今年5月，公司參建的溫州甌江北口大橋正式通車。全長7913米、主橋長2000余米的北口大橋名片上印著三個“世界首座”——世界首座三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋、世界首例多塔連跨懸索橋大剛度混凝土中塔、世界首座強潮河口深厚淤泥質(zhì)黏土超大型沉井基礎(chǔ)。項目團隊一路攻堅，實施智能建造，巧解大橋建設(shè)難題。
智能機器人，理順萬縷鋼絲
主纜是懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，被稱為懸索橋的“脊梁”，其主要作用是將整座橋的重量分布到主塔和錨碇上。北口大橋中塔處主纜如何抗滑移，是世界各類三塔或多塔懸索橋面臨的一大難題。
考慮所處海洋環(huán)境腐蝕性強等因素，北口大橋創(chuàng)造性采用了A字形混凝土結(jié)構(gòu)的中塔。“A字形塔就像一個‘胖子’，結(jié)構(gòu)結(jié)實耐腐蝕，然而卻不像鋼塔那樣‘苗條柔軟’，可以通過自身變形來適應(yīng)主纜和塔頂索鞍抗滑移要求。隨著A字形中塔肩上的擔(dān)子越來越重，越容易出現(xiàn)主纜滑移。”二航局項目總工郝聶冰一針見血地指出了問題的關(guān)鍵。
為解決這一難題，項目團隊提出中塔采用深槽梳齒板索鞍代替普通索鞍增加摩阻力的方案，索鞍隔板將從普通的20至30厘米延長到90厘米，最大深度達92.9厘米，這是世界首次。
“增大物體接觸面，相互摩擦力會大大增強，深槽索鞍正是應(yīng)用了這個原理。”郝聶冰解釋說。然而，怎么將索股精準(zhǔn)放入索鞍里，考驗著建設(shè)者的智慧。
傳統(tǒng)索鞍槽的深度約20厘米，通常采用人工捶打方式，將索股錘進槽底。然而，北口大橋超過2萬根5.4毫米直徑的鋼絲，組成2300米長的“發(fā)絲”，要穿過間隔僅有61.5毫米的“梳齒”，完成索股入鞍，難度更甚于“繡花針眼穿棉線”。如果仍然采用人工錘打的方式，極容易出現(xiàn)鋼絲跳絲、亂絲，甚至斷絲的情況，影響主纜質(zhì)量。
為此，項目團隊從2019年8月就提前探索機械化、智能化施工技術(shù)，以智能化設(shè)備代替人工，精準(zhǔn)高效完成索股入鞍。經(jīng)過多次試驗，2020年10月31日，北口大橋上部結(jié)構(gòu)安裝關(guān)鍵裝備——梳齒型主索鞍深槽入鞍機器人研發(fā)成功。該機器人創(chuàng)造性采用液壓頂桿作為機械手，通過液壓頂桿將索股“按”進索鞍。同時，研發(fā)人員還在機械臂下方設(shè)計行走小車，通過行走小車“托住”索股，在索股入鞍前再次進行整形，整個過程平穩(wěn)可控，成功克服傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生的索股跳絲、亂絲問題，相比傳統(tǒng)人工入鞍施工效率提升30%。
按照設(shè)計要求，主纜在架設(shè)過程中，每根索股間距不能超過5毫米，而安裝的精度全靠測量員扛著10多斤重的人工卡尺一步步測量，十分耗時，且稍有“風(fēng)吹草動”就會影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
為確保索股安裝質(zhì)量，研發(fā)團隊給機器人配備激光瞄準(zhǔn)鏡——3D激光掃描視覺識別系統(tǒng)，可將鞍槽內(nèi)索股鋼絲圖像傳輸?shù)诫娔X，對圖像進行視覺識別，智能判斷索股入鞍質(zhì)量，一旦索股鋼絲出現(xiàn)錯亂，馬上進行聲光報警。
2021年4月7日，大橋主纜全部架設(shè)完成，僅用43天，比原計劃提前一個多月，創(chuàng)下懸索橋索股架設(shè)新紀錄。
打造橋梁“智造”工業(yè)化生產(chǎn)基地
作為交通運輸部首批綠色公路示范項目和浙江省品質(zhì)工程示范項目，北口大橋從一開始就堅定了要走一條可持續(xù)發(fā)展之路的目標(biāo)。
北口大橋南引橋總長2.6公里，共需預(yù)制節(jié)段箱梁1358榀。按照傳統(tǒng)模式，項目要在橋址附近搭建臨時預(yù)制梁場，梁體架設(shè)完成后，再把梁場拆除。臨時預(yù)制梁場拆除會產(chǎn)生大量的建筑垃圾，土地恢復(fù)也將投入大量資源。
考慮到溫州市缺少大規(guī)模的工業(yè)化產(chǎn)業(yè)平臺，二航局提出依托北口大橋，在溫州建設(shè)一個輻射浙南閩北地區(qū)的建筑工業(yè)化生產(chǎn)基地的大膽想法。“生產(chǎn)基地與臨時預(yù)制廠有著本質(zhì)的區(qū)別。臨時預(yù)制廠只服務(wù)一個項目，而生產(chǎn)基地是一家企業(yè)，可以同時服務(wù)多個項目，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。”二航局城投公司駐溫州交通城建工業(yè)化生產(chǎn)基地副經(jīng)理鄒小剛說。
在二航局積極推動下，2017年7月，由溫州交投、溫州城投、二航局等5家企業(yè)共同出資的溫州交通城建工業(yè)化生產(chǎn)基地開始規(guī)劃，并最終選址于溫州市洞頭區(qū)大門海洋經(jīng)濟示范區(qū)。占地面積約352畝的基地分為營盤基和仁前途兩大廠區(qū)。生產(chǎn)基地在引進鋼筋鋸切墩粗套絲打磨生產(chǎn)線、數(shù)控彎曲中心、數(shù)控鋼筋彎箍機等多套全國乃至世界先進的生產(chǎn)設(shè)備的同時，還引入了一套成熟的管理體系，加強規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化管理。
在生產(chǎn)基地鋼筋加工車間，北口大橋南引橋節(jié)段箱梁預(yù)制所需的鋼筋，經(jīng)過數(shù)控設(shè)備自動剪切、折彎，其精度可以控制在2毫米內(nèi)，即每一根鋼筋在剪切和折彎的過程中，產(chǎn)生的尺寸誤差都不會超過2毫米。在半成品加工環(huán)節(jié)，工人焊接鋼筋有不同尺寸的模板，只要把橫豎不同的鋼筋分別放進模板里，在固定的位置焊接，就不會出現(xiàn)尺寸偏差。在模板澆筑前，有著豐富工作經(jīng)驗和專業(yè)技能的工人，會為鋼筋綁扎嚴格把好質(zhì)量關(guān)。而澆筑采用的模具，也是嚴格按照規(guī)范定制，誤差同樣不超過2毫米。澆筑出來的節(jié)段箱梁，采用100%合格的保護層遮蓋養(yǎng)護，并在堆梁區(qū)靜置約3個月，待達到要求強度后，再經(jīng)由碼頭運至施工現(xiàn)場。
無論是大型構(gòu)件還是小型構(gòu)件，在溫州交通城建工業(yè)化生產(chǎn)基地都有了完整的生產(chǎn)流水線，且自動化水平高。“梁做得好，現(xiàn)場安裝就更高效。我們南引橋的安裝精度也同樣控制在了2毫米內(nèi)。”二航局北口大橋3標(biāo)項目部南引橋現(xiàn)場安裝負責(zé)人李艾說。
2021年，完成北口大橋預(yù)制任務(wù)后，生產(chǎn)基地立即投入到二航局參建的金麗溫沿線項目橋梁立柱和蓋梁預(yù)制任務(wù)中。（吳新利 杜才良 朱立娟）