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12月11日，在澳門回歸祖國25周年紀念日前夕，作為港珠澳大橋西延線中的又一條大型跨海通道——黃茅海跨海通道正式通車。
自2009年以來，15年間粵港澳大灣區(qū)已先后建成港珠澳大橋、南沙大橋、深中通道、黃茅海跨海通道這4座大型跨海通道，形成以南沙大橋和虎門大橋為“內環(huán)”、深中通道為“中環(huán)”、港珠澳大橋和黃茅海跨海通道共同構成“外環(huán)”的交通格局。尤其是“外環(huán)”的形成，便利的交通將加速港澳和粵西之間的要素流通。
“我有幸參與了大灣區(qū)這4座大型跨海工程的建設，它們的上部結構中均用上了鋼箱梁，其制造技術，實現了從工廠化、自動化到數字化、智能化、智慧化的迭代升級，為大灣區(qū)的超級工程挺起了高質量‘脊梁’。”在當日舉行的黃茅海跨海通道通車儀式上，中鐵中鐵旗下中鐵工業(yè)所屬中鐵寶橋舟山公司副總經理沙軍強稱。
“四化”建設理念，提升港珠澳大橋設計壽命到120年
在今年6月24日舉行的全國科技大會上，“港珠澳大橋跨海集群工程建造關鍵技術”獲2023年度國家科技進步獎一等獎。
“港珠澳大橋的奇跡和榮譽，也有我們中鐵寶橋的貢獻，當年我們承擔了其九洲航道橋4.3萬噸鋼梁和鋼塔的制造任務。”2012年10月，中鐵寶橋中標港珠澳大橋CB05-G2標鋼結構制造項目，沙軍強當時是中鐵寶橋揚州公司鋼箱梁生產車間負責人，他見證了每一節(jié)鋼箱梁板單元的制造過程。
為確保大橋達到120年設計使用年限，港珠澳大橋管理局創(chuàng)新提出了“大型化、工廠化、標準化、裝配化”的建設理念。談及當年的生產要求，沙軍強記憶猶新。時任中鐵寶橋總經理助理、首席專家成宇海說，2012年中鐵寶橋投入巨資先后對江蘇揚州、廣東中山總拼基地進行了升級換代，對整個生產線進行了技術改造。
“此前建造大橋鋼箱梁，大多是在項目附近找塊地搭建臨時工棚，受風雨、高溫的影響，工期不易保證，也給下料、焊接、打磨、噴涂的質量控制增添了難度。”沙軍強說，“工廠化、標準化為自動化生產和鋼箱梁質量提供了保證。工廠引進多項自動化生產設備和技術，并首次將數字化焊接機器人應用于鋼箱梁制造，開創(chuàng)了國內鋼箱梁自動化焊接的先河，全橋自動化焊接率達到90%，為實現大橋設計使用壽命120年提供了保障。”
2015年2月10日，隨著“天一號”3000噸運架一體船將港珠澳大橋CB05標最后一片組合梁穩(wěn)穩(wěn)放在橋墩上，港珠澳大橋CB05標率先拉通全標段。其中，組合梁的鋼梁板單元在中鐵寶橋揚州公司自動化生產線制造后，再通過江海聯運至中山基地拼裝，最后經噴砂、涂裝后與存放橋面板組合安裝。
經港珠澳大橋管理局委托駐廠監(jiān)理及第三方檢測公司對中鐵寶橋生產制造的鋼橋梁和鋼塔焊縫檢測，結果表明，無損傷制造、無損傷吊裝、無損傷支撐的鋼箱梁100%達到大橋技術標準。
數字化應用，創(chuàng)造國內鋼箱梁吊裝的“南沙速度”
連接東莞與南沙的南沙大橋，于2019年4月2日建成通車，是《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》發(fā)布后首個投入使用的大型跨海工程，也是緩解虎門大橋交通壓力的民生工程。
中鐵寶橋在圓滿完成港珠澳大橋的鋼箱梁制造任務后，2015年5月中標了南沙大橋的大沙水道橋鋼箱梁制造項目，該項目用鋼量達2.92萬噸。
南沙大橋全程采用八車道高速公路標準，其中大沙水道橋的主跨為1200米的雙塔單跨鋼箱梁懸索橋，其刷新了我國懸索橋跨徑的新紀錄；鋼箱梁的寬度49.7米，比港珠澳大橋鋼箱梁的寬度33.1米還要寬16.6米。
面對新的挑戰(zhàn)，中鐵寶橋能否再次實現技術創(chuàng)新，成為揚州公司團隊必須作答的課題。
“大灣區(qū)建設的每一個交通項目都對參建單位提出了科技創(chuàng)新的內在要求，我們也在努力通過創(chuàng)新將要求變成現實。”成宇海說。
在中鐵寶橋的支持下，揚州公司大膽引進建筑行業(yè)中的建筑模型信息系統（BIM），在國內同行業(yè)中率先探索特大橋梁工程通過數字化創(chuàng)建立體模型提升鋼箱梁生產速度。
“之前我們的產品設計用的是平面圖，引進BIM系統后，能通過電腦呈現立體的鋼箱梁模型，能看到鋼箱梁的每一個空間，能看到鋼箱梁的每一個數據。同時在電腦上可看到不同構件之間有沒有碰撞，能及時發(fā)現設計時存在的問題，這樣避免了問題產品成型后的改造和優(yōu)化。”時任中鐵寶橋南沙大橋項目公司副經理的沙軍強說。
質量、安全和效率，一直是中鐵寶橋的追求。在南沙大橋鋼箱梁項目，中鐵寶橋總結港珠澳大橋的經驗，擴大車間長度，把鋼箱梁制造與預拼裝流水線都放在了揚州公司，并引進焊接設備遠程群控技術，從而實現了全橋節(jié)段箱梁的裝配化生產和預拼裝。
“在這些創(chuàng)新舉措的賦能下，我們提前一個月完成全橋94段鋼箱梁制造預拼裝任務，而且實現60天順利完成吊裝，比原計劃提前7天完成，創(chuàng)造了國內鋼箱梁吊裝的‘南沙速度’。”回憶當年的戰(zhàn)果，沙軍強笑了。
智能化生產，建成“世界最大跨徑海中懸索橋”
連接深圳和中山的深中通道，是繼港珠澳大橋之后又一超大“隧、島、橋”集群工程。在西人工島駐足西望，深中通道的深中大橋已成為伶仃洋上一道亮麗的“天際線”。
“劃”出這條線并不容易。深中大橋包含兩座高270米的主塔，為保證通航能力，通航凈高達76.5米，為世界最大跨徑海中懸索橋。懸索橋由213個梁段組成，其鋼箱梁由中鐵寶橋等國內造橋單位聯合建造并完成高空 連接。
“在這個項目中，中鐵寶橋承擔的鋼箱梁制造任務約9.1萬噸。”時任深中通道項目公司常務副總經理的沙軍強說，按照業(yè)主的要求，鋼箱梁制造必須實現智能化，對鋼箱梁的加工制造質量和工期控制提出了很高需求，作為施工企業(yè)，面臨的壓力和挑戰(zhàn)都不小。
“我們把深中通道的鋼箱梁放在揚州工廠制造。”沙軍強坦言，在建設港珠澳大橋和南沙大橋項目時，該工廠的生產車間和設備已經實現了兩次升級改造，多個環(huán)節(jié)實現了自動化。如果再次升級為智能化，既要再投入資金，又要面臨著設備的淘汰，同時也面臨著分流員工的壓力。
“但我們更看到了智能化帶來的產品質量、生產效率和市場競爭力的提升，必須高標準打造智慧化工廠，為7年建成品質工程提供保障。”成宇海說。
為此，揚州公司首次提出以“四線一系統”為核心的鋼箱梁智能制造理念，打造了一個擁有“板材智能下料生產線、板單元智能焊接生產線、節(jié)段智能總拼生產線、鋼箱梁智能涂裝生產線及智能制造執(zhí)行管控系統”的智慧工廠。
在板單元智能焊接生產線中，公司聯合有關廠家首次研發(fā)內焊機器人，對折彎成U型的鋼板實現了雙面埋弧全熔透焊接，成功破解了無法雙面焊接全熔透的行業(yè)共性難題。“最令我們自豪的是，產品一次檢驗合格率達99%以上，較傳統接頭提升鋼橋面板疲勞耐久性100%以上，并提高生產效率30%以上。”沙軍強說。
深中通道在《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》發(fā)布五周年之際正式通車，首日通車量即達10萬輛次，一躍成為大灣區(qū)的“新頂流”。
“AI+焊接”，特殊結構件實現全自動生產
黃茅海跨海通道港是珠澳大橋西延線中的重要節(jié)段之一。從港珠澳大橋珠海公路口岸出發(fā)，一路向西，途經港珠澳大橋連接線、洪鶴大橋、鶴港高速，至黃茅海跨海通道以西終點，全程約84公里。
黃茅海跨海通道是《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》發(fā)布后，首個在大灣區(qū)開工的大型跨海通道項目，2020年，中鐵寶橋中標了黃茅海跨海通道控制性工程之一的黃茅海大橋6萬噸鋼箱梁制造任務。
“在中標之前，我們研判了大灣區(qū)的發(fā)展態(tài)勢，根據揚州工廠升級智能化生產線后人員分流的需求，中鐵寶橋集團依托浙江舟山島的航道優(yōu)勢，在舟山島購置513畝土地成立了舟山公司，為大灣區(qū)項目打造了一個年產鋼箱梁能力達15萬-20萬噸的智慧化工廠。”時任舟山公司副總經理、中鐵寶橋黃茅海跨海通道項目負責人的沙軍強說。
“這個智慧化工廠就是為黃茅海大橋項目量身定做的。”據舟山公司總工程師吳江波介紹，大橋防撞鋼護欄是每座橋梁的必需配置，之前他們沒有生產防撞鋼護欄，接到訂單后也是從其他企業(yè)訂制。但是，訂制的產品沒有辦法實現智能化和集成化生產，質量達不到最佳要求。為此，公司特意為黃茅海鋼箱梁量身定做了一個智慧化工廠。
為此，舟山公司在建立“四線一系統”的基礎上，又建立了國內首條多邊形防撞鋼護欄智能制造生產線，實現了橋梁鋼結構的智能化和集成化生產，解決了料件規(guī)格尺寸不規(guī)則、焊縫外觀不一致性的難題。“防撞鋼護欄產品一次報檢合格率提高至99%以上，為黃茅海大橋的高品質建設提供了一流的技術和設備保證，也提升了產品的市場競爭力。”沙軍強補充道。
“針對鋼箱梁的特殊結構件，首次研發(fā)應用‘AI+焊接’融合技術。”在舟山公司技術部，負責焊接工藝的副部長郭瑞說，其中“AI+焊接”融合技術，即通過攝像頭、激光傳感器等設備以及逆向建模技術，實現了對橋梁結構件的自動掃描、自動辨別形狀及焊縫、自動調取焊接工藝庫數據、自動焊接的智能化和自動化生產，徹底改變傳統離線和在線編程的繁瑣工序，有效提高了產品質量的一致性。
創(chuàng)新永不止步，創(chuàng)新才有未來。歷經4年多的建設，如今黃茅海跨海通道正式通車，從江門到港珠澳大橋，驅車大約只需50分鐘，港珠澳大橋經貿新通道的作用日益凸顯；沙軍強也開啟了他在大灣區(qū)的第五座超級工程——獅子洋通道的建設，中鐵寶橋的鋼箱梁技術創(chuàng)新故事還在繼續(xù)。(陳新年)
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