在南水北调河西支线，盾构机下穿永定河完成管片安装                    ■记者 刘偶/摄

        8月14日，在北京市南水北调配套工程河西支线11标段施工现场，十余名施工人员正在进行临建拆除、场地清理等工作。未来，这条山脚下的输水隧道，将为京西多处水厂提供生活用水水源，丰台河西区域及门头沟区居民将喝上南水北调水。

        该标段施工方北京建工城乡集团项目经理李勇表示，经过四年不懈奋战，工程目前已进入最后收尾阶段，整体北京市南水北调配套工程河西支线工程预计明年5月全面竣工。

         优化盾构刀具切削超大鹅卵石

        南水北调西线支线工程全长18.8公里，其中11标段位于西六环永定河沿线，全长3147米，中途下穿道路、管线、桥梁、轻轨等障碍物，是全段唯一下穿永定河河道且曲线段最多的作业标段。

        “相比传统盾构刀盘，我们这次为应对河床大号鹅卵石，特别设计了全新刀盘。”李勇告诉记者。在盾构施工中，刀盘作为盾构机掘进的关键部件，其刀头的布置形式以及刀具形状是否适合当地地质条件，直接影响着盾构机掘进速度。经过前期勘测，在11标段下穿永定河盾构施工中，河床鹅卵石平均直径可达60—80厘米，远大于常规盾构机刀盘40厘米破岩直径设计标准。因此，如何选择适合的刀具，同时设计多大的刀盘开口率以防止刀盘卡死，成为项目部掘进前首先要解决的难题。

        据了解，11标盾构机刀盘直径达3.96米，整体刀盘呈圆形，共安装有切削刀和滚刀两类刀具，其中切削刀主要负责开挖面前方土体切削掘进，滚刀则负责挤压破岩，应对各类岩石。项目人员告诉记者，新刀盘首先增加了滚刀数量，从之前3个滚刀刀头增加到6个，同时滚刀布局也从之前单纯的圆柱式，改变为圆柱式+圆锥式。“此外，由于滚刀是采用挤压破碎方式，为调整出合适的滚刀间间距，我们从50厘米到120厘米，调整了十余次，同时还将刀盘开口率从之前30%扩大到60%，以应对超大块鹅卵石。”李勇说道。

         研发钢管车助力管件运输安装

        与常规盾构机在隧道中仅需铺设混凝土管片不同，在南水北调工程施工中，项目部人员还需要在隧道中放入与隧道直径大体相当的输水钢管。而这看似简单的钢管放入环节，在实际施工中，钢管与隧道之间距离仅有30厘米空隙，而且每节钢管长6米，重达7.2吨，因此移动安装难度非常大。

        项目人员介绍，目前针对钢管台车的运输设备虽然多，但是大多数都是应用于体积小、重量轻，且运输空间相对充足的环境下，而面对如此狭小空间和大体量钢管，业内还没有相关台车装置。为此，项目团队专门研发了隧道内运输各种形状的大型压力钢管车，目前已获得实用新型专利证书。

        记者在现场看到，新研发的钢管运输车共分为运输平台、升降单元、动力单元以及支撑单元等多个硬件系统。在使用时，施工人员仅需把钢管吊装放入运输车平台上，即可实现钢管在隧道内的快速移动。据介绍，该台车不仅能够满足钢管在洞内的运输，还可解决钢管的快速调整安装就位问题，同时还可以通过调整支撑架、支撑臂长度，可以运输不同长度、重量以及管径的钢管。“此外，台车不仅能够满足单节钢管在洞内的运输，也可以由两台相同台车同时配合使用，进行长尺寸、大重量管件的运输安装。”李勇补充道。

         应用机器人焊接准确度实现100%

        效率提升30%、精度提升10%、成本降低20%......在施工中，项目部自主研发的焊接机器人也实现了南水北调输水钢管焊接技术新突破。一般情况下，管道的对接焊缝通常采用人工手弧焊，难免存在精度与效率较低等问题。“为此，我们这次结合项目实际情况，专门研发了适合环形管道的焊接机器人。”施工人员表示。

        记者在现场看到，项目部最新研发的隧道内钢管自动焊接装置，包括焊接平台、转动电机、滑动导轨、移动导轨、移动步进电机、移动轨、滑动步进电机、伸缩杆、焊枪和焊枪管等多个单元。在焊接时，施工人员仅需打开焊枪开关、调整好相关参数，焊接台就会按照由滑动组件构成的环形轨道滑动至钢管端部的待焊接区域，而移动组件能够跟随焊接台调整位置，方便焊接。施工人员告诉记者，同样一条长8米的焊缝，如果用人工通常需要一天的时间，而现在通过焊接机器人，仅需半天时间就能完工，效率得到了大幅提升，同时焊接一次合格率也达到100%。