從造樓機到筑塔機——“基建狂魔”不斷挑戰(zhàn)“不可能”

2023年08月11日

8月的武漢長江邊，二七濱江國際商務(wù)區(qū)，一棟摩天大樓正在拔節(jié)生長，“頭頂?shù)募t帽子”正是在漢央企中建三局全新一代“空中造樓機”。

90公里之外的鄂州長江邊，燕磯長江大橋南岸主塔長高超百米，身穿藍色“盔甲”的是中交二航局第三代智能筑塔機，令橋塔施工效率提升50%以上。

中國的建造企業(yè)，被外界譽為“基建狂魔”，武漢則是建造業(yè)重鎮(zhèn)。武漢造摩天大樓屢次攀登“中國高度”，武漢造超級大橋不斷刷新“中國跨度”“世界跨度”，在技術(shù)不斷迭代升級的過程中，造樓機、筑塔機、造墩機等重器接連橫空出世，創(chuàng)新者也在不斷攀峰中實現(xiàn)超越。

中建三局最新一代“空中造樓機”。長江日報記者胡冬冬攝

做別人沒做過的事

蓋樓造橋重器全球獨一無二

二七濱江國際商務(wù)區(qū)高樓林立，與隔壁左右的“鄰居”不同，武漢泰康金融中心項目大樓頭頂?shù)摹凹t帽子”格外顯眼。

“‘紅帽子’就是‘空中造樓機’的核心部位，新一代的‘空中造樓機’是在總結(jié)前幾代的實施應(yīng)用經(jīng)驗基礎(chǔ)上，結(jié)合項目自身特點，迭代升級而成。”中建三局總承包公司項目經(jīng)理陳攀說。

科技創(chuàng)新需要不斷克服困難，攀登更高峰，自己跟自己較勁。

初代“造樓機”數(shù)字化水平較低，因此需要較多人力去調(diào)試，自重也大。“最新一代自重500噸，比前幾代減輕一半以上；安裝效率更高，每頂升一層樓耗時僅2小時，現(xiàn)場人員也減少了。”中建三局三公司科創(chuàng)公司總經(jīng)理李勁補充道。

日前，長江日報記者通過施工電梯接駁施工步道登頂“紅帽子”一探究竟。進入“空中造樓機”核心區(qū)域，只見工人行走如履平地，平臺上所有施工物料像“乘電梯”一樣直接升高一層樓。

“僅設(shè)備材料吊裝轉(zhuǎn)運一項，就節(jié)約50%工作量。普通高層施工爬模系統(tǒng)大約7天蓋一層樓，使用‘空中造樓機’只需4到5天，施工效能明顯提升，更安全。”陳攀說。

“空中造樓機”全稱為“超高層建筑智能化施工裝備集成平臺”，在全球首次將大型塔機和安全防護、臨時消防、臨時堆場等施工設(shè)備設(shè)施直接集成于施工平臺上，共用支點，同步頂升，可覆蓋4層半高度，承載力達數(shù)千噸，能抵抗10級以上颶風(fēng)。

業(yè)內(nèi)人士表示，這一裝備是對建筑施工技術(shù)的一次革命性創(chuàng)新，是中國智造的一項重要成果。它突破傳統(tǒng)模式的局限，提高施工效率和質(zhì)量，節(jié)約資源和成本，保障安全和環(huán)保，為建筑施工技術(shù)的發(fā)展開辟了一條新路。

截至目前，全新一代“空中造樓機”已獲得10余項國家專利。“空中造樓機”研發(fā)以來，已在中建三局建造的蘇州國際金融中心、重慶陸海國際中心、海南中心、武漢長江中心等20多個超高層地標大顯身手。

應(yīng)用中交二航局第三代智能筑塔機的燕磯長江大橋。通訊員供圖

鄂州長江邊的燕磯長江大橋南岸主塔，智能筑塔機的藍色“盔甲”在陽光下熠熠生輝，從高空俯瞰，“盔甲”內(nèi)的工人、材料、設(shè)備有了一道安全防護，行走其中不擔(dān)心恐高。

“經(jīng)統(tǒng)計，筑塔機的應(yīng)用使空中作業(yè)人數(shù)減少60%，施工效率提升50%，橋塔建設(shè)速度由每天增長0.8米升至1.3米。”中交二航局現(xiàn)澆橋塔工業(yè)化建造團隊負責(zé)人李拔周介紹，在燕磯長江大橋南岸主塔，一鍵操作，筑塔機一個半小時可爬升6米。

它集模架爬升、混凝土布料、輔助振搗、智能養(yǎng)護、應(yīng)急避險和安全監(jiān)控功能于一體，以流水線方式進行全功能一體化施工。即使遇到大風(fēng)等極端天氣，也能通過架體與模板之間的抗風(fēng)裝置提高整體穩(wěn)定性，工人在百米高空施工作業(yè)如履平地。

“經(jīng)過專家評審，中交二航局自主研發(fā)的智能筑塔機已達國際領(lǐng)先水平。”李拔周說，該裝備的首秀在世界最高海上橋——深中通道伶仃洋大橋，獲得業(yè)主認可的同時，還吸引國內(nèi)大批同行前往觀摩考察。

目前，筑塔機還在不斷升級迭代，并應(yīng)用于一批超級大橋——在建世界最大跨度公鐵兩用斜拉橋常泰長江大橋、長江上最寬跨江橋梁雙柳長江大橋。

研發(fā)模擬試驗做了200多次

400噸龐然大物空中硬剛12級臺風(fēng)

如何讓摩天大樓建設(shè)“又快又好又安全”？

現(xiàn)任中國建筑先進技術(shù)研究院黨總支書記、院長的王開強回憶剛?cè)肼殨r，中建三局總工程師張琨的大膽設(shè)想：“我們要像生產(chǎn)汽車一樣，采用機械化流水作業(yè)建造大樓。500米、800米，甚至1000米，在云層之上，我們的工廠照樣開工！”聽起來“石破天驚”，但最初的4人團隊義無反顧投入研發(fā)。

“空中造樓機”與當(dāng)時行業(yè)主流的液壓爬模系統(tǒng)有著本質(zhì)的區(qū)別。爬模系統(tǒng)最多只能允許兩個工種同步施工，“空中造樓機”在幾百米高空打造寬敞穩(wěn)定的施工平臺，多工種實現(xiàn)交叉作業(yè)。

由于搭載的功能需求多，第一代“空中造樓機”是個2000噸的“大塊頭”。要讓它在空中“靈活爬升”，需要精確的控制系統(tǒng)。

中建三局最新一代“空中造樓機”主控平臺。長江日報記者胡冬冬攝

“普通液壓爬模有四五十個支點，‘空中造樓機’只有四個或六個支點，單個支點承重大，控制其精準同步爬升是最大難題。”首個應(yīng)用該裝備的福州世茂國際中心項目建造總監(jiān)張步月坦言，每次頂升，項目部都“如臨大敵”，各個點位派人盯著設(shè)備上升，確認每個支點數(shù)據(jù)一致，“大塊頭”平穩(wěn)無傾。

10多年時間，王開強帶領(lǐng)研發(fā)團隊進行了上百次的設(shè)計和試驗，如今，通過構(gòu)造創(chuàng)新，突破技術(shù)難題，“空中造樓機”已升級至最新一代，重量僅為初代版本的四分之一，安裝的標準化模塊更多，頂升全自動化監(jiān)測無需人員看守，助力品質(zhì)建造。

一體化智能筑塔機的誕生，同樣源于實際的施工需求。

2019年，建設(shè)深中通道伶仃洋大橋時，建設(shè)工期緊張，海上施工風(fēng)險大。“我們團隊就在思考，有什么裝備能讓海上建橋又快又好又安全？”李拔周說起創(chuàng)新的緣起。

海上常年6級以上大風(fēng)，高空作業(yè)需要穩(wěn)定的平臺，更需要“減人增效”。“將地面上綁扎好的鋼筋部品，直接吊裝到高空拼接，能大大減少高空鋼筋綁扎作業(yè)量，如何實現(xiàn)？橋塔海上施工容易受到含鹽的海水侵蝕，能否在一個平臺內(nèi)形成封閉式的‘工廠化’施工？”

現(xiàn)任中交集團首席總監(jiān)、中交二航局首席科學(xué)家張鴻帶領(lǐng)團隊攻關(guān)，讓鋼筋部品實現(xiàn)工業(yè)化智能建造，同時研制出全球首臺基于“豎向移動工廠”理念的混凝土橋塔工業(yè)化建造裝備——一體化智能筑塔機。

“豎向移動工廠”從下到上形成不同工藝層，完成鋼筋綁扎、模板支撐、混凝土澆筑、自動振搗、混凝土養(yǎng)護等“工廠化”制作。

難題接踵而至，400噸的“龐然大物”附著在橋塔外部，如何保障穩(wěn)定攀升不晃動？項目團隊在位于武漢陽邏的試驗基地進行了200多次模擬試驗。在伶仃洋大橋項目應(yīng)用之前，又在工區(qū)進行實地爬升試驗。

在伶仃洋大橋項目，智能筑塔機首次上馬，這組裝備由4組架體組成，高26.7米，全封閉式鋼結(jié)構(gòu)。橋塔施工到七八十米時，筑塔機第一次在空中遭遇12級臺風(fēng)。“當(dāng)時我和同事們在項目上守到凌晨兩點，臺風(fēng)完全過境后，大家趕緊檢查筑塔機的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)一切正常！大家懸著的心這才落下，標志著我們的研發(fā)應(yīng)用成功。”

中建三局最新一代“空中造樓機”，上層平臺可使用面積更大，進一步提高建設(shè)效率。長江日報記者胡冬冬攝

各地“智造”產(chǎn)業(yè)爭先恐后

武漢研發(fā)更智慧重器一路領(lǐng)跑

國家住建部相關(guān)人士指出，建筑業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，但長期以來存在生產(chǎn)方式粗放、勞動效率不高、建筑品質(zhì)不高、能源資源消耗較大、勞動力日益短缺等問題，迫切需要智能加持，走出一條可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展之路。

創(chuàng)新是第一動力，向創(chuàng)新要生產(chǎn)力。

去年，住建部征集遴選北京市等24個城市開展智能建造試點，作為建筑強市的武漢成功入選。

智能建造，就是要加快建筑業(yè)與先進制造技術(shù)、新一代信息技術(shù)的深度融合，必然催生出智能裝備。

“長三角、珠三角城市在智能建造裝備上發(fā)展迅速，研發(fā)了一批高端裝備和用于建筑施工的智能機器人，可用于建筑抹灰、貼磚、測量、搬運等。”武漢市城建局相關(guān)人士透露，珠三角廣東有家企業(yè)研發(fā)了20多款建筑機器人，并應(yīng)用于智能建造場景。

此外，中部長沙，體現(xiàn)智能建造的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈上下游骨干企業(yè)達400余家。

“武漢在重量級‘重器’研發(fā)應(yīng)用方面可以說一路領(lǐng)跑，但在建筑模型信息化軟件的研發(fā)應(yīng)用、數(shù)字化融合、智能機器人研發(fā)應(yīng)用方面還需補鏈、再使把勁；在‘智造’環(huán)境、政策氛圍方面，還需添把火。”一位業(yè)內(nèi)人士告訴記者。

武漢具有科教優(yōu)勢、央企優(yōu)勢，研發(fā)應(yīng)用型人才聚集，如何將科教人才優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新發(fā)展優(yōu)勢，武漢正在破題。

市城建局有關(guān)負責(zé)人透露，由華中科技大學(xué)牽頭建設(shè)的國家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心，將為智能建造技術(shù)研發(fā)提供創(chuàng)新支撐；同時，中建三局、中交二航局、中鐵大橋局、中鐵十一局、中鐵科工、中鐵大橋院、鐵四院、中信數(shù)智、中南建筑設(shè)計院等在漢央企國企都有創(chuàng)新動力，手握一系列硬核智能建造裝備和成果，領(lǐng)跑行業(yè)。

除“空中造樓機”外，中建三局還研發(fā)大型橋梁造墩機、5G遠程操控塔機等；中南建筑設(shè)計院研發(fā)全國首個建筑工程全生命周期管理平臺，實現(xiàn)建筑“無圖建造”；中信數(shù)智研發(fā)的中信智能建造平臺，入選住建部第一批全國智能建造創(chuàng)新服務(wù)案例和工信部新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展試點示范工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，躋身數(shù)字經(jīng)濟重要引擎“國家第一梯隊”。

伴隨著高鐵飛速發(fā)展，高鐵架橋機不斷升級，中鐵十一局研發(fā)的世界首臺千噸級運架一體機，可以通過激光矩陣傳感系統(tǒng)，掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動行駛等功能，成功應(yīng)用于福廈高鐵跨海大橋施工。中鐵十一局、中鐵科工的高鐵提運架設(shè)備、節(jié)段拼裝架橋機等產(chǎn)品，出口到新加坡、泰國等國，自主研發(fā)的架橋機還在印尼雅萬高鐵、肯尼亞蒙內(nèi)鐵路、中老鐵路等“一帶一路”重大工程上大顯身手。

接下來，武漢將重點培育一批智能建造產(chǎn)業(yè)鏈鏈主企業(yè)，推動建立產(chǎn)學(xué)研科技創(chuàng)新聯(lián)合體，強鏈補鏈，促進上下游協(xié)同、大中小企融通，加快提升建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈現(xiàn)代化水平。

從“制造”到“智造”，武漢建筑業(yè)持續(xù)迭代升級。

根據(jù)今年4月印發(fā)的《武漢市智能建造試點城市建設(shè)實施方案》，到2025年，武漢將初步形成智能建造政策體系、產(chǎn)業(yè)體系、標準體系、評價體系，建立智能建造產(chǎn)業(yè)生態(tài)，形成一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)研發(fā)成果，爭創(chuàng)全國智能建造標桿城市，更多聰明的路、智慧的橋、智能的建筑將從武漢建筑大軍手中誕生。

（責(zé)任編輯：何雯麗）