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科技日报|能做“B超”能自救 智能绞吸机器人可在水下“盲区”取土

：原题为_科技日报|能做“B超”能自救 智能绞吸机器人可在水下“盲区”取土。
能做“B超” 能自救
智能绞吸机器人可在水下“盲区”取土
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 。
【科技日报|能做“B超”能自救 智能绞吸机器人可在水下“盲区”取土】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 。 ”
本报采访人员 金 凤


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