在世界的大舞臺上，中國橋梁的發(fā)展成果有目共睹，由“量”向“質(zhì)”的轉(zhuǎn)型促進著技術水平的高質(zhì)量發(fā)展。除了建橋技術創(chuàng)新的突飛猛進以及工人們精雕細琢的工匠精神根植于心，更離不開高端的裝備作支撐。橋梁裝備的發(fā)展可以讓人工解放，機械化施工的普及讓人海戰(zhàn)術成為歷史，智能化的嵌入讓不可抗力不再是無法跨越的阻礙，短短兩三年間建成一座大型橋梁也不再是夢想?！肮び破涫?，必先利其器?！睕]有金剛鉆，怎攬瓷器活。中國橋梁的裝備部隊既是工程順利推進的有力助手，也是企業(yè)開拓市場的制勝法寶。
橋梁建設的大發(fā)展得益于我國綜合國力的提升和科技水平的發(fā)展，國家的發(fā)展對橋梁的建設不斷提出新的需求。目前，對橋梁施工而言，不僅有了橋梁專用裝備，并且許多項目開始為項目量身訂制裝備。
橋梁專用施工裝備作為非標產(chǎn)品，不同于其他工業(yè)產(chǎn)品，它是根據(jù)所要建設橋梁的施工工法設計制造的專門設備。橋梁施工裝備用于滿足項目施工的要求，反言之又促進橋梁施工工法的不斷改進，甚至會影響橋梁設計理念的更新，裝備的創(chuàng)新迭代緊隨橋梁設計要求而行。那么，作為制造企業(yè)他們?nèi)绾慰创袊鴺蛄貉b備的發(fā)展與進步，在橋梁大發(fā)展的今天，裝備企業(yè)如何為橋梁技術創(chuàng)新厲兵秣馬，有何理念與反思？為此，本期《橋隧產(chǎn)業(yè)》采訪了一些代表性的相關企業(yè)。
受訪企業(yè)：（按文章出現(xiàn)順序）
中鐵山橋集團有限公司
上海振華重工（集團）股份有限公司
中鐵九橋工程有限公司
中鐵科工集團有限公司
中國建筑集團
中鐵大橋局集團有限公司
浙江交工集團股份有限公司
一體化架橋機
橋梁裝備升級之“變”
近些年，通過港珠澳大橋、滬通長江大橋、深中通道、舟山港主通道、帕德瑪大橋等中國制造的國內(nèi)外大型橋梁項目的建設實踐，我國橋隧制造企業(yè)走向國際的步伐愈發(fā)穩(wěn)健，整體水平達到了國際先進，乃至領先水平。
在裝配化、智能化發(fā)展的趨勢中，制造企業(yè)提供產(chǎn)品時最明顯的變化是，大量的現(xiàn)場工作轉(zhuǎn)移到車間內(nèi)完成，極大地減少了現(xiàn)場施工量，工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量大幅提升。并且，隨著制造設備智能化、自動化程度的提高，機器設備大量地替代了人工進行作業(yè)，裝配化、模塊化、工廠化制作模式的流水線作業(yè)開始在橋梁制造行業(yè)推廣開來。
我國橋梁專用裝備設施起步比較晚，以前加工裝備模塊化、自動化水平普遍不高，多是人員密集型施工，需要大量的組裝、切割、焊接、打磨等技術工人，人力成本高，生產(chǎn)效率低，受人工因素的影響，質(zhì)量穩(wěn)定性也較差，且提升的空間很小。
中鐵山橋集團有限公司總工程師胡廣瑞在接受本刊記者采訪時說道：“從2012年開始，參與港珠澳大橋項目時，山橋集團秉承‘大型化、工廠化、標準化、裝配化’的四化理念，針對鋼箱梁板單元，研發(fā)制造了專用的自動化組裝定位機床和智能的機器人焊接柔性系統(tǒng)，整體水平達到了國際先進水平，其中U形肋板單元的自動組裝、定位技術達到了國際領先水平，填補了國內(nèi)外技術空白。與之前傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式相比，自動化組裝和焊接系統(tǒng)的投入，使組裝和焊接工序生產(chǎn)效率提高了40%，人力減少了70%。港珠澳大橋項目建設，引領了我國公路鋼橋的板單元制造向裝配化、智能化邁出了堅實的一步?！?/p>
港珠澳大橋最終接頭吊裝
上海振華重工（集團）股份有限公司南通振華重裝黨委書記、總工程師馬立芬向記者介紹：“近十年，鋼梁節(jié)段在向大節(jié)段、大噸位發(fā)展，我們在建的廈門第二東通道項目中，整體節(jié)段達到了108米2800噸，鋼結構大節(jié)段全部在工廠內(nèi)制造完成，起重運輸船直接運輸至橋位現(xiàn)場安裝架設。港珠澳大橋項目島隧項目，8萬噸的隧道管節(jié)，通過自主研發(fā)的大型隧道節(jié)段浮運船舶整體運輸至橋位現(xiàn)場進行沉放。香港將軍澳大橋12000噸主橋鋼結構整體制造，滑移上船、運輸和現(xiàn)場安裝，施工工法非常先進，效率很高，業(yè)主和總包單位對項目施工和制造給出了高度評價，受到了橋梁行業(yè)人士的一致好評。鋼箱梁板單元件自動化水平不斷提升，正交異性U肋橋面板、隔板單元組件從打磨、劃線、裝配機、焊接均采用智能裝配、焊接設備，有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，大幅提升了生產(chǎn)效率?！?/p>
將軍澳大橋整體運輸
另一方面，在裝備性能的晉級方面，自主研發(fā)成為制造行業(yè)發(fā)展的主旋律。中鐵九橋工程有限公司黨委書記、執(zhí)行董事王員根說道：“首先，是裝備的性能參數(shù)提升，隨著我國橋梁規(guī)模越來越大，鋼梁整節(jié)段的重量也越來越大，1800t級的雙節(jié)間鋼梁節(jié)段、乃至3600t級整孔鋼梁節(jié)段的出現(xiàn)，對橋梁施工裝備的起重量等參數(shù)提出了更高要求。其次，是裝備的控制精度提升，以滬蘇通長江公鐵大橋為例，為實現(xiàn)斜拉橋1800t級雙節(jié)間三主桁整節(jié)段的安全架設，對三個吊點的受力均衡性和同步性、前支點的壓力控制、雙懸臂吊裝時兩臺起重機之間的起升同步性都提出了很高的要求。第三，是裝備的自動化程度提升，隨著橋梁施工裝備規(guī)模越來越大，零件重量也越來越大，以往可以人工完成的操作，現(xiàn)在難以實現(xiàn)，且效率低，因此采用自動化手段來代替人工操作，例如在蕪湖長江公鐵大橋項目中，我們對行走結構進行了重新設計，實現(xiàn)了全自動行走，大幅提升了工作效率。第四，是裝備的安全性提升，隨著信息化技術和設計手段的進步，制造企業(yè)通過對裝備各項參數(shù)的監(jiān)控，以及更全面的安全保護裝置設計，為橋梁施工提供了更多的安全保障?！?/p>
將軍澳大橋整體滑移上船
制造企業(yè)的發(fā)展轉(zhuǎn)型遵循市場的規(guī)律，面面俱到，內(nèi)外兼修?！霸谶^去，國內(nèi)提供的裝備，主要進行功能性設計，以滿足施工任務的使用為主要目的。而在裝配化、智能化發(fā)展的今天，我們提供的是一種解決方案，是回答‘怎么干？’這個問題的思想，而裝備就是這種思想的實物載體，解決施工過程中的痛點和難點。”中鐵科工集團有限公司黨委副書記、總經(jīng)理李方敏介紹道，“在廣州地鐵11號線項目中，赤沙地鐵車輛段施工現(xiàn)場環(huán)境復雜、邊界限制多，我們根據(jù)實際情況，提出了邊裝配邊澆筑的定制施工工法，研制出了預制蓋板構件專用裝配設備——‘赤沙號’構建裝配機器人來解決這些難題。該項目是世界首創(chuàng)，機器人能夠?qū)崿F(xiàn)橫向、縱向靈活走行，跨越臺階、躲避塔吊等障礙物，并具有正向、反向裝配蓋板構件等功能，為裝配式建筑施工提供了有力保障。而智能化方面，我們的過隧運梁車，研發(fā)了基于北斗導航的無人駕駛系統(tǒng)，實現(xiàn)了全線自動駕駛，極大降低司機勞動強度的同時，提高了設備的安全性，通過隧道時可以實現(xiàn)精準無誤。”
精細化發(fā)展與研發(fā)舉步維艱
裝備設施的升級不是一蹴而就的事情，通過不斷的學習消化吸收再創(chuàng)新，我國的橋梁專用裝備已經(jīng)發(fā)展成為品類最多的國家，并且在細分領域的技術水平上，達到了國際領先層次。許多項目會為施工量身訂制裝備，并且會做好設備未來的安置規(guī)劃、提前計算成本等前期工作。
舟岱大橋長白互通項目海上施工受風浪影響大，安全風險高。針對施工技術難點，中國建筑集團研發(fā)了吊點雙向可調(diào)整吊具。該吊具可通過4個液壓油缸實現(xiàn)吊點的雙向調(diào)整，配合卷揚機可調(diào)整鋼箱梁吊裝姿態(tài)和縱坡，更有利于實現(xiàn)吊裝平衡和保證線形精度。使用專用吊具操作簡單，大大提升了吊裝功效，比鋼絲繩吊裝法功效提升4倍。中國建筑集團項目總工門強向記者介紹：“該吊具在舟岱大橋項目中節(jié)約的施工成本已超過吊具本身成本。在項目完成后，該吊具可繼續(xù)用于其他項目的鋼箱梁施工，通過多個項目的周轉(zhuǎn)使用，可進一步節(jié)約企業(yè)的施工成本，為企業(yè)實現(xiàn)技術創(chuàng)效。”
中鐵大橋局集團有限公司為舟山港主通道5標項目專門研制了1200T輪胎式通用門式起重機，通過同步起升和移運的性能，解決了項目上370片自重達1850多噸的箱梁坡道轉(zhuǎn)運和雙層存取的問題。中鐵大橋局經(jīng)理郝文甫接受本刊采訪時介紹道：“該類橋梁裝備最優(yōu)的安置方式是繼續(xù)應用于建造和使用條件相近的其他項目，也可以租賃的方式加上微改造進行他用。一般情況下，這類橋梁裝備難以在單個項目上一次性回收成本，所以在設計制造的初期會提前考慮其功能的普適性，在項目完工后可通過更換少量部件，或加裝部分工裝等微改造，以適應于其他工程的使用需求。”
架梁效率高輪胎走行高鐵架橋機
浙江交工集團股份有限公司在寧波舟山港主通道項目第DSSG01標段項目中，大力踐行新型橋梁工業(yè)化，陸域橋梁立柱、蓋梁、T梁采用集中預制和一體化安裝架設的施工工藝，采用積木式建橋，開創(chuàng)全國先河，為此一體化架橋機應運而生。一體化架橋機是一種運行程序控制、狀態(tài)信息實時監(jiān)控、自動化多功能的高效新型架橋機。相比于傳統(tǒng)架橋工藝，一體化架橋機可有效解決山區(qū)丘陵地形起伏、交通不便、用地緊張、環(huán)保要求嚴格等橋梁施工問題，同時有利于標準化施工和控制進度。根據(jù)項目需求量身定制的一體化施工綜合工效相比傳統(tǒng)工藝可提升30%以上，有效縮短工期，是建設工程領域發(fā)展的新趨勢。項目經(jīng)理唐左平介紹道：“目前，應用在項目上的許多量身訂制的設備就是經(jīng)過現(xiàn)有設備的優(yōu)化改造而循環(huán)利用的，如要想收回當初訂制設備的成本，則必須在前期就開展市場調(diào)研，研究分析此套設備能否在本項目利用完之后繼續(xù)在市場中得到用武之地，無論是以自用還是租賃的形式?！?/p>
隧道內(nèi)外通用型高鐵架橋機
裝備水平提升的核心競爭力是技術創(chuàng)新的含金量，而前期大量的人力、物力、資金成本等研發(fā)的投入也是許多企業(yè)繞不開的舉步維艱。
中鐵九橋工程有限公司一直以來原創(chuàng)設計了多項填補國內(nèi)空白的產(chǎn)品，并持續(xù)挖掘、創(chuàng)新核心技術，保持了國內(nèi)乃至國際領先的技術優(yōu)勢，具體包括應用于斜拉橋施工的步履式架梁起重機、桅桿式架梁起重機，應用于懸索橋施工的纜載起重機、主纜緊纜機、纏絲機，應用于鋼桁拱橋施工的爬坡式架梁起重機。并積極拓展鋼梁制造、安裝業(yè)務。長期以來，積累了許多相關經(jīng)驗，這讓研發(fā)人員在設計橋梁施工裝備時能關注到一般企業(yè)關注不到的細節(jié)，生產(chǎn)的裝備能更適應現(xiàn)場工況、操作更加方便、更安全可靠。但目前，裝備的智能化程度與發(fā)達國家相比還有一定差距，并且橋梁施工裝備大部分為訂制的非標產(chǎn)品，難以實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，制造效率較低，制造成本偏高。新產(chǎn)品的研發(fā)投入較高、市場風險較大，研發(fā)的樣機如無法轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，投入的大量資金難以回收，將會極大增加企業(yè)的負擔。
中鐵科工集團有限公司近期正在積極推進橋梁施工裝備自動化、智能化的升級研究，而在這個過程中，投入與收益的平衡點仍難達到，施工的規(guī)范性和各方面的要求和標準仍在不斷提高中。李方敏總經(jīng)理介紹道：“我們在橋梁施工裝備自動化、智能化研究的投入很大，短期內(nèi)難以為企業(yè)帶來持續(xù)穩(wěn)定的收益，進一步壓縮了企業(yè)的利潤空間，在一定程度上也影響了創(chuàng)新研發(fā)工作。”
“赤沙號”構建裝配機器人
同樣致力于智能設備融合應用的上海振華重工（集團）股份有限公司，談到未來市場的重心方向是通過大數(shù)據(jù)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)智能裝備間的無縫銜接，例如將機器人的無線編程技術提升為在線編程等。繼續(xù)開發(fā)完善BIM技術平臺，提升制造數(shù)據(jù)的融合應用，推動智能化制造水平。包括鋼箱梁智能涂裝，對生產(chǎn)線具備噴砂除銹、熱噴涂、噴漆作業(yè)等工序進行分析，優(yōu)化機器人的自動供料、自動攪拌/配比、自動噴漆、干膜測厚等參數(shù)的研究。但目前，橋梁智能化制造技術發(fā)展仍處于起步階段，面臨專業(yè)人才匱乏的困境。馬立芬總工介紹道：“尤其是鋼結構制造企業(yè)，既懂橋梁制造又精通智能制造技術的研發(fā)人才更少。另外研發(fā)經(jīng)費也是一大困擾，國內(nèi)鋼結構橋梁制造的施工費用很低，企業(yè)沒有利潤，還要再投入大量的經(jīng)費進行科技研發(fā)，研發(fā)費用得不到保障。”
U形肋板單元裝配機器人
鋼橋晉級主力后備軍之一的中鐵山橋集團一直在鋼橋建造技術創(chuàng)新發(fā)展方面積極投入，在超強超韌性鋼板、耐候橋梁鋼、橋梁復合鋼、大熱輸入易焊接鋼等新材料焊接技術研究方面核心競爭力明顯，胡廣瑞總工介紹道：“伴隨著我國人口結構和人才教育體系的變化，類似于橋梁制造等勞動密集型領域均面臨高技能技術工人短缺難題。以組裝工、焊工為例，由于勞動強度偏高，環(huán)境苛刻，愿意從事該項工作的技術工人越來越少，特別是高技能水平的年輕人更少。這促使我們對鋼橋梁建造專用設備的需求越來越高，迫切需要用機器代替人工，用自動化減人，鋼橋的建造技術必須向數(shù)字化、自動化、信息化方向發(fā)展。用先進的現(xiàn)代化制造裝備及以ERP+MES為核心的“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同制造管理平臺，全面覆蓋鋼橋制造全過程，促進鋼箱梁制造產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，帶動自主創(chuàng)新能力的提升，引領行業(yè)技術進步，打造可推廣的橋梁鋼結構智能制造新模式，是所有鋼橋制造企業(yè)的共同目標和未來的發(fā)展方向。除此之外，我國鋼結構橋梁制造的集中度很低，目前國內(nèi)第一梯隊的制造企業(yè)年產(chǎn)量僅在40萬噸左右，而每年的市場需求又很大，加上地方監(jiān)管不夠嚴謹，很多制造裝備和技術水平相對較低的中小型鋼結構加工企業(yè)參與的項目質(zhì)量參差不齊，價格也被整體拉低，造成市場劣質(zhì)、低價的惡性競爭，嚴重制約了我國鋼結構橋梁市場的良性發(fā)展。同時，鋼橋的合同周期相對較長，所以資金占用周期也長，基本沒有利潤空間，自主創(chuàng)新研發(fā)的專有裝備和技術也很容易被侵權、抄襲，致使科研投入與市場回報不成比例，在一定程度也影響了科研的投入，制約了創(chuàng)新的發(fā)展?！?/p>
廈門第二通道大節(jié)段整體裝船
雖然我國目前的橋隧制造行業(yè)發(fā)展碩果累累，但研發(fā)的投入與回報、智能化專業(yè)人才和一線技工的短缺、市場的惡性循環(huán)等制約發(fā)展的因素仍然存在。裝備制造是每個行業(yè)發(fā)展的基礎工業(yè)，是科學技術和知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的重要載體，不難看出，橋隧產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型對人才的培養(yǎng)提出了更新的要求，研發(fā)投入是一方面，人才也是技術升級的重要核心競爭力之一。同時，營造良好的市場環(huán)境是企業(yè)良性競爭的基石，是打造全產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展的必備條件。
廈門第二通道大節(jié)段整體制作
橋梁發(fā)展 裝備先行
橋隧技術的發(fā)展，也要依賴于裝備和材料的創(chuàng)新與發(fā)展，二者相輔相成，互為成就?，F(xiàn)階段，橋梁行業(yè)發(fā)展迅速，“橋梁發(fā)展，裝備先行”已成必然。港珠澳大橋總工程師林鳴曾說“過去是有什么樣的裝備造什么樣的橋，現(xiàn)在是我們想造什么樣的橋，就設計什么樣的裝備”，橋梁的裝備和材料極大地影響著橋梁建造的發(fā)展。比如，以前我國只有幾百噸的浮吊，鋼結構節(jié)段的現(xiàn)場架設噸位僅能局限在幾百噸以內(nèi)。而港珠澳大橋最終接頭的設計噸位為6000噸，為此上海振華重工(集團)股份有限公司專門研發(fā)了全球最大的12000噸全回轉(zhuǎn)浮吊“振華30”,這是對“橋梁發(fā)展,裝備先行”的完美詮釋。
平潭海峽大橋
現(xiàn)代化的橋梁施工離不開施工裝備，要創(chuàng)新橋梁施工技術，需要有先進的施工裝備作為支撐，如果沒有合適的裝備，橋梁難以施工，創(chuàng)新也成了空談。先進的施工裝備不僅帶來施工速度的加快，生產(chǎn)效率的提高，施工方法的創(chuàng)新，更能提升橋梁含金量。
橋梁技術的發(fā)展和施工裝備的發(fā)展是相輔相成的關系，橋梁技術的升級會倒逼施工裝備滿足新的技術要求，從而，能進一步將相應的橋梁技術落到實處，而施工裝備的發(fā)展會為橋梁技術的發(fā)展提供新的方向。只有施工裝備落地，新的橋梁技術才能得以實現(xiàn)。
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