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▲合龍后的漢江特大橋

始建于20世紀(jì)80年代的京港澳高速公路是全國(guó)最早貫通南北的交通大動(dòng)脈之一，也是“2035年國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)”的重要組成部分。它北起北京，南至香港、澳門(mén)，途經(jīng)眾多省市，連接著京津冀、中原城市群、長(zhǎng)江中游城市群和珠三角等重要經(jīng)濟(jì)區(qū)。

京港澳高速湖北段是第一條縱貫湖北南北的高速公路，也是當(dāng)時(shí)湖北省建設(shè)規(guī)模最大、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高的跨世紀(jì)宏偉工程，距今已運(yùn)行20余年。據(jù)測(cè)算，京港澳高速湖北北段近年來(lái)的日均車流量已超16萬(wàn)輛次，超出原設(shè)計(jì)交通流量甚多，改擴(kuò)建施工勢(shì)在必行。2023年1月，湖北交通投資集團(tuán)有限公司投資210.1億元開(kāi)工改擴(kuò)建京港澳高速湖北北段，將其由雙向四車道擴(kuò)展至雙向八車道，這也是湖北首條改擴(kuò)建的高速公路。位于武漢的漢江特大橋作為其中的控制性工程，建成后，對(duì)提升該通道的通行能力、完善湖北省高速公路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、引領(lǐng)湖北全省高速公路向智慧化轉(zhuǎn)型升級(jí)、促進(jìn)武漢城市圈產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

塔吊遠(yuǎn)程地面智控施工技術(shù)是漢江特大橋施工中的一項(xiàng)重大創(chuàng)新舉措，為施工過(guò)程帶來(lái)了全方位的變革與提升。

操作者工作環(huán)境艱苦、勞動(dòng)強(qiáng)度大、身心壓力重，施工面臨多種安全風(fēng)險(xiǎn)等是傳統(tǒng)塔吊作業(yè)模式的種種弊端，亟需一種創(chuàng)新技術(shù)來(lái)打破僵局。

漢江特大橋改擴(kuò)建首次在國(guó)內(nèi)橋梁施工中采用了塔吊遠(yuǎn)程地面智控施工技術(shù)，成功將操作者的工作場(chǎng)地從高危的空中轉(zhuǎn)移至安全舒適的地面智慧中心。這一技術(shù)的核心在于通過(guò)在塔吊的塔身上安裝一系列先進(jìn)的無(wú)線設(shè)備及多個(gè)高清相機(jī)，構(gòu)建起一個(gè)360度無(wú)盲區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)。這些相機(jī)分布于起重臂兩側(cè)、平衡臂兩側(cè)、起重管臂根上及小車下方、起升卷筒前方等關(guān)鍵部位，能夠?qū)崟r(shí)捕捉塔機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，確保無(wú)視覺(jué)死角。

▲江漢特大橋施工采用了“數(shù)控吊罐+智能布料一體化”高墩施工技術(shù)

在地面智慧中心內(nèi)，則配備了一系列先進(jìn)設(shè)備，包括無(wú)盲區(qū)監(jiān)控屏、邊緣計(jì)算機(jī)終端、無(wú)線終端、聯(lián)動(dòng)臺(tái)及智能安全帽等。通過(guò)5G或光纖或無(wú)線網(wǎng)通信技術(shù)，可將塔身相機(jī)采集到的視頻信息實(shí)時(shí)、高速、穩(wěn)定地傳輸至地面操作室的監(jiān)控屏上，操作者借助聯(lián)動(dòng)臺(tái)，即可遠(yuǎn)程控制塔吊的各項(xiàng)運(yùn)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“天操變地操”。此外，配備的垂直跟鉤和側(cè)向跟鉤攝像頭更是一大亮點(diǎn)，它們能夠根據(jù)吊鉤的實(shí)時(shí)位置自動(dòng)變焦和轉(zhuǎn)動(dòng)，始終清晰鎖定吊運(yùn)物品，為操作者提供精準(zhǔn)的視覺(jué)輔助，幫助其準(zhǔn)確無(wú)誤地完成起落吊操作，哪怕是在復(fù)雜工況下，也能確保吊運(yùn)作業(yè)的精準(zhǔn)性和安全性。

▲輕型筑塔機(jī)內(nèi)部

相較于傳統(tǒng)塔吊作業(yè)，塔吊遠(yuǎn)程地面智控施工技術(shù)效率大幅提升，操作響應(yīng)更迅速，吊運(yùn)物料的平均時(shí)間縮短約20%。安全性方面，遠(yuǎn)程控制極大降低了墜落、物體打擊等風(fēng)險(xiǎn)的事故發(fā)生率；費(fèi)用方面，雖然初期需投入一定資金建設(shè)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，但長(zhǎng)期而言，因工期縮減、安全事故賠償減少、設(shè)備維護(hù)便利性提升等因素，綜合成本降低約40%，整體經(jīng)濟(jì)效益顯著。

智控液壓爬模施工技術(shù)在漢江特大橋索塔施工中扮演著極為關(guān)鍵的角色，是確保索塔高質(zhì)量、高效率建設(shè)的核心技術(shù)之一。

傳統(tǒng)爬模在實(shí)際施工過(guò)程中依賴大量人工操作，施工人員需頻繁在復(fù)雜多變的高空環(huán)境下實(shí)施攀爬、模板安裝與拆卸等作業(yè)，強(qiáng)風(fēng)、狹窄空間等因素都極大地增加了人員墜落、物體打擊等事故風(fēng)險(xiǎn)。在自動(dòng)化程度上，傳統(tǒng)爬模幾乎依靠人力，工序之間銜接松散，施工節(jié)奏緩慢，制約了整體施工進(jìn)度。混凝土養(yǎng)護(hù)更是一大棘手難題，傳統(tǒng)方式難以根據(jù)混凝土實(shí)時(shí)狀態(tài)精準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，往往因養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或養(yǎng)護(hù)條件控制不當(dāng)，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫、內(nèi)部強(qiáng)度發(fā)展不均勻等質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)索塔結(jié)構(gòu)的耐久性構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

相比之下，智控液壓爬模施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了地面遠(yuǎn)程“一鍵操控”的革命性突破，這一創(chuàng)新成果得益于先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)預(yù)設(shè)的優(yōu)化程序，能夠自動(dòng)且精確地指揮爬模完成一系列復(fù)雜動(dòng)作，包括爬升、下降及模板開(kāi)合等。在爬升過(guò)程中，系統(tǒng)借助高精度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爬模各關(guān)鍵部位的運(yùn)行參數(shù)，如位置、速度、受力情況等，一旦檢測(cè)到異常波動(dòng)，立即啟動(dòng)調(diào)整機(jī)制，確保爬升過(guò)程平穩(wěn)、安全。模板的開(kāi)合動(dòng)作同樣由智能控制系統(tǒng)精確控制，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確定位，不僅有效提高了施工效率，還大幅降低了因人工操作不當(dāng)而導(dǎo)致的模板損壞或安裝誤差風(fēng)險(xiǎn)。

智控液壓爬模施工技術(shù)充分利用傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建起一個(gè)全方位、實(shí)時(shí)感知和反饋的智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。傳感器廣泛分布于爬模各關(guān)鍵部位，不斷采集油缸壓力、模架位移、視頻監(jiān)控和風(fēng)速等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳輸至智能控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜而精確的運(yùn)算和分析，為施工決策提供科學(xué)、可靠的依據(jù)。在混凝土澆筑過(guò)程中，系統(tǒng)依據(jù)采集到的模架位移數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)判斷模板的穩(wěn)定性，確保混凝土澆筑質(zhì)量。

▲江漢特大橋在施工中應(yīng)用了塔吊遠(yuǎn)程地面智控施工技術(shù)

更值得一提的是，該技術(shù)中的智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)的智能化精細(xì)管理。通過(guò)在混凝土內(nèi)部和周圍布置溫度傳感器和濕度傳感器，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)精準(zhǔn)掌握混凝土的水化熱變化動(dòng)態(tài)及環(huán)境溫濕度狀況。基于預(yù)設(shè)的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了定時(shí)定量的精準(zhǔn)噴淋。在混凝土水化熱釋放高峰期，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)增加噴淋頻率和水量，加快熱量散發(fā)，有效防止混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高而引發(fā)裂縫；在混凝土硬化后期，則根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整養(yǎng)護(hù)策略，確保混凝土在整個(gè)養(yǎng)護(hù)周期內(nèi)始終處于適宜的養(yǎng)護(hù)環(huán)境，顯著提高了混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

此外，智控液壓爬模施工技術(shù)在提高施工精度方面表現(xiàn)卓越。索塔施工對(duì)模板的定位精度要求高，哪怕是毫米級(jí)誤差，都可能對(duì)索塔的整體線形和結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生影響。該技術(shù)借助智能控制系統(tǒng)精確控制模板開(kāi)合和定位，同時(shí)結(jié)合高精度測(cè)量設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整模板位置，使索塔的施工精度優(yōu)于傳統(tǒng)施工方式，為漢江特大橋的高質(zhì)量建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

通過(guò)手機(jī)App、PC端及專門(mén)設(shè)立的控制中心，施工人員和管理人員可以實(shí)時(shí)全方位遠(yuǎn)程查看和精準(zhǔn)控制索塔施工。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，相關(guān)人員可立即通過(guò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)下達(dá)指令，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)或采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，真正實(shí)現(xiàn)了“運(yùn)籌帷幄之中，決勝千里之外”。這種遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制方式不僅提高了管理效率，還顯著減少了施工人員在高空作業(yè)的時(shí)間和頻次，進(jìn)一步降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

“數(shù)控吊罐+智能布料一體化”高墩施工技術(shù)在漢江特大橋索塔施工中的應(yīng)用，是一項(xiàng)具有開(kāi)創(chuàng)性意義的技術(shù)創(chuàng)新，為高墩混凝土施工帶來(lái)了全新的解決方案，推動(dòng)了橋梁建設(shè)技術(shù)的發(fā)展。

在傳統(tǒng)的橋梁墩柱施工中，尤其是在橋梁主塔尺寸較大或混凝土方量不斷增加的情況下，會(huì)暴露出混凝土輸送泵管拆卸、安裝工程量大等一系列問(wèn)題，這不僅耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，還增加了施工成本。而且，在施工過(guò)程中若設(shè)置眾多預(yù)埋件，會(huì)進(jìn)一步增加施工的復(fù)雜性。輸送管清洗工作更是一項(xiàng)繁重的任務(wù)，清洗量大且難度高，若清洗不徹底，殘留的混凝土容易在管內(nèi)凝結(jié)，堵塞管道，造成混凝土澆筑中斷，影響施工進(jìn)度。此外，混凝土澆筑不連續(xù)也容易形成冷縫，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，進(jìn)而影響橋梁安全性。

▲智控液壓爬模施工技術(shù)在漢江特大橋索塔施工中扮演著極為關(guān)鍵的角色

針對(duì)這些問(wèn)題，漢江特大橋索塔施工團(tuán)隊(duì)大膽創(chuàng)新，首次采用了“數(shù)控吊罐+智能布料一體化”高墩施工技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)一系列精心設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了混凝土吊運(yùn)及澆筑過(guò)程的高度自動(dòng)化和智能化。例如，設(shè)備搖臂與吊架和蓄能油缸之間采用巧妙的鉸接方式，使得臥式液壓吊罐靈活受料、載料。尤其當(dāng)混凝土被輸送至施工現(xiàn)場(chǎng)后，通過(guò)與其他設(shè)備協(xié)同工作，臥式液壓吊罐可以準(zhǔn)確地接收混凝土，并保持吊運(yùn)穩(wěn)定，避免了混凝土灑落或離析；卸料時(shí)，通過(guò)操作換向閥手柄，與倉(cāng)門(mén)油缸和倉(cāng)門(mén)緊密配合，精準(zhǔn)地控制卸料速度和卸料量、保持卸料平穩(wěn)，保證了施工的安全性和準(zhǔn)確性。

“數(shù)控吊罐+智能布料一體化”高墩施工技術(shù)的又一關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)是回轉(zhuǎn)支承的應(yīng)用。它賦予了變幅皮帶布料機(jī)強(qiáng)大的360度回轉(zhuǎn)功能，意味著布料機(jī)可以在水平方向上自由旋轉(zhuǎn)，將混凝土精準(zhǔn)地輸送到索塔施工的各個(gè)部位，無(wú)需頻繁移動(dòng)設(shè)備，不僅極大地提高了布料效率和范圍，使施工效率提升了約20%，還減少了因人工操作疲勞引起的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，有效規(guī)避了高空接長(zhǎng)和拆除泵管等危險(xiǎn)作業(yè)，降低了施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，行走電機(jī)與滑動(dòng)齒輪、齒條配合，使變幅皮帶布料機(jī)具備了靈活的行走功能。在施工過(guò)程中，布料機(jī)可以根據(jù)需要沿設(shè)定軌道或路徑移動(dòng)，進(jìn)一步擴(kuò)大了混凝土的布料范圍，確保了混凝土在索塔每個(gè)角落都能澆筑得均勻、準(zhǔn)確。集料斗與皮帶機(jī)和布料斗協(xié)同作業(yè)，則實(shí)現(xiàn)了變幅皮帶布料機(jī)精準(zhǔn)布料，有效收集和緩存混凝土，確保混凝土供應(yīng)的連續(xù)性。

臥式液壓吊罐與變幅皮帶布料機(jī)緊密配合，則成功解決了傳統(tǒng)澆筑工藝中存在的一系列難題——徹底摒棄了工程對(duì)高壓混凝土泵的依賴，有效避免了因泵管堵塞而導(dǎo)致的施工中斷及一系列混凝土質(zhì)量問(wèn)題。

在實(shí)際施工過(guò)程中，“數(shù)控吊罐+智能布料一體化”高墩施工技術(shù)還展現(xiàn)出了其他的卓越性能和顯著優(yōu)勢(shì)。例如，數(shù)控吊罐對(duì)混凝土坍落度的精確控制，使得混凝土在澆筑過(guò)程中具有良好的流動(dòng)性和填充性，有效避免了空洞、蜂窩等質(zhì)量缺陷，保證了索塔混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性和強(qiáng)度。

2024年12月19日，漢江特大橋順利合龍，標(biāo)志著京港澳高速湖北北段改擴(kuò)建工程距離全段通車目標(biāo)又近一步。通車后，將極大增強(qiáng)國(guó)家南北大通道的通行能力，有效緩解交通壓力，提升交通運(yùn)輸效率，降低物流成本，同時(shí)對(duì)深化區(qū)域間經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，推動(dòng)沿線地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，促進(jìn)武漢城市圈及湖北省的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。