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攻世界难题 做最强管片

　　图为房桥公司员工正在北京东六环管片预制场智慧工厂数据中心通过信息化平台管控现场生产。王洋 摄

　　正在进行的北京东六环改造工程是北京市第一条大直径盾构地下道路，也是国内首条在行车通道下方设置疏散救援通道的隧道。“为了建成这条隧道，我们运用数字孪生、物联网技术等建设生产云服务平台，研发了管片智能倒运、3D检测、桁架吊装等最新科技成果，打造了外径为15.4米、目前国内在建直径最大的盾构管片。”6月18日，中铁十四局集团房桥有限公司董事长、总经理赵誉自豪地对记者说。

　　除了北京东六环隧道盾构管片，南京长江隧道盾构管片、济南黄河隧道管片、京张高铁清华园隧道管片等许多重难点工程的管片都是房桥公司制造的，填补了世界多项技术空白，创造了多个国内第一。房桥公司是五十年代国家在北京房山布局的一家混凝土预制企业，前身为铁道兵军工企业。六十多年来，秉承着“不是精品就是废品”的质量管理理念，房桥公司先后参与了几十种新型铁路梁的研发，试制生产了我国第一榀24米、32米双线整孔简支箱梁以及40米高速铁路双线整孔箱梁，成为推动铁路发展的“预制试验先锋”。“五一”前夕，房桥公司获得全国五一劳动奖状，这是该公司继2020年获评第六届全国文明单位后的又一项殊荣。

　　“这是我见过的世界上最好的管片”

　　2006年，举世瞩目的南京长江隧道开工建设。那时，中国铁建还从未有人涉足大盾构管片生产领域。时任房桥公司南京长江隧道管片厂项目经理的赵誉，带领团队从“零”起步，迈上了大盾构管片预制的新征程。

　　“南京长江隧道工程施工，我最担心的就是管片生产。”中国工程院院士钱七虎在项目开工伊始曾这样说。钱七虎院士的担心不是没有道理的。南京长江隧道是当时国内在建最大直径隧道，管片外径14.5米。作为第一个吃螃蟹的人，赵誉团队不仅没有任何施工案例可借鉴，工装设备也没有成型成熟。

　　赵誉知道，作为央企，房桥公司在保障国家重大工程项目顺利进展上有着不可推卸的责任，他坚信：“既然该工程能设计出来，我们就一定能生产出来。”最初的几个月，他带着大家埋头研究设计图纸，边学习边琢磨生产工艺，同时从原材料选择、原材料标准、高性能混凝土配合比试验等方面入手，经过几十次的混凝土试验对比，最终确定粉煤灰和矿粉的最佳掺和量，研发出了高性能混凝土。

　　根据设计方案，管片生产精度误差要控制在0.5毫米以内，而且对管片的防水等级、抗渗性、耐久性等都有严格要求，质量控制标准相当高。精度要求这样苛刻，什么样的装备才能满足这些要求？赵誉带领团队立项研究适用于管片生产的仪器、工装设备，研发了大直径管片翻转机、垂直吊具、水平吊具等具有自主知识产权的工装，并取得了发明专利。他们反复研究管片生产的技术工艺，对进口模具进行改造，并调整了组模顺序，改进了检测工艺，使生产出来的管片精度全部控制在0.3毫米以内，达到了不渗、不漏、不裂、无错台的拼装效果。

　　管片是隧道质量的重要保证，除了不渗、不漏、不裂、无错台，最重要的是要保证安全。为了生产出百分百安全的管片，赵誉联合西南交通大学的科技人员进行1∶1力学试验，通过模拟管片在地下的受力状态，验证管片结构及设计的合理性，保证了南京长江隧道管片抗渗、防裂、面层光洁。

　　“这是我见过的世界上最好的大盾构管片！”赵誉团队为南京长江隧道预制的30430块优质管片被德国海瑞克公司专家连连称赞。该工程荣获了中国建设工程鲁班奖、第十三届中国土木工程詹天佑奖、2014-2015年度国家优质工程金质奖。

　　“把不可能变为可能”

　　将于今年10月份通车的济南黄河隧道是黄河上第一条超大直径公铁合建、第一次穿越地上河的盾构隧道，开挖直径达15.76米，是当之无愧的世界级大盾构工程。作为钻山入海的隧道整体依托，盾构管片在隧道质量中起着至关重要的作用。

　　“随着隧道直径增大，管片尺寸也相应增大，管片制作与拼装精度控制越来越难。如果一环管片质量不过关，就可能对整个工程造成不可估量的损害。”房桥公司济南黄河隧道管片厂总工程师胡云发感到了前所未有的压力。因为他明白，要想保证管片成型质量，就一定要解决大直径管片拼装错台这一通病。但是，这一通病，就连业内顶级专家都说不可能解决。

　　“我们必须从源头解决管片拼装错台问题，把不可能变为可能。”胡云发白天组织人员对管片生产工艺进行不断的分析、总结、优化，晚上把自己关在办公室里翻资料、查数据，反复试验。他还找到中铁十四局集团公司大盾构首席专家陈健一起反复研究，并与相关设计院沟通，编制出了管片模具改造实施方案，研发了一种大直径盾构管片环、纵缝结构传力面设计及控制方法。

　　这个方案，采用环、纵缝结构传力面设计，在管片的侧面、端面拼装面接触时，避开边缘钢筋保护层位置，改变以往中间使用的可压缩性质的软木衬垫，将管片拼装的“软接触”设置成“硬接触”。这样一来，不仅可以实现管片边角不受力，还可以通过混凝土的直接接触增加管片之间的摩擦力，提高管片拼装精度，控制管片拼装错台，避免了管片结构开裂，提高了成型盾构隧道的工程质量。此项技术，把业内顶级专家眼中的“不可能”变为可能，促进了管片行业的关键性突破。

　　“我们要有自己的快速检测系统”

　　为放大专业化优势，房桥公司在对发展现状深入分析研判的基础上，确立了“打造建筑工业化一流企业”的发展战略，并积极引入、研发智能化设备以提升产品优势，其中一项标志性的进步，就是混凝土预制构件尺寸快速检测系统的投入使用。

　　房桥公司与这套系统的初次邂逅是在2019年的天津宝坻，那时的它还是一位不折不扣的“外来户”——所有的设备都是直接采购，公司所能做的仅仅是对着设定好的程序点击几下鼠标，而后等待系统的输出结果。

　　输出结果上的一行行数据不仅体现着产品的优劣，更展示着智能化设备与传统工业结合的魅力。与简洁高效的系统相比，费时费力并极可能存在误差的人工测量明显是落后于时代的。

　　在享受着智能化设备带来的便利的同时，房桥公司提出了疑问：采购这样一套系统要付出高昂的成本，该系统是否能持续推广？除了整体采购，我们能在其中做些什么？

　　“我们要有自己的快速检测系统，如果总是依赖外部厂家，那么系统设计缺陷不能及时弥补，维护保养不能及时响应，而且如果要进行其他产品检测，还要付出高昂的成本。”房桥公司技术研发中心开始对检测设备进行探索研究。经过一次次分析探讨，结合公司产品多元化的发展思路，研发人员将目标锁定在提升系统柔性上，即让一套系统适配于不同类型、不同规格的产品。为解决这一问题，公司依托某在建生产项目，收集多种规格产品信息，进行数据建模，结合扫描设备视野范围，规划设备运行路径与产品支架摆放情况。

　　但是由于不同混凝土预制构件外观存在着较大差别，所检测点位也存在很大不同。如何避免支架干扰成了研发人员面对的首要问题。根据所建模型，研发人员趁夜晚停工期间到生产现场对现有检测设备进行反复现场调试，努力寻找适合于所有待检测产品的路径。经过对产品支架的不断改进，扫描方案得以确定，房桥公司自己的快速检测系统一步步形成。

　　“从高铁到房屋再到深水隧道，很多都靠混凝土产品支撑，混凝土预制构件的质量是决定建筑物结构、寿命和安全的关键因素之一。”赵誉说，作为央企，房桥公司有责任研发新产品、新装备、新生产线，以只做精品的理念带动行业水平的整体提升。

　　目前，房桥公司向研发试验基地、智慧工厂、智能制造等方面的转型已初具成效，先后研发出国内首条重载铁路支承块自动化生产线、首家公轨合建世界最大直径管片自动生产线、首条流水机组法高智能CRTSⅢ型轨道板生产线、国内在建最大直径盾构管片智能生产线、全国首条全自动数字仿真双块式轨枕智能生产线。（中央纪委国家监委网站 曹静静）