什么是架桥机,它的功能是什么?
千吨级昆仑架桥机有多强?
为何美国没有千吨级架桥机?
近年来中国的科技在不断创新提高,其中我国的一些高新技术在世界上达到了顶尖水平,其中最具代表性的就有盾构机、架桥机等基建设备,而就在不久前,中国又再一次创造出了一个奇迹,那就是造出了世界上第一台吨位超过1000吨的架桥机,即总能力超过1000吨、造桥88轮的昆仑架桥机。
要知道这款架桥机的造桥的速度是人工的几百倍,而且技术复杂到连美国、日本这样的国家都完成不了。
什么是架桥机?
架桥机单从其字面意思便可以看出这是一种用来架桥的机器,而其主要用途是来建设高铁路桥梁。其实使用架桥机的原因也很简单,主要是因为国内高铁线路并不是直接铺设在地面上,而是会通过高架桥来建设。
而采用这种架设方式,一方面可以节约土地资源,在高架桥下保持原有的用途;另外一方面,由于高铁是时速高达三百公里,因此倘若不与行人车辆分开,一旦高铁发生意外的话将会产生严重的后果。而高速铁路使用的高架桥由混凝土桥墩和梁组成的桥墩组成。
混凝土桥墩可以直接在现场浇筑,但上面的桥梁要远距离运输,然后用架桥机架设在桥墩上。用这种方式造桥也有很多好处。要知道在没有架桥机的年代,我们造桥采用的方式是直接在施工现场进行浇筑,而这种方式将会更加的耗时耗力,而采用架桥机后的工程将省去在现场浇筑会遇到的一系列难题,从而大大加快了工程建造速度。
而当今世界上的架桥机当属中国的最为先进,要知道外国架桥机的功能十分单一,它只具备吊起重物的功能,而且它能提起的重量远不及千吨,况且架桥时还需要外力才能成功起吊。而国内的架桥机可以集运输、定位和架桥于一体,所以桥梁可以从远处厂房中先预制好,然后再由架桥机输送到施工地点,能够有效确保工程质量。
架桥机是如何发展到这个地步的?
现在我们来看看架桥机的发展历史。其实架桥机的诞生主要是为了解决,在复杂的地质地形条件下建设高速铁路桥梁的困难,要知道在软土地基沉降区,越来越多的高墩桥梁跨越河谷和深基坑。而通过建造一座跨度更大、吨位更大的减支箱梁桥,可以有效减少桥墩数量,增加桥梁跨度展开的适应性。
这不仅可以提高生产效率,还可以提高工程建设的经济效益。但是这也对施工设备的运架以及箱梁重量的增加,还有施工设备的运价提出了更高的要求。因此,具有大吨位、抗风能力强、强度高、效率高等优点的桥梁基础应运而生。
自从改革开放以来,要先富先修路已然成为中国的战略计划,而架桥机的研发过程也经历了重重的困难。而中国国内生产的第一台架桥机是在苏联人的帮助下才研发成功的,但是这款依靠外力研发的架桥机只能起吊六十五吨的重量。
1959年苏联的退出,中国自行研制出了130-58和130-59悬臂梁悬索桥机。但由于当时技术不成熟,经常发生机器在运行过程中倾覆,造成人员伤亡。而于1966年,我国第一台架梁式66架桥机交付使用,为成昆铁路建设取得了巨大成就。
随后,在66架桥机的基础上,我国不断改进和发展了双梁式架桥机。在20世纪90年代后,我国研制了双线箱梁架桥机,起重量分别为550吨和750吨。随后,“十一五”规划定四纵四横后,经过企业和高校的共同研发,各种32m/900T架桥机相继问世。
而昆仑号架桥机是于2016年,中铁建底下的第五勘察设计院集团有限公司与中铁十一局、汉江重工集团共同承担这项任务。随后中国铁建便于2018年,将其推荐为北京市科委的重项目。
这架千吨级的架桥机与32米的箱梁相比,跨度更大,而且在同样的距离施工还可以减少桥墩的数量,更有利于山谷高墩、深厚基础薄弱等地质条件下的铁路建设,而且昆仑号架桥机的优势大大缩短作业周期,节约基建成本。
在传统科研优势的帮助下,中铁五院成功在原先架桥机的基础上进行改革创新,带领团队进行相关课题的研发。要知道汉江重工在架桥机、提梁机、运梁车等系列设备的研发制造方面一直处于领先地位,其中高铁地铁大桥、隧道配套施工设备等多项成果均为世界记录,这为我国基础工程施工设备整体技术的提升做出了突出贡献。
而此次的架桥机之所以能够承受如此高的重量,是因为汉江重工在建造使用的材料上下了很大的功夫,而他们在经实验研究后,决定采用了用于航空潜艇制作的材料,也就是抗拉强度高达785 MPa的高强度钢板,这一材料强度强,质量轻,非常有利于架桥机的主梁材料。
这一架桥机还引入了高智能的系统,它装有激光矩阵传感器系统,能够准确地扫描所处地区的周边环境地势,从而更好进行行驶功能,保证设备安全稳定运行。2019年8月底,分体式架桥机通过技术审查,正式制造成套设备。
2019年9月,hlt1000-40轮胎架梁机在汉江中横东下线,还成功地在南阳河铁路完成安阳试验。于是2020年5月,千吨级的运架一体机和运梁车陆续登场。而登场一个月后,这款千吨级的运架机便前往湄洲湾跨海大桥进行施工。同时研发团队还给这款架桥机起了一个新名字,昆仑。意思是把山川拔出来,就可以在崇山峻岭中修出一条条路来。
不过在介绍昆仑之前,不得不提一座跨海大桥,福厦高铁湄洲湾跨海大桥。首先,福厦高铁也可以叫做福漳厦高铁,这一高铁计划的总长为277公里,其中将通过33个隧道,以及85座的桥梁,而且其中地势复杂,可见是一项极具挑战性的工程。
福厦高铁建成后也将成为福建省内的第二条快速路,加速福建发展。同时这项工程将采用分段开工的方式,于2017年开始动工,在经历了几年时间已经陆续完成了各个分段,其中这一项目最难控制的工程,也就是新云珠山隧道早于2020年的四月份成功贯通。
不仅如此厦漳段也于同年九月份成功会合,这意味着这一项目正稳步进行,要知道这个项目计划的总投资高达530.4亿元,预计在2022年通车。而如今福厦铁路最后的湄洲湾跨海大桥已完成海上制梁任务。
俗话说,工欲善其事,必先利其器。要想用更高的效率来完成工作,那么必须先有一件好用的工具,我国一直的工程建设一直秉承这一理念,因此在基建设备方面上一直追求科技创新,于是2020年6月22日,昆仑号这款世界首台1000吨架桥机便应运而生,而它将参与建造了世界首座跨度40米的跨海高铁大桥,和新建的福厦高铁湄洲湾跨海大桥。
这是昆仑正式投入使用以来首次挑战海上大风环境。而我们可以在施工现场上可以看到,几百吨的桥梁可以像玩具一样被它升起,然后在施工人员的监督下,把桥串连起来。正是昆仑架桥机的加入,才使得全长14.7公里、长10公里的跨境大桥得以成功建成。可以说,它的出现是中国基建装备的里程碑。
那么昆仑号架梁机到底强在哪里?
首先,这款昆仑架梁的速度十分快,而且该设备可同时兼容24米、32米、40米跨度的高铁箱梁施工,这也就意味着这一台相当于过去的三台架梁机,这不仅可以提高架梁速度,还可以降低箱梁架设成本。
其中我们以郑万高铁重庆段为例,要知道这一路段的桥隧比超过90%。要想穿越高山深谷,就要修建隧道桥梁相结合的高铁。但是昆仑号可以在2000米的小曲线以及30%陡峭的情况下竖立,而且整体重量还比分体机轻。
因此它在隧道运梁和小曲线运梁方面更有优势。而昆仑架桥机采用40米箱梁架设高速铁路桥,可有效降低列车共振,使高速列车运行更加平稳、高速。为推动我国高速铁路向更高时速400公里迈进提供了技术支撑和装备保障,进一步助力铁路桥梁施工技术迈上新台阶。
其次,隧道穿越时间短也是其优势之一。当遇到隧道时,传统的架桥机必须拆卸才能通过,一般需要三到五天时间。而昆仑千吨级桥梁一体机无需拆装即可实现隧道自动穿越,节省时间。可以毫不夸张地说,一座400米长的高速铁路桥是可以架设的。
同时也首次实现了隧道内架设梁、隧道进出口0米架设梁等各种特殊工况下的施工。其中西部地区的地势复杂,沟壑分散,所以在这种优势下建设高铁的优越性就彰显出来了。
昆仑架桥机的功能远不止如此,它还能够在高强度海风下稳定作业,研究人员在研发阶段中深谋远虑考虑到了可能在恶劣条件下作业,所以为了减少强风的影响,昆仑号采用了开孔通风的设计,而且还使用了三角形防摆布置,增加了昆仑架桥机的稳定性。
最后,昆仑号架桥机还能够在海上安稳地进行工作,它可以避免海上风浪的影响。其实这得益于昆仑号选用的材料,要知道这一大国重器选用的是制作航空以及潜艇的材料,而这种材料有着强度高,重量轻的特点。
不仅材料选择上的不同,昆仑号还融入了更多的智能化手段,实现了自动化运行隧道、精准架梁,以及配套使用的信息管理系统。建设单位、监控平台、施工单位维护平台可接入铁路工业管理中心信息平台,相当于在运架设备上安装了千里眼,可实时掌握运架基本信息,为施工安全提供保障,对我国高铁长远发展和走出去战略具有重要意义。
此次的湄洲湾跨海大桥采用的是双塔三跨低塔斜拉桥,这也意味着此次工程将会面临着巨大的困难,要知道这项工程位于沿海地区,会时常受到台风的影响。但是有了这款新型的昆仑号,这些困难也将会成功解决。
而这几年来,中国的基础设施发展非常迅速,同时基础设施设备也在不断升级。昆仑在基础设施方面创造了新纪录,其价值吸引了众多外媒和美国网友的羡慕。
那为何美国没有千吨级架桥机?
与其他国家不同,中国不仅国土辽阔,而且呈阶梯状分布,交通压力巨大。因此高铁是目前人们最主要的出行方式,而缓解交通压力迫在眉睫。为了缓解压力,中国必须进步,变得更强大,成为“基建狂魔”,提高人民的幸福指数。
为了创造更好的道路、更远的道路、更多的道路,不仅需要强大的意志力和资金,更需要更好的工具来支撑,这样才能事半功倍。正是因为这种需求,中国才能造出一个又一个技术高、性能高的“大国重器”。
其实美国虽然是当今世界上的超级大国,但其国内的基础设施远不及我国,要知道他们国家的基础设施大多是上世纪创建的,因此如今都十分破旧,这也使得美国在全球竞争力受到一定的影响。
昆仑号在世界首次亮相时,美国便向其抛出了橄榄枝,但是中国对此却没有正面明确的回应。毕竟以中国的发展速度,昆仑号的产量目前仅能满足国内需求,所以出口欧美是不大现实的。但是对于在很多技术上领先世界的美国来说,打造一座像昆仑这样的桥梁应该不会太难,但难点在于背后的产业需求和产业体系。
如今,千吨级昆仑造桥机作为特殊情况下拆梁的全能专家,可以让我们在修建高速铁路时的过桥布置更加灵活。在相同的内方位条件下,可以为我们节省20%的价格成本,同时可以提高25%的建设速度,也可以帮助我们有效降低对河道通航的影响。总而言之,昆仑号这款千吨级别的架桥机出现,对我国的基建来说是一个好消息,同时也意味着未来我国的基建将会越来越强大。