共建“一带一路”倡议提出十年来,共建国家交通互联互通不断取得突破,一系列重大项目相继涌现,位于孟加拉国的帕德玛大桥就是其中的杰出代表。
在孟加拉国帕德玛河上,长达数公里的帕德玛大桥飞架两岸,桥上来往车辆川流不息。而多年前,这里只有空荡荡的河面和岸滩,两岸居民只能依赖舟楫过河。
经过近8年的建设,2022年6月25日,帕德玛大桥通车,彻底结束了孟加拉国南部21个区和首都之间民众摆渡往来的历史。该桥被誉为孟加拉国的“梦想之桥”。
帕德玛大桥全长9.83千米,是一座多功能大桥,是世界最具挑战性的桥梁建造项目之一,也是中国企业承建的最大规模海外桥梁工程。
中铁山桥集团有限公司(以下简称中铁山桥)是帕德玛大桥桥梁钢结构的唯一制造企业。近日,该公司总工程师胡广瑞接受了科技日报记者的采访,讲述了团队为“梦想之桥”造“钢骨”的艰辛历程。
建这座桥就像在棉花上搭积木
记者:请您为我们科普一下,什么是桥梁的钢结构?
胡广瑞:钢结构是大型桥梁的“骨骼”,是桥梁最重要的组成部分。桥梁钢结构具有自重轻、强度高、荷载大、抗震好、施工维护便捷、绿色环保可回收等特点,已成为大跨度桥梁的重要组成部件。
记者:目前,我国桥梁钢结构研制技术处于什么水平?
胡广瑞:我国科研人员在桥梁钢结构材料制造工艺、焊接技术、涂装技术、装备研制等方面做了大量的研发工作。我国钢结构制造技术整体达到国际先进水平,部分技术达到国际领先水平。
最近,中铁山桥建成了钢箱梁和钢桁梁数字化制造生产线,推动了钢桥制造向智能化、信息化、数字化方向发展,不断引领行业技术进步。
记者:建造帕德玛大桥最大的挑战是什么?
胡广瑞:帕德玛大桥地处南亚最大河流——帕德玛河之上,该河河床下是堆积了数千年的淤泥。在这样松软的地层上架桥,犹如在棉花上搭积木,难度非常大。
记者:您觉得设计帕德玛大桥钢结构最大的技术难点是什么?
胡广瑞:帕德玛大桥要被设计成一座大跨度、超厚板、全焊接多功能桥梁,大桥钢结构重量高达13万吨。制造并焊接如此之多的钢结构,需要结合大桥制造的特点并依据技术条款,编制制造方案、参考工艺文件等资料;待方案经过严格评审后,才能进入试制阶段。
那时我们遇到的困难,可以说是前所未有的。我和团队成员需要解决无孔整体节点组装、超厚板焊接、超大3D立体拼装、3200吨整跨转运等技术难题。
记者:这些问题中,您觉得最难“啃”的“硬骨头”是哪个?
胡广瑞:最难的要数超厚板焊接。整座桥钢板厚、熔透焊缝多、焊接空间受限,这些因素叠加在一起,对桥梁杆件制造和焊接变形控制提出了极高的要求。如果桥梁钢板在焊接后发生扭曲变形,后期基本无法对其进行矫正,将严重影响桥梁的稳定性。
帕德玛大桥钢板最厚处达110毫米,工人要焊上20多层,才能完成作业。如果有一道出现缺陷,一整层就需要重新焊。
记者:超厚板焊接难题是如何攻克的?
胡广瑞:为保证全桥13万吨钢结构的焊接制造零瑕疵,我带领项目建设团队成员进行关键技术创新。我们进行了质量控制、自动化焊接研究,瞄准桥梁杆件制造的过程控制,蓄力进行定向式技术攻关。
经过一次次的试验探索,我们团队研发出科学合理的制造工艺,减少了焊接残余应力,提高焊接一次合格率,有效控制杆件变形,保证了优质超厚钢板的出厂率。
记者:您刚刚提到的技术难题中,超大3D立体拼装是什么?它又是如何做到的?
胡广瑞:3D立体拼装有点类似于搭积木,把钢结构一个个拼搭好,再装到桥墩上去。
为了顺利完成超大3D立体拼装,我们首创了“平位翻转倒立位”技术。简单来说,以往安装的都是位置已经固定的钢结构,直接把它们整体码到桥墩上去。而我们想尝试边安装边调换位置,以提高钢结构的安装精度。
2016年8月25日,帕德玛大桥首跨钢桁梁开始进行试拼装。厚板全焊接结构钢桁梁3D立体拼装,这一操作世界罕见。对于此次尝试能否成功,大多数经验丰富的桥梁专家都没底。
当时,我们能做的,就是相信自己的技术,把每一步都做到精益求精。技术团队一次次试验,又一次次重新开始,终于攻克了世界级难题,完成了超大3D立体拼装作业。此后,该桥整跨钢桁梁几何尺寸、拱度、线型经过韩国、孟加拉国监理的严格验收,完全符合欧标和设计要求。
从零起步尝试智能建造
记者:2018年,港珠澳大桥经历了超强台风“山竹”的考验。台风过后,大桥安然无恙,足以证明其坚固性,钢结构在保障桥梁稳固性上功不可没。制造该桥的钢结构有哪些难点呢?
胡广瑞:港珠澳大桥是国内首次大规模使用钢结构的桥梁,其拥有世界最长的钢桥段,钢梁和钢塔的用钢量超过40万吨。为了造出“世界之最”,此桥建设方提出了“大型化、工厂化、标准化、装配化”的建造新理念。该理念对我们来说,几乎是天方夜谭,因为当时国内相关企业根本没有达到此水平的技术与能力。40余万吨体量的工程,要在3年内靠人工高质量完成,难度堪比登天。
记者:这是否也迫使我们开始转向智能制造?
胡广瑞:是的,工程倒逼我们开展了钢桥自动化制造技术研究。当时,行业内基本没有企业尝试过智能建造,我们几乎是从零开始。
历时1年,我们首次将机器人自动化焊接系统引入钢桥制造领域,研发出钢箱梁正交异性钢桥面板板单元自动化、智能化制造关键技术,突破了钢箱梁U形肋与桥面板焊接熔深控制及检测的技术瓶颈,建立了国际领先的钢箱梁板单元制造自动化生产线。
记者:可以说,港珠澳大桥的建设极大地推动了国内桥梁建设技术的创新。
胡广瑞:这点毫无疑问。以我们研发的钢箱梁板单元制造自动化生产线为例,应用该生产线后,减少劳动力约30%、提高生产效率约40%,产品质量稳定性得到大幅提高,实现了由劳动密集型向自动化信息化方向的转变。
记者:港珠澳大桥首段大节段钢箱梁起运当天,您有何感受?
胡广瑞:那天,我手握对讲机,目不转睛地看着长132.6米、重达2815吨的钢箱梁从厂房内被徐徐运出。巨大的钢箱梁在8台液压平板车、896个车轮的共同作用下被成功转运的一刻,我异常兴奋且高度紧张。那一刻,我在想,我们的技术创新或许能在中国造桥史上留下一笔。
让匠心精神代代传
记者:1996年,您从湖南大学力学系工程力学专业毕业后,为什么选择了桥梁制造?
胡广瑞:我的家乡河北滦州市有座钢铁桥,是詹天佑于1894年主持建成的。参与施工的约300名技术工人,成为当时正在筹建的山海关造桥厂(中铁山桥前身)首批职工。该桥是当时华北到东北的交通要道。它在战争中屡遭破坏,又屡被修复,至今依然屹立于滦河之上,被称为“老铁桥”。
中铁山桥百余年的辉煌历史深深感动了我。大学毕业后,我毫不犹豫地选择与钢桥结缘。
记者:中铁山桥是如何为你提供成长平台的?
胡广瑞:进入中铁山桥不久,我就有幸参与到国家级星火计划项目——JQ600型钢箱梁架桥机制造工艺的制定工作中。这是一项国家重大技术装备项目,项目成果获评“九五”国家重点科技攻关计划“优秀科技成果”。
自1999年起,随着国家加大对基础设施建设的投入,中铁山桥业务不断向桥梁建设方面延伸,我也不断被委以重任。到2008年,我先后参与了多个重大桥梁建设项目,从项目技术质量管理副部长、部长,一直成长为项目总工程师。
记者:人才是企业发展的支撑力量。在培养新时代高技能人才上,中铁山桥有哪些经验?
胡广瑞:中铁山桥建立了技师、高级技师、首席技师三个等级技能人才梯次发展培养体系,每个体系都有配套培训课程。同时,它也是发挥传、帮、带作用的一个重要平台,资深技师在其中充当老师的角色,同时将匠心精神传递给年轻一代。迄今为止,中铁山桥有6位职工被授予全国劳动模范称号。
记者:在培养青年科研人员方面,中铁山桥做了哪些工作?
胡广瑞:中铁山桥制定了“人才强基计划”,这是一个有步骤、分阶段的人才培养体系。
具体来说,首先规范人才引进程序,使人才的数量和质量得到保证,从“双一流”院校毕业的本科生、研究生数量占当年引进人才总数的40%。其次,扎实开展青年人才培养工作,为他们解决后顾之忧,确保优秀人才“引进来、留下来”。最后,打通技术人才的晋升通道,构建了“以首席专家为引领,以首席工程师为骨干,以主管工程师为基础,以青年科技拔尖人才为后备”的科技人才管理体系。
记者:对年轻一代工程师,您有什么建议?
胡广瑞:桥梁的价值在于承载,人的价值在于责任担当。培养年轻工程师,除了要教授他们专业知识和技能,更重要的是增强他们的责任感。
一座大桥的任何细节,都影响着人们的安全出行,工程师使命重大。青年工程师们应该珍惜这样的平台,学在一线、干在一线,发扬劳模精神、工匠精神,努力提升自我,不断擦亮中国桥梁的“金色名片”。
记者手记
胡广瑞有着桥梁人的沉稳、冷静、睿智。在采访中,他讲述着参建桥梁的技术创新细节,用平实的语言、清晰的表述,解释不太容易懂的专业术语。
提及港珠澳大桥的钢结构制造,胡广瑞记忆犹新。“那时,我全身心投入到大桥的技术研发中。我们团队研制的机器人自动化焊接系统,直接推动了中国桥梁制造技术的创新。”胡广瑞的自豪感,油然而生。
凭借在桥梁钢结构领域作出的卓越贡献,胡广瑞获评“2015—2016年度十大桥梁人物”称号。颁奖词这样写道:一座桥梁,需要有广博精粹的设计,更需要胡广瑞这种埋头苦干的工匠。攻坚克难,胡广瑞汇聚起的是中铁山桥奋勇前行的力量;行稳致远,胡广瑞书写的是更为壮美的篇章。
胡广瑞说,他这一生就是爱桥、学桥、造桥。十几年来,他把桥梁视作自己的生命。在新征程上,胡广瑞将带领百年桥企的“开路先锋”团队不断追求卓越,向着更高的技术山峰发起挑战。
(科技日报记者 矫阳)