邵永铁路现 “智慧巨臂”:毫米级精度破解桥梁施工难题

在邵永铁路莲荷塘特大桥施工现场,中铁四局自主研发的多功能悬臂智慧造桥机正展现“智慧新工装”的硬核实力。这台搭载智能化施工系统的蓝色“钢铁巨臂”,以毫米级精度操控混凝土箱梁浇筑成型,其配备的智能操控终端、北斗定位模块及1280个嵌入式传感器,将单跨施工周期缩短15%,综合施工效率提升40%,材料损耗降低15%,整体稳定性提高30%。
这一智能化设备的应用,正是破解邵永铁路特殊施工难题的关键。中铁四局承建的邵永铁路1标地质条件复杂,桥隧占比高达64.9%,施工中需跨越既有铁路线、高速公路及多处溶洞发育区,对桥梁建造精准度、安全性和施工效率提出极高要求。为此,项目团队首次引入自主研发的多功能悬臂智慧造桥机。该设备集智能操控、液压调节、自动走形等8大系统于一体,可实现全方位监测、高效梁面通道、多核多点位控制、智能语音报警、智能蒸汽养护、自动喷淋等多项功能,为高铁桥梁“智”造升级提供核心技术支撑。
跨越斜交高速公路施工时,智慧造桥机开始展现“绣花功夫”。其液压调节系统配备64组精密液压缸,在北斗卫星定位的引导下,能够实现0.1毫米级的动态微调。这种精度相当于在百米高空操控一根头发丝的细微移动,最终将箱梁轴线偏差牢牢锁定在1.5毫米内。与之配合的承重杆件系统,采用航空级钛合金与碳纤维复合结构,在保持2500吨极限承载力的同时,自重减轻28%,如同为设备装上了“轻量化翅膀”,使转场效率提升40%。现场副经理李珉坦言:“过去工人需要冒着高空风险反复调整模板,现在只需在智能终端输入参数,系统自动完成毫米级校准。”
混凝土浇筑环节彻底颠覆传统粗放模式。6个智能料仓依托BIM模型数据,对混凝土进行三级振捣与压力补偿,消除蜂窝麻面现象。拆模后的梁体表面光洁如釉,李珉用手轻抚道:“人工布料均匀度从85%跃升至98%,模板损耗直降40%。”更精妙的是模板系统内嵌的1280个温湿度传感器,它们与智能蒸汽养护模块联动,实时感知混凝土“呼吸”状态。当监测到某区域湿度低于阈值时,系统自动启动定向喷淋;温度过高则触发循环风冷。这套“会思考”的养护方案使混凝土7天强度达到设计值的118%,养生周期缩短3天。“传统养护靠老师傅‘看天行事’,现在数据说了算。”李珉展示着手机上的养护曲线,每条波动都对应着一次精准调控。
当智慧造桥机需要转场时,32组伺服电机驱动的行走机构在激光雷达与惯性导航双重引导下,以每分钟0.5米的速度沿轨道滑移,定位精度达±0.8毫米——这相当于让一台三层楼高的设备在崎岖山地跳起“芭蕾”。项目安全总监成少帅表示:“我们的五维防护网涵盖毫米波雷达防碰撞、应力超限自锁等技术,创下连续施工零事故纪录。”系统一旦探测到轨道偏移或障碍物,可在0.2秒内紧急制动,并通过系统向操作员投射三维避障路径,让设备在施工时自动避开地质薄弱带,风险预警响应速度比人工排查快20倍。
在桥梁建造的核心环节——预应力张拉中,中铁四局突破了国内普遍采用的单束渐进式工艺,首创多束协同智能张拉平台。“传统张拉依赖老师傅的手感经验,而我们的系统实现了全流程数字化闭环控制。”总工程师缪璇介绍道。该平台通过模块化液压群组,可对16束钢绞线同步施力,精度误差稳定在±1%以内。自适应调节算法实时监测钢绞线延伸量,如同给钢绞线装上“智能肌肉”,动态修正张拉力,使单次作业效率提升30%,作业人数锐减三分之二。更值得一提的是,智能预警装置能在张拉力异常时自动停机,为复杂地质施工加装“安全锁”,将风险扼杀在萌芽状态。
在智能张拉平台突破传统工艺的同时,中铁四局为智慧造桥机量身打造的信息化监测系统,采用了国内前沿的应力监测技术。“这套系统就像给桥梁装上了‘CT扫描仪’。”技术负责人刘大伟指向混凝土梁体解释道:“分布式光纤光栅传感器网络每平方米布置32个监测点,数据刷新率达每秒200次。”在莲荷塘特大桥施工中,这套系统提前17小时预警了0.3毫米的模板形变,施工团队通过液压补偿装置及时调整,最终将桥体线形误差控制在2毫米内。所有监测数据实时上传云端,形成可追溯的“数字孪生”模型,不仅指导当下施工,更为未来桥梁运维提供了精准数据支撑。
智慧造桥机的价值不仅在于单点技术突破,更在于重构施工全链条——高空张拉作业人员从20人精减至6人,混凝土养护从经验判断升级为数据驱动,转场工序通过智能导航实现“一步到位”。云端集成的施工数据形成数字资产库,项目管理从“事后纠错”转向“事前预判”:系统通过机器学习分析历史数据,可提前48小时预警设备故障,并自动推送维护方案;BIM模型与现场监测数据实时比对,发现0.5毫米以上的形变即触发三级响应机制,决策响应速度提升50%,形成“智能操控-实时反馈-动态优化”的全周期闭环。
邵永高速铁路是国家“八纵八横”呼南高速铁路的重要组成部分,也是湖南省“十四五”铁路发展规划重点建设项目之一。项目建成后将贯通湖南中西部地区,改善湖南省的交通布局,向南延伸通过规划中的广清永高铁形成湘粤第二高铁通道,构建湘南、湘西全面对接和融入粤港澳大湾区对外大通道。而智慧造桥机在莲荷塘特大桥的实践,正是这条战略通道建设的关键支点。(韩新亮)
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