(shè)圖。然而技術(shù)評(píng)審時(shí)，初設(shè)圖受到專家及施工方的質(zhì)疑：“操作復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多?！?/p>
原來，每組橋模塊在作業(yè)循環(huán)時(shí)，整臺(tái)機(jī)械須保持受力穩(wěn)定，站在橋墩上的前腿，要等后腳踩上后才能前移，而之前后腳的受力點(diǎn)絕不能空。為防止踏空打破受力均衡，初設(shè)圖上設(shè)計(jì)了許多腿，需要不停轉(zhuǎn)換支撐。
質(zhì)疑讓胡旭東和團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)一步思考，機(jī)械設(shè)備如何既簡單又不踏空?他們百思不得其解，研發(fā)一度陷入僵局。
一天，電視里的嶺南舞獅節(jié)目吸引了胡旭東。獅子四腿分踩前后兩只繡球，做全身立起動(dòng)作時(shí)，后兩條腿會(huì)先跳至前面的繡球，先保持一個(gè)平衡。
柳暗花明。這個(gè)畫面啟發(fā)了胡旭東。可否加兩條活動(dòng)的輔助腿，專門完成前踩功能?
經(jīng)仿真試驗(yàn)計(jì)算，效果十分理想。
困擾團(tuán)隊(duì)半個(gè)多月的難題終于解決了。
牽手北斗，演繹懸空打樁
引孔打樁、拼裝預(yù)制橋墩、蓋梁、架設(shè)預(yù)制梁板……“共工號(hào)”一連串精準(zhǔn)嫻熟的操作，完美演繹著空中“搭積木”。信息控制平臺(tái)上，隨著施工員的操作，長約16米、重約41噸的預(yù)制梁板，被精準(zhǔn)架在支座上，每組墩梁逐一拼裝到位。
這種精準(zhǔn)，是靠北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。
“裝配化施工中，成樁的精度決定著后續(xù)構(gòu)件裝配的成敗?！焙駯|說，設(shè)計(jì)“共工號(hào)”樁梁一體時(shí)，打樁設(shè)備通過一個(gè)懸臂連接，為懸空打樁。懸臂長度由橋梁單跨決定，設(shè)備上下錘動(dòng)完成引孔打樁。
常規(guī)打樁，是將打樁機(jī)固定到橋基位置，由技術(shù)人員用測(cè)量儀進(jìn)行校準(zhǔn)，十分穩(wěn)固準(zhǔn)確。懸空打樁，則是破天荒第一次，對(duì)精度要求非常高?！耙坏┚扔衅?，根本無法進(jìn)行裝配式施工?！焙駯|說。
上下左右晃動(dòng)下，確保引孔打樁精準(zhǔn)，成為設(shè)計(jì)又一大難題。
技術(shù)人員想到了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，開發(fā)出一套基于北斗差分定位系統(tǒng)、姿態(tài)傳感技術(shù)的定位跟蹤系統(tǒng)?！按驑稒C(jī)上加裝的靜位水準(zhǔn)儀、垂直度檢測(cè)儀等，使引孔打樁既精確又穩(wěn)定。”胡旭東自豪地說。
攻克一系列類似難題后，2022年4月26日，世界首臺(tái)樁梁一體造橋機(jī)成功投入使用，引領(lǐng)橋梁建造技術(shù)進(jìn)入3.0時(shí)代。
“相比傳統(tǒng)單跨橋梁施工，樁梁一體智能造橋機(jī)效率提高了至少3倍，也大大減少了搭設(shè)、拆除棧橋的建設(shè)成本。”深汕高速公路擴(kuò)改工程項(xiàng)目總工程師邱志雄興奮地說。
中國公路學(xué)會(huì)橋梁與結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)理事、同濟(jì)大學(xué)博士生導(dǎo)師、橋梁施工及信息技術(shù)研究室主任石雪飛認(rèn)為，“共工號(hào)”的研發(fā)應(yīng)用，創(chuàng)造了工廠化預(yù)制、精益化管理、模塊化拼裝、智能化架設(shè)的新型路橋施工模式。
“黨的二十大報(bào)告指出，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展綠色化、低碳化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！敝需F科工集團(tuán)副總工程師、機(jī)械研究設(shè)計(jì)院總工程師謝繼偉表示，“我們要繼續(xù)傳承‘共工’精神，為綠色建造研發(fā)最適合的裝備!”