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中交二公局7月15日CCTV-10 科教频道《创新进行时》
——云端上的“彩虹”（二）播出
该节目通过两集纪录片
介绍了二公局建设者推动科技创新
建设渝湘高速复线双堡特大桥的故事
武隆深山云端之上超级大桥即将合龙热胀冷缩温度骤变窗口时间迟迟未定大风天气威胁吊装安全
看工程团队如何精准锁定合龙窗口
确保大桥实现高精度合龙
重庆武隆山区一次关键的吊装作业即将开始
然而吊装过程中意外发生了
这紧张的一幕发生在世界上最大跨径双联拱大桥的施工工地
这座桥梁叫做双堡特大桥
横跨大洞河、小河沟两条河谷
最高处距离河谷谷底超过300米
将近100层楼的高度从开工伊始陡峭的地势多变的天气让工程施工几乎每个环节
都遭遇重重困难历时3年的建造大桥终于迎来了合龙的关键时刻
这块巨型钢构件长17.5米、宽16米
约和大半个篮球场的面积相当
它是桥梁完成建造的最后一块拼图
又叫作“合龙段”工程团队要将它调运到数百米外的合龙口
同两端的桥梁段实现误差不超过两毫米的精准对接
相当于一粒芝麻的宽度
大桥合龙是否能够成功
是对过去三年工程建设的终极检验
然而钢梁刚刚起吊就触发了安全警报
警报显示吊装重量已经超过了吊装设备承重的极限
如果继续吊装可能会导致钢梁掉落甚至可能给周围的工人造成安全伤害
可奇怪的是这块钢梁虽然重达近50吨
然而和以往吊装的最重的构件材料相比
它的重量还不及1/3都是采用同一种吊装工具进行吊装
这块轻一些的钢梁怎么会超重呢？
总工程师尹涛有些着急
吊装的时间段仅有两个小时
如果过了时间窗口期他们只能等待新的施工窗口
每浪费一天工程将产生数百万元的经济损失
时间一分一秒的过去他们必须尽快找到问题所在
为什么合龙段的吊装只有两个小时的时间呢？
如果超过了这个时间对大桥合龙将有着怎样的影响呢？
事实上即将要吊装的合龙段是一段非常特殊的桥梁段
它是根据合龙口的尺寸量身定制的
然而确定合龙段的尺寸却并不容易
原来合龙头的尺寸并不是固定的
而是在温度影响下因为热胀冷缩不断发生伸缩变化最近一段时间武隆山区白天温度超过25摄氏度
晚上却骤降到15摄氏度以下
温差最大时合龙口尺寸差距甚至可以达到20毫米
在合龙口不断发生伸缩变化的情况下
工程团队是如何确定合龙口尺寸的呢？
要在合龙口的动态变化当中确定合龙段的尺寸
是繁琐辛苦的工作工程团队需要找到合龙口在不同天气情况下的变化规律
一般情况下他们会选择合龙口钢梁变化幅度最小的时间段
确定合龙段的尺寸而这个时间段也将是大桥合龙的时间窗口
这需要测量员对合龙段进行高密度的测量
要想找到合龙口的变化规律
测算出合龙段的准确尺寸
唯一的办法就是测量尹涛要求将测量的频次提高到1小时一次
每天测量员们要测量近百组数据进行分析
高强度的工作将测量团队的精力和体能都逼至极限
经过将近一个月的加密测量
测量团队综合不同气温条件下
合龙口的变化确定了合龙段的准确尺寸
它长17.5米、宽16米、重47.5吨
很快工程团队根据测算的准确尺寸
建造出了合龙段然而总工程师尹涛却依然不放心
工程施工细节繁琐非常容易出错要想将大桥合龙精度控制在两毫米以内合龙段的尺寸一丝一毫都不能偏差
作为渝湘复线高速公路
重庆主城区到酉阳县的关键工程
双堡特大桥如果不能顺利合龙
就会影响到这段高速公路通车的时间
合龙段已经建造完成为了确保合龙万无一失
尹涛必须保证合龙段的尺寸非常精准
有什么办法能够对建造的合龙段进行检测和校正呢？一支来自重庆交通大学的工作团队
来到桥梁上他们安装好一台神秘的机器
在合龙段上放置了3个白色的球形物体
然后操作机器开始扫描
这台机器叫作三维激光数字扫描仪
它正在根据放置的参照物
扫描合龙段的三维图像模型
以往测量采用全站仪对测量物体进行点对点测量
每次测量时间超过一个小时
而且容易出错而三维激光数字扫描仪
每秒钟可以扫描上百万个数据点
仅需1分钟左右就可以扫描出物体的三维轮廓
精度达0.1毫米在获得合龙段的三维扫描图像之后
技术团队在专业成像软件上
同之前获取的已经建设完成的桥梁三维图像
进行模拟拼装这项技术叫作三维激光扫描数字预拼装技术
桥梁段模拟拼装听起来像是一项工程体验游戏
工程施工终究需要通过人或者机器
在现场进行实际作业这种在计算机上的模拟拼装
似乎是“纸上谈兵”它究竟能够对工程施工
起到怎样的作用？三维激光数字预拼装技术
是通过高精度三维模型
提前模拟节段拼装过程
在拼装过程中它可以通过梁段的对接
确定梁段目前的钢梁尺寸
甚至钢梁的角度是否符合安装的要求
是否存在误差这可以帮助工程人员对工程进行更细致的把控
减少现场调整时间并提升拼装精度此前三维激光数字预拼装技术
多应用在考古汽车制造以及房屋建造等领域
尹涛很早就关注到了这项技术
在双堡特大桥施工之前
尹涛主动找到重庆交通大学的团队
商量用这种技术实现工程的精准施工
这是三维激光数字预拼装技术
在桥梁工程领域的首次应用在双堡特大桥工程中尹涛采用了10多项新技术
和高科技手段提高施工效率在三维激光数字预拼装技术的辅助下
工程团队很快确定了合龙段的准确尺寸与此同时工程团队对大桥施工用于吊装作业的缆索吊装系统
进行了细致的检查这是世界上跨径最大的独立吊塔缆索吊装系统
在同等结构的缆索吊装系统中
它的吊重世界第一一切准备就绪吊装作业正式开始然而钢梁刚刚起吊工程团队就接到了超限的警报
缆索吊装有专门的控制中心
在设计缆索吊的时候为了减少人为疏忽造成的工程事故
尹涛决定加装智能控制系统
将缆索吊的操作高度集成
并且采用了大量的监控手段
降低缆索吊吊装的风险
工程团队快速施工解决了问题吊装继续在自动数字监测系统的协助下
合龙段被缆索吊装系统
稳稳地调运到合龙口的位置
缓缓下落经过长达两个半小时的对接和校正
合龙段实现了同桥梁段的精准对接
经过3年的建造双堡特大桥顺利合龙在三维数字预拼装等技术的辅助下
双堡特大桥的合龙精度
误差仅为一毫米在双堡特大桥工程建造中
工程团队采用了数十项创新科技
辅助施工随着双堡特大桥等关键工程的竣工
2025年1月渝湘复线高速公路部分路段实现通车
交通的通达将方便沿途5个区县数百万人日常通行
促进这些地区的经济发展
而创新科技的广泛应用
引领着传统劳动密集型产业的建筑行业
悄然转变也将助力中国交通建设
谱写高质量发展的新篇章！
来源：央视网编辑 | 冉周权 审核 | 詹行塔
