“與我們平時看到的盾構機有所不同，它有多種掘進模式，可以將鉆爆與隧道掘進有效結合起來。”5月9日，在中國中鐵工業高端裝備制造基地，“走進新國企·向新而行 智造未來”融媒體采訪團成員被這個直徑4.5米長的 “大家伙”所震撼。
展現在記者面前的，是由清華大學、中國中鐵工業旗下中鐵科工聯合研制，具有突破性原創性技術的掘爆機 （以下簡稱BBM）試驗裝備，目前已完成了空心刀盤掘進、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。
大國重器再添新成員
盾構機，全稱為全斷面隧道掘進機，是集機、電、信息、人工智能等技術于一身的 “工程機械之王”。
誰能想象，20多年前，我們還沒有自己的盾構機，如今，國產盾構機已占全球市場近七成。其中，TBM（隧道掘進機）埋深可達幾百米甚至上千米，適用于大埋深、長距離、巖石強度高等施工條件，對設備的可靠性、適應性、耐久性和安全性都提出了更高要求。
那么，為何要在隧道掘進方式上增加鉆爆功能呢？ “我國長大隧道采用TBM施工時，容易遭遇巖爆、破碎帶、軟巖大變形等復雜地質，出現設備卡機、工期延誤等問題。”中鐵科工集團總工程師盛寶安告訴記者，掘爆機則可以同時發揮TBM設備安全高效和鉆爆法施工靈活的特性。
比如，當TBM遇到不良地質卡機時，能夠快速通過空心刀盤為超前處理提供通道，解決了通常采用迂回繞道的問題；TBM與鉆爆法因巖制宜多種搭配，在硬巖地層，特別是高巖爆、大變形等復雜地層還可以超前釋放應力；圍巖良好情況下，中心巖塊可生產骨料，實現就地取材再利用，降低工程投資，實現綠色建造。
“經過多次試驗，結果初步表明，在超硬巖地質條件下，經過超前預裂處理，空心刀盤掘進效率可提升30%。”在盛寶安看來，掘爆機是高端化、智能化、綠色化的新一代掘進機，研制成功后將實現隧道掘進領域新突破，尤其是在國家提出大規模設備更新的背景下更具有重要意義。
據了解，項目進展順利，已進入最后階段，將于5月底進行驗收。中國中鐵高級專家李建斌介紹，掘爆機具有廣泛應用價值和推廣前景，未來有望應用于大型水利水電工程、礦山以及公路、鐵路等建設領域，創造世界領先的中國技術和裝備，為大國重器再添新成員。
智能化裝備全面開花
掃描提取焊接工件位置信息、根據工件圖紙生成隔板焊接程序、利用點激光傳感器對焊縫起始點進行精準定位……在智能焊接工藝實驗室，由中鐵科工集團研制的智能焊接機器人大展身手，不到5秒就完成了一系列操作演示。
“在整體結構上，智能焊接機器人采用的是龍門+雙倒掛六軸機器人形式，主要由視覺系統、外圍系統、機器人系統、焊接管理系統組成，適用于鋼橋梁生產中的焊接環節。”中鐵科工集團規劃設計研究總院副院長李維玲向記者介紹，它有效解決了現有自動化焊接方案需頻繁換產、吊裝對位、頻繁人工示教或離線編程，實現了較高的焊接效率和焊接質量。
目前，該款智能機器人已成功運用到中鐵九橋、中鐵貴州公建等單位正在建設的澳凼大橋、牂牁江大橋等施工現場，大幅提高施工效率的同時，降低了制造成本。
數據顯示，智能焊接機器人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，節省人工示教機器人焊前準備時間超過70%，整體焊接效率相比人工焊接作業提高1倍以上。焊縫外觀一次合格率達到了98.5%以上，比人工焊接提高了約15%。
“機器人的應用，就是讓鋼結構制造全機器人化，讓機械設備制造全系統化，覆蓋下料、組裝、焊接、涂裝、倉儲物流等多環節。”研發人員楊樂介紹，傳統的建筑鋼結構表面處理需要頻繁人工示教，噴涂質量低，易出錯環節多，對設備操作人員素質和技能要求都比較高。為此，中鐵科工研制出鋼橋梁智能噴涂機器人后，大大提高了智能化水平和生產效率，降低了企業生產成本。
從 “鵬來號”多場景智能鋪軌機組、 “赤沙號”國內首臺建筑構件裝配機器人，到 “雄安號”世界首創綠色裝配式U盾架管機，再到如今的智能焊接、噴涂機器人，中鐵科工集團攻關共性技術 “卡脖子”關鍵技術、前瞻性技術，聚力打造輕量化、信息化、智能化的裝備。
這是中鐵科工在特種工程裝備領域的創新嘗試，也是中國制造向中國智造、中國創造轉變的未來趨勢之一。(記者 霍悅)
轉自：中國工業報
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