“与我们平时看到的盾构机有所不同，它有多种掘进模式，可以将钻爆与隧道掘进有效结合起来。”5月9日，在中国中铁工业高端装备制造基地，“走进新国企·向新而行 智造未来”融媒体采访团成员被这个直径4.5米长的 “大家伙”所震撼。
展现在记者面前的，是由清华大学、中国中铁工业旗下中铁科工联合研制，具有突破性原创性技术的掘爆机 （以下简称BBM）试验装备，目前已完成了空心刀盘掘进、超前预裂处理后空心刀盘掘进和全断面刀盘掘进三种工况下的掘进试验。
大国重器再添新成员
盾构机，全称为全断面隧道掘进机，是集机、电、信息、人工智能等技术于一身的 “工程机械之王”。
谁能想象，20多年前，我们还没有自己的盾构机，如今，国产盾构机已占全球市场近七成。其中，TBM（隧道掘进机）埋深可达几百米甚至上千米，适用于大埋深、长距离、岩石强度高等施工条件，对设备的可靠性、适应性、耐久性和安全性都提出了更高要求。
那么，为何要在隧道掘进方式上增加钻爆功能呢？ “我国长大隧道采用TBM施工时，容易遭遇岩爆、破碎带、软岩大变形等复杂地质，出现设备卡机、工期延误等问题。”中铁科工集团总工程师盛宝安告诉记者，掘爆机则可以同时发挥TBM设备安全高效和钻爆法施工灵活的特性。
比如，当TBM遇到不良地质卡机时，能够快速通过空心刀盘为超前处理提供通道，解决了通常采用迂回绕道的问题；TBM与钻爆法因岩制宜多种搭配，在硬岩地层，特别是高岩爆、大变形等复杂地层还可以超前释放应力；围岩良好情况下，中心岩块可生产骨料，实现就地取材再利用，降低工程投资，实现绿色建造。
“经过多次试验，结果初步表明，在超硬岩地质条件下，经过超前预裂处理，空心刀盘掘进效率可提升30%。”在盛宝安看来，掘爆机是高端化、智能化、绿色化的新一代掘进机，研制成功后将实现隧道掘进领域新突破，尤其是在国家提出大规模设备更新的背景下更具有重要意义。
据了解，项目进展顺利，已进入最后阶段，将于5月底进行验收。中国中铁高级专家李建斌介绍，掘爆机具有广泛应用价值和推广前景，未来有望应用于大型水利水电工程、矿山以及公路、铁路等建设领域，创造世界领先的中国技术和装备，为大国重器再添新成员。
智能化装备全面开花
扫描提取焊接工件位置信息、根据工件图纸生成隔板焊接程序、利用点激光传感器对焊缝起始点进行精准定位……在智能焊接工艺实验室，由中铁科工集团研制的智能焊接机器人大展身手，不到5秒就完成了一系列操作演示。
“在整体结构上，智能焊接机器人采用的是龙门+双倒挂六轴机器人形式，主要由视觉系统、外围系统、机器人系统、焊接管理系统组成，适用于钢桥梁生产中的焊接环节。”中铁科工集团规划设计研究总院副院长李维玲向记者介绍，它有效解决了现有自动化焊接方案需频繁换产、吊装对位、频繁人工示教或离线编程，实现了较高的焊接效率和焊接质量。
目前，该款智能机器人已成功运用到中铁九桥、中铁贵州公建等单位正在建设的澳凼大桥、牂牁江大桥等施工现场，大幅提高施工效率的同时，降低了制造成本。
数据显示，智能焊接机器人每天平均工作时间超过8小时，单台设备可减少3名工人的人力成本，节省人工示教机器人焊前准备时间超过70%，整体焊接效率相比人工焊接作业提高1倍以上。焊缝外观一次合格率达到了98.5%以上，比人工焊接提高了约15%。
“机器人的应用，就是让钢结构制造全机器人化，让机械设备制造全系统化，覆盖下料、组装、焊接、涂装、仓储物流等多环节。”研发人员杨乐介绍，传统的建筑钢结构表面处理需要频繁人工示教，喷涂质量低，易出错环节多，对设备操作人员素质和技能要求都比较高。为此，中铁科工研制出钢桥梁智能喷涂机器人后，大大提高了智能化水平和生产效率，降低了企业生产成本。
从 “鹏来号”多场景智能铺轨机组、 “赤沙号”国内首台建筑构件装配机器人，到 “雄安号”世界首创绿色装配式U盾架管机，再到如今的智能焊接、喷涂机器人，中铁科工集团攻关共性技术 “卡脖子”关键技术、前瞻性技术，聚力打造轻量化、信息化、智能化的装备。
这是中铁科工在特种工程装备领域的创新尝试，也是中国制造向中国智造、中国创造转变的未来趋势之一。(记者 霍悦)
转自：中国工业报
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