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能做“B超” 能自救 智能绞吸机器人可在水下“盲区”取土_科技频

发布日期:2020-08-23 07:05   来源:未知   阅读:

本文转自【科技日报】;

黄色的机身、厚厚的履带、尖锐的绞吸头……8月19日上午,常泰长江大桥6号主塔墩施工现场,一台外形貌似微型“坦克”的智能履带式绞吸机器人,被吊装着慢慢进入主塔墩沉井内。

大型桥梁沉井作业的难点之一是“盲区”取土。由于水下地形复杂,沉井隔仓形成的盲区又难以视探,以往的吸泥设备,存在取土不均匀,沉井安装倾斜、突然下沉的风险。智能履带式绞吸机器人设计方介绍,他们自主研发的这款目前国内首个大型沉井水下取土的机器人,可以在水下行走,并能通过智能感应系统给沉井下沉的河床区域做“B超”,探明工作环境,将施工效率提升4?6倍,同时减少人力。

破解水下盲区取土难题

在建的常泰长江大桥是长江上首座集高速公路、城际铁路、一级公路“三位一体”的过江通道,于2019年1月9日开建。其中主航道桥为主跨1176米的斜拉桥,超过今年7月1日刚刚开通运营的世界上首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥??沪苏通大桥。

由中铁大桥局施工的6号墩沉井,是国内目前平面尺寸最大的水中沉井,相当于13个篮球场的面积、1.2万辆家用小汽车的重量。

“目前,大型桥梁沉井施工最大的挑战就是盲区取土困难。”中铁大桥局常泰长江大桥项目经理汤忠国说,在6号墩沉井内,众多钢梁组合成一张蜘蛛网状的隔仓,将沉井分隔成一个个空洞洞的井孔,这张“蜘蛛网”下的河床区域就是沉井施工的“盲区”。

“沉井下沉时,隔仓的仓底会遭遇泥土的阻力,下沉越深,阻力越大。而此次沉井的最大入土深度达48米,其中黏土层总厚度达21米,相对坚硬,这意味着阻力更大。以往的吸泥设备,有吸泥不均匀、取土量难以控制的问题,这可能存在沉井局部倾斜或者突然下沉的风险,会对沉井结构、沉井内的设备和施工人员造成威胁。”汤忠国介绍。

6号墩沉井的盲区占沉井平面总面积的45%,如何在这么大的水域看清沉井的取土情况,让沉井安全着床?一年半前,汤忠国团队开始设计智能履带式绞吸机器人。

为大桥沉井水下环境做“B超”,工作效率提高4?6倍

在施工现场,汤忠国介绍,他们为机器人设计了水下走行系统、水下智能感应系统、水下液压电气系统、自动绞吸排渣系统和岸上的操作控制系统,相当于一边给沉井的水下作业环境做“B超”,一边施工。

“每个井孔的水下地形有高低起伏,机器人处理完井孔中的泥土后,利用水下声呐传感和摄像设备,辨别盲区位置,并将感应信号传到地面。工作人员设定吸泥深度等数据,通过调节液压机械臂的角度,清理盲区泥土。这样一来可以确保均匀取土,二来保护沉井的井壁不被破坏。”汤忠国说。

挖土后,机器人还会将泥土和残渣吸到江面上运走。汤忠国说:“传统吸泥设备每小时吸土约40立方米,但智能履带式绞吸机器人可以吸土200立方米左右,工作效率提高4?6倍。”

水下地质环境复杂,取土中,万一用力过猛,可能遭遇“没顶之灾”。对此,汤忠国团队还给机器人设计了“自救”功能,“取土中,系统一旦监测到沉井下沉速度超过一定范围,会自动预警,迅速将机器人拉上来”。

基于这样的智能控制,吸土过程也将大大节省人力,汤忠国算过一笔账,采用传统吸泥设备,大约需要6人作业,但现在只需1人便可操作该机器人。“根据目前的施工进度,预计明年春节左右,沉井将下沉到设计位置。”

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