“螺螄殼”里巧接力

“頂管400至600米段出土效率提高達(dá)30%，之前落下的進(jìn)度全趕上了！”“多虧有這個接力神器，不但提前14天完成出土，還節(jié)省了近700萬成本！”

近日，在中交一航局三公司?？谂R空水系治理項目頂管工程施工現(xiàn)場，由國內(nèi)首個“接力式土壓平衡頂管土方出運系統(tǒng)”主導(dǎo)的一場土方運輸“接力賽”完成沖刺，頂管全線順利貫通！曾讓人撓頭的“卡脖子”難題在黑科技的助攻下迎刃而解，大家紛紛拍手稱贊。

?？谂R空經(jīng)濟(jì)區(qū)水系整治頂管工程采用土壓平衡式頂管，此種頂管常用的出土方式是皮帶輸送機(jī)配合料斗進(jìn)行土方出運。出運過程中，由于管道內(nèi)部狹窄無法匯車，滿載料斗和空載料斗不能同時進(jìn)入，土方出運過程中頂管機(jī)只能等待。隨著頂管施工的不斷深入，單次土方運輸?shù)臅r間越來越長，施工效率也隨之不斷降低。為滿足工期要求，施工團(tuán)隊已經(jīng)開足馬力24小時兩班倒施工。

“近一半時間都在等著土方出運，進(jìn)度根本上不去！”眼看交付工期一天天逼近，頻頻下滑的作業(yè)效率讓現(xiàn)場施工人員犯了愁。三公司科研團(tuán)隊通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，業(yè)內(nèi)針對此問題的解決辦法主要是通過增加裝置實現(xiàn)多臺料斗連續(xù)運輸，但此種方法治標(biāo)不治本。因為管內(nèi)可用于土方裝運的料斗數(shù)量有限，在所有料斗都處于滿載向外運輸?shù)臓顟B(tài)時，頂管機(jī)仍然需要等待，施工效率持續(xù)降低的根本問題仍然沒有得到解決。

一番頭腦風(fēng)暴后，科研團(tuán)隊決定從最大化利用管內(nèi)空間入手。經(jīng)過精確精算，他們發(fā)現(xiàn)除去軌道高度、運輸小車高度、料斗本體高度外，頂管上方還存在部分空間。“空載和滿載料斗可以在這上下?lián)Q位，就像接力賽一樣。”在進(jìn)一步BIM技術(shù)推演模擬確定可行的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊提出研發(fā)“接力式土方出運系統(tǒng)”的全新思路，并在獲得發(fā)明專利授權(quán)后，交由三公司船舶分公司負(fù)責(zé)專科成果轉(zhuǎn)化，進(jìn)行方案設(shè)計和裝備制造。

“內(nèi)徑4米的圓形頂管就像螺螄殼，彈丸之地想要完成出土接力，尺寸設(shè)計必須足夠精細(xì)。”在了解研發(fā)思路和實地查看現(xiàn)場之后，船舶分公司機(jī)務(wù)部設(shè)備主辦常帥確定了攻關(guān)的首個重點，這就是如何在頂管中兼容兩種規(guī)格料斗的同時，還要保證可滿足料斗接力的舉升高度。

由于頂管空間狹窄，相應(yīng)的舉升設(shè)備業(yè)內(nèi)并無成品，大到料斗、鋼結(jié)構(gòu)底座、液壓千斤頂，小到吊耳，各類部件都必須自己設(shè)計定制。常帥及其團(tuán)隊反復(fù)修改設(shè)計圖紙，不到兩周時間就設(shè)計出了串聯(lián)差動液壓缸舉升機(jī)搭配梯形固定式托架的舉升方案，包括舉升料斗、可拆卸式鋼結(jié)構(gòu)底座、可增高式液壓千斤頂?shù)脑敿?xì)圖紙，并在大連搭建與施工現(xiàn)場同尺寸的模擬頂管進(jìn)行試驗。

創(chuàng)新之路并非一帆風(fēng)順。尺寸的難點剛剛攻克，料斗如何自動“接力”的問題又接踵而至。土方出運接力系統(tǒng)在狹窄的頂管中運行，如果僅憑人力操作，效率無法實現(xiàn)最大化，還存在較大的安全風(fēng)險。

“要做就做自動化！”鑒于現(xiàn)有業(yè)內(nèi)自動化的成熟經(jīng)驗，在等待設(shè)備定制的間隙，常帥及其團(tuán)隊決定自主研發(fā)PLC控制系統(tǒng)。自購PLC學(xué)習(xí)箱，組裝顯示屏、傳感器、電路元件，同時利用辦公室作為實驗場地進(jìn)行硬件組態(tài)、程序編寫和接線模擬。功夫不負(fù)有心人！當(dāng)整套設(shè)備到場之后，PLC系統(tǒng)很快完成組裝調(diào)試并順利投入使用，其不僅配備可準(zhǔn)確檢測小車進(jìn)入狀態(tài)的四組光電對射傳感器，還設(shè)置了能及時診斷料斗舉升狀態(tài)的行程限位傳感器及聲光報警語音警示器。

“全自動接力出土，又快又安全！”新設(shè)備的出色表現(xiàn)，讓現(xiàn)場施工人員贊不絕口。大家摩拳擦掌，項目施工一路勢如破竹，按期向業(yè)主交出了滿意答卷。

從技術(shù)的0到1，從進(jìn)度停滯到順利交卷，這場“螺絲殼”里的“接力賽”，不僅跑出了科技攻關(guān)者們敢于吃“螃蟹”的堅定決心，更跑出了企業(yè)加速發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的堅毅步伐。（張靜 常帥）