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中建二局:閑置盾構機再制造,造出產(chǎn)業(yè)新“藍海”

 

工人在中國建筑第二工程局有限公司盾構基地維修盾構機刀盤。圖為盾構基地再制造的盾構機。受訪單位供圖

近日,中國建筑第二工程局有限公司(以下簡稱“中建二局”)盾構基地開足馬力趕訂單。科技日報記者在位于江蘇常州溧陽市的中建二局盾構基地看到,高達22米的龍門吊高懸,直徑7米的盾構機立于其下,工程師們正緊鑼密鼓進行最后一輪檢測。

“今天這臺盾構機必須出廠,為后續(xù)直徑12米的大盾構改造騰出工位。”中建二局盾構基地負責人魏軍說,“目前訂單已經(jīng)談妥五六臺,全年的生產(chǎn)目標肯定都能實現(xiàn)。”

在國內(nèi)大型基建工程逐漸飽和之際,中建二局的訂單卻能“逆勢”增長,關鍵在于找準了盾構產(chǎn)業(yè)突破口——閑置盾構機再制造。中建二局依靠科技創(chuàng)新實現(xiàn)智能升級,拼上了盾構產(chǎn)業(yè)的“最后一塊拼圖”。先進的工程再設計和再制造技術,讓老舊或低效能的盾構機煥發(fā)新生。

打造“超級工坊”

當前,我國建筑工程市場正從增量時代進入存量時代,盾構機的需求量亦呈現(xiàn)縮減態(tài)勢。數(shù)據(jù)顯示,截至2021年,我國盾構機數(shù)量已超4000臺,而每年新機需求量約700臺。

近年來,各地業(yè)主陸續(xù)推出盾構設備準入制度,要求掘進超出一定里程和出廠超過一定年限的盾構設備,須進行必要升級改造方可繼續(xù)使用。

盾構機作為“工程機械之王”,技術壁壘極高。施工企業(yè)受制于設備制造商,往往選擇采用成本更高的新機。據(jù)保守估計,目前,國內(nèi)閑置、待升級或擴徑改造后可投入應用的盾構機超1500臺。

如何破局?2022年,中建二局在落實國資委科技創(chuàng)新“頭號工程”戰(zhàn)略部署中,以盾構機再制造為抓手,補齊施工企業(yè)現(xiàn)有盾構機再制造設計、再加工鏈條,開拓“盾構+”業(yè)務,為盤活施工企業(yè)現(xiàn)有盾構機資源尋得一片降本增效的“藍海”。

溧陽市占地100余畝的盾構基地,正是“藍海”中的“試驗田”。在這里,盾構車間、維修再制造設備、遠程運維控制中心及高技能人才一應俱全,基地可同時滿足8—10臺盾構機再制造及維修任務,儼然一座盾構機的“超級工坊”。盾構基地盡量做到輕資產(chǎn)管理,但這并不妨礙其專業(yè)性,廠房可滿足直徑長達18米的盾構機的組裝調(diào)試。

盾構基地的核心競爭力,既在于盾構機再設計與制造的技術能力,也在于其成本控制能力。

在盾構機的再制造與運維過程中,運費昂貴。魏軍給記者算了一筆賬:一臺在東北作業(yè)的盾構機,如果運輸?shù)絻?nèi)陸運維,僅運費就要百萬元。而將盾構基地設置在位于長三角的常州,既有廉價海運支撐,又能在200公里范圍內(nèi)輻射南京、寧波等15個城市,運費相對便宜。

實現(xiàn)“大小百變”

盾構機是典型的非標準設計特殊產(chǎn)品,需要根據(jù)工程地質(zhì)需求量身定制。而且,一臺盾構機的零部件多達上萬個,要讓盾構機實現(xiàn)“大小百變”絕非易事,核心在于改造方具備再設計、再制造的能力。

目前,我國的盾構尺寸劃分為3—4米級、6米級、8米級、10米以上級,中建二局對盾構機進行再制造,可根據(jù)其主驅(qū)動的推力限制,在1米左右范圍內(nèi)進行“大改小”“小改大”。

在盾構基地廠房內(nèi),記者看到,一臺高達數(shù)米的盾構機臥伏在地,十多位技術人員沿著刀盤、管筒、拖車等部件分布在30多米長的生產(chǎn)線上,各司其職,進行改裝作業(yè)。

“不要小看1米范圍的變化,哪怕只是改動0.1米,盾構機的受力結構都將大有不同。”魏軍告訴記者,油缸的分布、管片拼裝的受力調(diào)整、盾構刀具的匹配,都需要再設計與驗證。

核心裝備的再制造能力是中建二局開展業(yè)務的底氣。在盾構基地的遠程運維控制中心,墻面大屏上顯示著中建二局所有在建項目的實時情況。“看,1小時的進度達1.8米!這臺在廣州白云機場城際項目掘進的盾構機,正是由業(yè)主的‘1189號’改造而來。”魏軍說。

“1189號”盾構機直徑13.46米、整機長度約133米、總重量約3200噸,在盾構機家族中堪稱“巨無霸”。經(jīng)過天目山隧道項目的使用及長期存放,盾構機性能下降。為“變廢為寶”、繼續(xù)投用,受業(yè)主委托,中建二局對盾構機進行“小改大”擴容升級。

“我們新制盾體結構,讓直徑擴大0.85米;維修并使用原盾構機的主驅(qū)動、人倉、鉸接油缸、推進油缸、SAMSON系統(tǒng)等盾體內(nèi)所有元器件,并根據(jù)新盾體結構重新排布,降低改造成本。”魏軍說,本著物盡其用的理念,再制造讓閑置盾構機華麗變身。

建廠不到3年,中建二局盾構基地目前已完成20余臺盾構機的再制造。僅2024年,就完成3臺盾構機變徑改造、2臺雙螺旋機升級改造和4臺盾構機整機維修,總合同金額達3000余萬元。

插上“智能翅膀”

要讓再制造盾構機的性能達到或超過新機,需要實施系統(tǒng)性技術升級:要將控制系統(tǒng)由總線式改為分布式,同時改造泡沫單管單泵,并將管片吊機由單梁改為雙梁、新增五小項系統(tǒng)等,還要更新智能裝備,實現(xiàn)智能化升級。

“這臺盾構滾刀智能換刀機器人有7個自由度,具備刀具磨損自動化監(jiān)測、刀具搬運、新刀具安裝等功能,能實現(xiàn)毫米級定位,確保每次換刀都準確無誤。”中建二局智能裝備研究所所長孫風伯告訴記者,去年12月18日,中建二局自主研發(fā)的國內(nèi)首臺(套)工業(yè)級盾構換刀機器人一下線,便在廣州白云機場城際項目上大展身手。

盾構換刀機器人不僅將換刀時間縮短至原來的三分之一,更重要的是減少了對人力的依賴,降低了作業(yè)風險,為城市地下空間開發(fā)提供了有力技術支持。

廣東東莞地鐵2號線三期工程是中建二局參建的軌道交通工程。這里地表河網(wǎng)密布,水量豐沛,穿越富水地質(zhì)時,傳統(tǒng)單螺旋土壓平衡盾構機易引發(fā)噴涌、地面沉降等風險。

為破解這一難題,中建二局采用模塊化設計理念,對單螺旋土壓平衡盾構機進行雙螺旋改造升級,并對筒體、螺桿、液壓及電氣控制系統(tǒng)等裝置進行適配性改造設計。在雙螺旋機及其PID算法技術的加持下,盾構機可以有效控制二級螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速、方向,增加土塞阻力,提升連續(xù)穩(wěn)定出渣能力,實現(xiàn)土壓平衡目的。

目前,中建二局與上海大學成立了盾構產(chǎn)學研合作基地,在強化盾構擴徑及刀盤改造等業(yè)務的同時,搭建盾構掘進施工管控“智慧大腦”系統(tǒng),積極攻關智能駕駛等新技術,為盾構機插上“智能翅膀”,將盾構機再制造推廣應用到礦山、能源、水利等更多領域。

[責任編輯:潘旺旺]
標簽: 產(chǎn)業(yè)   制造   藍海