蔚藍(lán)的天空中，偶有三兩朵棉花糖般蓬松白云。
驀然望去，深圳地鐵6號線二期工程華夏站裝配式施工現(xiàn)場，一只“手”正有條不紊施工作業(yè)中。
終于，華夏站勝利封頂。而這只“手”，它已持續(xù)工作425天，共計(jì)吊裝2242塊、96259.28噸預(yù)制構(gòu)件，圓滿完成深圳地鐵沙浦站、市中醫(yī)院站、華夏站等3座裝配式車站“搭積木式”的安裝任務(wù)。
這是誰的“手”？
此乃中國電建水電七局夾江水工研制的全國首臺(tái)裝配式車站90噸+90噸智能門機(jī)的“智能機(jī)械手”。
擁有這只“智能機(jī)械手”的“大型智能起重金剛”，身長24.7米、體重234噸，作業(yè)時(shí)它看似張飛穿針，其智能化高精度運(yùn)行水平實(shí)則非人力能及——它運(yùn)行更精準(zhǔn)、更平穩(wěn)，效率更高！
至于它的花式大招——超長重大件均載技術(shù)、構(gòu)件姿態(tài)調(diào)整技術(shù)、輔助臺(tái)車位置調(diào)整就位技術(shù)、精確定位及精準(zhǔn)對位技術(shù)、自動(dòng)路徑規(guī)劃及避障技術(shù)、構(gòu)件裝配數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)……拗口？幾個(gè)數(shù)字給諸位露一手！
“1毫米，拿捏”
何謂“裝配式車站”？
通俗地說，就是所有鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件都集中在工廠生產(chǎn)好，最后只等施工現(xiàn)場一次性像搭積木一樣，一塊一塊將地鐵車站主體結(jié)構(gòu)拼接成型。
怎樣才能做到把全國地鐵裝配式車站單塊構(gòu)件重量之最的預(yù)制構(gòu)件們?nèi)玳久话闫唇拥轿唬?/p>
吊裝，是裝配式車站施工的一道難題。
裝配式車站具有綠色技術(shù)集成、BIM技術(shù)集成、智能化集成、標(biāo)準(zhǔn)化集成、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理、一體化精裝等特點(diǎn)。但在現(xiàn)場也存在預(yù)制構(gòu)件種類繁多、安裝精度要求高、安裝工序復(fù)雜等施工難題，尤其是預(yù)制構(gòu)件在地面以下的基坑中安裝，為避免基坑兩側(cè)塌陷，坑內(nèi)設(shè)置了三層縱橫排列的鋼支撐和混凝土支撐，間隙狹窄，像一道道紅外線報(bào)警器——要將128.8噸重混凝土預(yù)制構(gòu)件像搭樂高積木一般，嚴(yán)絲合縫拼裝到位，就得看這臺(tái)門機(jī)到底有幾把刷子了。
“精確定位及精準(zhǔn)對位”就是它的第一個(gè)大招技能——上百噸重的門機(jī)吊裝起上百噸重的預(yù)制構(gòu)件，運(yùn)行精度為毫米級別——1毫米以內(nèi)。
了解門式起重機(jī)的人都知道，上百噸自重的門機(jī)起吊起上百噸重的預(yù)制構(gòu)件，或因吊鉤搖擺，或因車輪打滑，或因車輪磨損……造成行走誤差不可避免。
智能門機(jī)經(jīng)夾江水工研究人員裝備升級后，卻將運(yùn)行精度“拿捏”在了“1毫米以內(nèi)”。在“自動(dòng)定位操作”模式下，起升機(jī)構(gòu)和小車依托智能操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫自主路徑規(guī)劃功能、不同部位的多重傳感器等精確運(yùn)行到指定位置，智能定位精度可達(dá)到5毫米以內(nèi)，大車運(yùn)行智能定位精度可達(dá)到10毫米以內(nèi)。若預(yù)制構(gòu)件“巨型積木”位置仍有細(xì)微偏差，可啟動(dòng)門機(jī)“隱藏技能”——“微動(dòng)功能”，小車行走方向通過變頻技術(shù)進(jìn)行微調(diào)，精度可達(dá)2毫米以內(nèi)；大車軌道方向、起升的微調(diào)功能調(diào)整精度可控制在1毫米以內(nèi)。
夾江水工總工程師楊芳自信地說：“我們的‘精確定位及精準(zhǔn)對位技術(shù)’在軌道交通施工領(lǐng)域可以說是全國首創(chuàng)，實(shí)實(shí)在在解決了裝配式車站現(xiàn)場施工精準(zhǔn)吊裝難題?！?/p>
“0.1度，拿捏”
裝配式車站預(yù)制構(gòu)件大致分為七類，底板、中板、縱梁、頂板、側(cè)墻、立柱、出入口環(huán)框梁等。從它們的名稱不難看出，其吊裝姿態(tài)并非單一平行下放，門機(jī)的設(shè)計(jì)還需滿足構(gòu)件翻身、狹窄空間避障、吊具可旋轉(zhuǎn)、吊裝不同構(gòu)件等要求。
夾江水工對構(gòu)件姿態(tài)調(diào)整技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，研發(fā)出可360度旋轉(zhuǎn)的智能專用吊具。
該智能吊具在行業(yè)內(nèi)首次配置獨(dú)立的電氣控制系統(tǒng)，采用無線通訊遙控驅(qū)動(dòng)吊具360度無死角吊裝構(gòu)件，大大提高了吊具操作的靈活性和工作的可靠性，吊梁旋轉(zhuǎn)角度控制精度可達(dá)±0.1度。
此外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)考慮到預(yù)制構(gòu)件長度較長，在多點(diǎn)起吊情況下，為避免因受力不均對混凝土預(yù)制構(gòu)件造成不可逆損傷，對“超長重大件均載技術(shù)”進(jìn)行細(xì)致研究，在專用吊具上采用均衡油缸技術(shù)均衡各吊點(diǎn)受力。
經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際使用，為裝配式車站量身打造的專用智能吊具完全滿足了基坑安裝預(yù)制構(gòu)件高精度控制的要求，并已獲取相關(guān)技術(shù)專利。
“20厘米，沒門”
諸位應(yīng)該都見過挑水吧？
日常生活中，體格再健壯的人挑起幾十公斤重的水，在物體的慣性力作用下，行走時(shí)都不可能做到讓水桶紋絲不動(dòng)、滴水不漏——更不要說吊裝形狀各樣、上百噸重的預(yù)制構(gòu)件了——吊鉤搖擺是不可避免的。
無論門機(jī)小車、大車、起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行得多么精準(zhǔn)，搖擺的預(yù)制構(gòu)件又怎么能實(shí)現(xiàn)被高精度拼裝呢？
為最大程度實(shí)現(xiàn)高精度對位的目標(biāo)，夾江水工攻關(guān)研究電子防搖技術(shù)，成功開發(fā)出電子防搖應(yīng)用程序。在沒有防搖控制時(shí)，吊鉤的擺動(dòng)為20厘米左右，礦泉水瓶一般長。雖然相比22.5米的預(yù)制構(gòu)件來說，20厘米就是“推一把”的功夫，但對于有“技術(shù)潔癖”的研發(fā)人員來說：“20厘米，沒門！”“智能門機(jī)就該一步到位”“我們必須給業(yè)主提供最周到的技術(shù)服務(wù)”。
通過電子防搖系統(tǒng)的防搖控制后，吊鉤達(dá)到了較好的防搖效果，完全滿足了裝配式車站高精度吊裝的要求。
智能門機(jī)平穩(wěn)起吊預(yù)制構(gòu)件
“第一臺(tái)，首創(chuàng)”
夾江水工作為擁有五十多年傳統(tǒng)的水工制造業(yè)龍頭，始終牢記央企的初心使命，牢記建設(shè)“制造強(qiáng)國”的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，2017年1月，走出舒適圈，自主立項(xiàng)“水電站智能門機(jī)”科技項(xiàng)目，正式開始“智能門機(jī)”的研發(fā)工作。
“什么是智能門機(jī)？”
“智能化如何展現(xiàn)？”
“如何實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電氣的進(jìn)一步融合？”
……
其實(shí)，這些問題最初也曾像一團(tuán)迷霧阻隔在機(jī)械和電氣設(shè)計(jì)師的眼前。
“對水電行業(yè)來說，這是‘無人區(qū)’?！睓C(jī)械設(shè)計(jì)研究院院長范如谷對研發(fā)過程仍歷歷在目，“那時(shí)候我們到處搜集國內(nèi)外智能門機(jī)文獻(xiàn)資料，組織設(shè)計(jì)人員培訓(xùn)進(jìn)修，與高校協(xié)作……”副總工程師蔣從軍說得很實(shí)在：“我們從一開始就在考慮門機(jī)怎樣實(shí)現(xiàn)全面感知、全自動(dòng)化運(yùn)行、智能診斷遠(yuǎn)程維護(hù)，這一定是未來的趨勢，前提是怎樣和機(jī)械設(shè)計(jì)的伙伴‘打好配合’，做好關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)，賦予設(shè)備智能?！?/p>
夾江水工智能門機(jī)研發(fā)團(tuán)隊(duì)一步一個(gè)腳印，2018年12月，“水電站智能門機(jī)”科技項(xiàng)目在電建集團(tuán)獲得科技項(xiàng)目立項(xiàng)。經(jīng)過潛心研究、內(nèi)部反復(fù)試驗(yàn)，以及在水電行業(yè)首臺(tái)大型智能門機(jī)白鶴灘水電站1600噸門機(jī)、全國首臺(tái)裝配式車站90噸+90噸智能門機(jī)等項(xiàng)目工程中檢驗(yàn)，2022年，夾江水工科技項(xiàng)目“水電站智能門機(jī)研制”榮獲中國電建科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，被鑒定為總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
“我們有信心、有能力、有決心，未來把‘夾江水工’牌智能門機(jī)、智能產(chǎn)品做得更好，這只是一個(gè)良好的開端?！眾A江水工總工程師楊芳、副總工程師蔣從軍以及所有為之奮斗的設(shè)計(jì)師們默契地說了同樣一句話。
全國首臺(tái)裝配式車站90噸+90噸智能門機(jī)
車站基坑內(nèi)縱橫排列的鋼支撐和混凝土支撐
七類預(yù)制構(gòu)件示意圖
專用吊具上采用均衡油缸技術(shù)均衡各吊點(diǎn)受力
智能門機(jī)平穩(wěn)起吊預(yù)制構(gòu)件
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