在波瀾壯闊的湄洲灣
一排排嶄新的橋墩
屹立在海平面上
靜靜等待着
將它們串聯起的高鐵箱梁
這是全國首條跨海高鐵
福廈鐵路的重要一段
採用最新的千噸級箱梁建設標準
此前，國內還未開通一條
如此高標準的高鐵路線
福廈高鐵湄洲灣跨海大橋建設現場
如何將重達1000噸的高鐵箱梁
穩穩地落在等待已久的橋墩上
中鐵十一局漢江重工匠心“智”造的
世界首台千噸級運架一體機“崑崙號”
將完成這項重要使命
架橋“巨無霸”
3月17日、18日、21日、22日，CCTV—10《創新進行時--架橋“巨無霸”》欄目四集連播，講述了跨海架橋的艱難歷程。中國鐵建十一局漢江重工團隊在研發製造過程中，通過對整個製造工藝的改良以及全系統的升級，克服了高強度鋼板焊接的難題，實現了精準轉向、高效架樑的功能。今天，讓我們跟隨《創新進行時》，用鏡頭記錄中國鐵路工人如何用巨無霸“崑崙號”穿山渡海，以科技實力自主創新努力搶佔全球高鐵施工裝備製造制高點。
01
架橋“巨無霸”誕生之因
湄洲灣跨海大橋
全長14.7千米
其中海上施工長度達到10.8千米
它是福州到廈門高速鐵路的
重點控制性工程
是國內首座跨海高鐵矮塔斜拉橋
架設湄洲灣跨海大橋使用的梁段
長40米，重達1000噸
相當於3架全世界最大客機
空客A380的重量
在茫茫大海上
將這麼重的梁段搭架在塔柱上
對於高鐵施工團隊還是頭一次
如果不能儘快研發合適的工程裝備
湄洲灣跨海大橋將不得不面臨停工
架橋機要想具備足夠的強度
製造新型架橋機的材料是關鍵
根據測試，目前使用的架橋機鋼材
無法滿足新設計方案的要求
然而每平方毫米承受重量
能夠達到60kg的鋼材
在我們的生活中並不常見
工程師們決定與鋼廠合作
專門為新型架橋機
研發高強度鋼材
經過6個月的時間
新型鋼材成功研發
由高強度鋼材製造的新型架橋機
正在緊鑼密鼓地組裝中
而質量檢測工程師抽樣檢查零部件時
卻發現了裂紋異常……
02
架橋“巨無霸”橫空出世
鋼材焊接是用高温加熱的方法
熔化焊絲將鋼材連接在一起
鋼材焊接好之後
温度會不斷降低
會產生熱脹冷縮的現象
焊接完的連接部位急劇收縮
導致裂紋的產生
經過不斷總結和摸索
工人們改進了焊接工藝
在焊接新鋼材時將鋼材化整為零
逐段進行焊接
焊接前對鋼材進行充分預熱
然後用保温材料進行有序保温
防止產生裂紋
新型高鐵架橋機重967噸
由15000多件不同形狀的大小零部件共同組成
為了保證新型高鐵架橋機
能夠在不同工況環境和自然條件下
安全運行和施工
新型架橋機的生產組裝必須非常精密
為了彌補修補鋼材裂紋
帶來的工期延誤
生產基地採用數字化機牀
進行鋼板切割及零部件加工
切割同樣形狀和大小的鋼板
數字化機牀的工作效率是人工的9倍
一系列創新機械裝備的使用
讓生產製造團隊
在六個月內完成了高鐵架橋機的拼裝工作
03
重器搭載神經元 “巨無霸”精準轉向
目前中國使用的載重量最大的架橋機
能吊裝900噸的橋樑段
已經超過了高鐵隧道口的大小
整個過程需要20多名工人
耗費超過2—3天的時間才能完成
嚴重影響工程進度
因此新型架橋機
必須能夠在任何工況環境中
架設高鐵高架橋
這就意味着它能夠穿橋過隧
跨海渡江
為了使新型架橋機
具備自主行走能力
工程團隊在架橋機上加裝動力系統
42組負重輪能夠託載着架橋機
行駛到任何工況條件下
新型架橋機結構緊湊，體形修長
解決了傳統架橋機
無法快速過隧道的難題
湄洲灣跨海大橋
看似線路筆直
但實際上為了減少海浪對大橋橋墩的衝擊
大橋在設計時存在許多彎道
湄洲灣跨海大橋
寬12.6米
可供架橋機行駛的空間約9米
只要輪子稍微有偏向
架橋機就會撞上護欄
甚至衝進大海
新型架橋機有42組輪胎
在轉彎時每組輪胎轉彎的角度、速度
必須精準控制
當42組輪胎各自以不同的轉速和角度偏轉
才能保證架橋機實現順利轉彎
為確保架橋機
在行駛和轉彎過程中的安全
工程團隊專門研發出一套
智能控制系統
智能控制系統類似於人類大腦與神經系統
將架橋機行駛和轉彎的所有狀態
以數據和指令的方式
存儲在“大腦”之中
駕駛員只需發出簡單的操作指令
就能控制架橋機安全靈活轉向
工程團隊為架橋機
加裝了大量的傳感器
傳感器如同人體中的神經元
可在最短時間內接收到
控制系統發出的指令
各個輪組的反應速度大大提高
工程團隊還專門研發了
自動糾偏系統
對架橋機輪組在行駛過程中的
角度進行自動糾偏和校正
大大簡化了駕駛員的操作
駕駛員無需要通過操作方向盤
就能保證架橋機的安全行駛和精準轉向
04
舉重若輕 “巨無霸”平穩架樑
新型架橋機的獨特結構
使其在施工時必須向前移動
直至讓懸掛在車體中間的橋樑段
到達兩座橋墩之間
架橋機三分之二的車體
需要完全脱離路面懸在空中
要想實現架橋機的平衡與穩定
工程師們需要給架橋機
設計一個用來支撐穩定的支腿
前主支腿需要在架橋機架橋時
承受架橋機近千噸的重量
是保證架橋機安全架樑的關鍵部位
工程師將主支腿的結構設計成
最具穩定性的三角形結構
能夠承受極限壓力
經過不斷地改進和測試
最終主支腿的重量控制在25噸
滿足了架橋機高度與寬度的限制
在吊裝過程中
橋樑段的水平必須保持平穩
如果橋樑段在空中發生偏斜
對吊裝裝備就會造成受力不均勻的情況
如果橋樑段4個吊點
距離地面高度的偏差太大
會對吊裝裝備帶來嚴重的安全隱患
工程人員再次對橋樑段四個吊點
距離地面的高度進行測量
採用自動糾偏系統的吊裝設備
四個吊點距離地面的高度偏差
保持在4釐米之內
相對於人工糾偏時的30釐米偏差
自動糾偏系統最大程度
保證了橋樑段在吊裝時的平衡和安全
為了讓新型架橋機未來能夠
在光線昏暗、空間狹小的隧道
工況下通行施工
工程設計師為新型架橋機設計了
自動避障、自動駕駛等創新系統裝備
讓新型架橋機能夠具備
在任何工況條件下通行、架橋的能力
2021年11月
僅用一年的時間
湄洲灣跨海大橋順利實現合龍
預計在2022年實現通車
我國正在加速建造
全國性高速鐵路網絡
中國高鐵正在向沿江、沿海
以及中西部地區建造延伸
工程建設裝備必須具備
穿橋過隧、跨海渡江的能力
中央企業堅決自覺扛起
自立自強、科技創新的重任擔當
央企研發製造的各類工程裝備
已逐步成為現代高鐵工程可靠的施工保障
這些先進機械裝備的廣泛應用
將逐漸實現中國工程建造技術
自動化、智能化、無人化的升級跨越
更多的“巨無霸”將穿山渡海
架起通向美好未來的橋樑