掘爆機、盾構機、新型智能焊接機器人……一條條隧道穿山越海，一個個“大國重器”持續(xù)上新擦亮“國家名片”，中國中鐵旗下的中鐵科工集團在特種工程裝備領域正乘風破浪、奮楫前行。
近日，中國證券報記者走進位于武漢的中鐵科工，實地探訪武漢軌道交通12號線工程大盾構機施工、世界首創(chuàng)的掘爆機試驗以及焊接機器人作業(yè)演示，切身感受我國在基礎設施建設方面的硬核實力。
地下“基建蛟龍”
當乘坐地鐵暢行在城市地下或駕駛汽車自由穿越于山海之間的時候，你有沒有想過，這些長長的隧道是如何建成的？
記者日前在武漢地鐵12號線的施工現(xiàn)場找到了答案。
在地下50多米的武漢軌道交通12號線工程過江隧道施工現(xiàn)場，國產(chǎn)大直徑泥水盾構機“江城先鋒號”的刀盤正徐徐轉(zhuǎn)動?！斑@是由中鐵科工和中鐵裝備共同研制的大直徑泥水盾構機，直徑達12.56米，相當于四層樓高，是常規(guī)地鐵盾構機斷面的4倍，整機重達2900噸，總長約105米，是名副其實的‘基建蛟龍’?！敝需F科工黨委委員、總工程師盛寶安介紹。
這臺大盾構機在武漢軌道交通12號線工程（江北段）土建1標1工區(qū)施工，該區(qū)間由中鐵隧道局承建。其中，凌吳村站-國博中心南站區(qū)間采用單洞雙線大直徑泥水盾構施工，隧道全長3373.7米，距地面最大距離51.7米。
中鐵隧道局項目部負責人王世強介紹，在該區(qū)間泥巖等高粘性地層總長2.2千米，施工存在長距離超高水壓環(huán)境掘進、盾構下穿建筑物地表沉降及結構變形控制、高滲透地層大直徑盾構始發(fā)接收等難題，施工難度高、挑戰(zhàn)大。為了解決上述難題，有關單位把這臺盾構機的刀具創(chuàng)造性地改成羊角形狀。刀具優(yōu)化后，這臺盾構機的掘進速度提高到9.6米/天，是采用傳統(tǒng)刀具盾構機的8倍。
研發(fā)掘爆機探索新方案
盾構機刀具優(yōu)化，只是工程裝備創(chuàng)新的一個縮影。記者在武漢江夏區(qū)中國中鐵工業(yè)高端裝備制造基地看到，世界首創(chuàng)的掘爆機試驗裝備已完成在空心刀盤掘進、超前預裂處理后空心刀盤掘進和全斷面刀盤掘進三種工況下的掘進試驗。
“在超硬巖地質(zhì)條件下，經(jīng)過超前預裂處理，空心刀盤掘進效率可提升30%，我國掘爆機將為世界長大隧道建設提供新方案。”中鐵科工研發(fā)人員陳家樂說。
掘爆機是隧道掘進領域一項具有突破性和原創(chuàng)性的技術成果，將現(xiàn)代隧道掘進機（TBM）與傳統(tǒng)鉆爆法的有效結合，具有多種掘進模式，屬于高端化、智能化、綠色化的新一代掘進機。掘爆機研制成功后將實現(xiàn)隧道掘進領域新突破，尤其是在我國實施大規(guī)模設備更新的背景下具有重要意義。
目前，我國長大隧道施工遭遇巖爆、破碎帶、軟巖大變形等復雜地質(zhì)條件時容易造成設備故障，帶來工期延誤。清華大學和中鐵科工聯(lián)合研制的掘爆機這一原創(chuàng)性高端裝備，有望打破當前長大隧道的施工困局。
陳家樂介紹，“掘進機+鉆爆法”雙工法融合，提高了施工效率，實現(xiàn)智能化、綠色化施工，掘進機與鉆爆法優(yōu)勢互補，邊掘進邊爆破，發(fā)揮出設備安全高效和鉆爆法施工靈活的特性。同時，掘進機與鉆爆法融合實現(xiàn)了因巖制宜、多種搭配，在硬巖地層，特別是高巖爆、大變形等復雜地質(zhì)條件下還可超前釋放應力。此外，在圍巖條件良好時，中心巖塊可生產(chǎn)骨料，實現(xiàn)就地取材再利用，降低工程投資，實現(xiàn)綠色建造。
“掘爆機具有廣泛應用價值和推廣前景，有望應用于大型水利水電、礦山工程以及公路、鐵路等建設領域，為‘大國重器’再添新成員?！敝袊需F高級專家李建斌說。
智能焊接機器人上崗
步履不停，創(chuàng)新不止。中鐵科工一系列新產(chǎn)品的問世，不斷刷新著紀錄。
在中國中鐵工業(yè)高端裝備制造基地，戴上防護鏡的記者在現(xiàn)場近距離觀察機器人實施的焊接作業(yè)：由中鐵科工研制的國內(nèi)新型智能焊接機器人正在對一塊鋼板進行精準焊接，隨著耀眼焊花迸射，一個焊接點僅需幾秒便可完成。
“以前焊接只能人工操作，現(xiàn)在換成機器人，可大幅提高施工效率，降低制造成本?！敝需F科工研發(fā)人員楊樂介紹，這款智能機器人目前已成功運用到正在建設的澳凼大橋、牂牁江大橋等施工現(xiàn)場，每天平均工作時間超過8小時，單臺設備可減少3名工人的人力成本，整體焊接效率比人工焊接作業(yè)提高1倍以上，焊縫外觀一次合格率達98.5%以上，比人工焊接提高約15%。
這款智能機器人還可避免一些人工焊接所產(chǎn)生的技術缺陷，實現(xiàn)了較高的焊接效率和焊接質(zhì)量。楊樂介紹，這臺設備整體結構采用“龍門+雙倒掛六軸”機器人形式，適用于鋼橋梁生產(chǎn)過程中的焊接環(huán)節(jié)，采取“3D模型驅(qū)動+任務規(guī)劃+視覺處理”技術路線，對臺架上的所有焊接工件一次性掃描提取位置信息，根據(jù)工件圖紙生成隔板焊接程序，再利用點激光傳感器對焊縫的起始點、終點進行精準定位，實現(xiàn)多塊隔板自動尋位、自動糾偏，有效地解決了現(xiàn)有自動化焊接方案需頻繁換產(chǎn)、吊裝對位或離線編程等問題。
除了焊接機器人，中鐵科工還自主研制了國內(nèi)首臺千噸過隧道單主梁架橋機“陸吾號”、國內(nèi)最大起重能力的2000噸雙軌門式起重機、1800噸世界最大整孔預制箱梁架橋機“越海號”……植根于技術創(chuàng)新，中鐵科工“逢山開路，遇水架橋”，在重型裝備生產(chǎn)制造領域，勇做開路先鋒，將一個個“不可能”變?yōu)楝F(xiàn)實，努力推動中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變。
