质量、效率、环保三丰收！天津地铁11号线巧“手”铸造智慧管片

天津地铁11号线管片厂车间内，一台机器人正挥舞着灵动的手臂，圆圆的手掌有节奏地“抚摸”着混凝土，留下一片光滑亮洁。“这是我们研发的国内首台地铁管片收面机器人，有了它，施工效率和质量都有了极大提升。”一航局天津地铁11号线10标段管片厂副经理席睿说道。

天津地铁11号线一期工程是中国交建投资规模最大的地铁PPP项目，也是在华北地区实施的第一条整线式地铁项目。一航局承建的天津地铁11号线10标段管片厂，承担着全线23695环地铁管片的施工任务。“管片是地铁隧道的屏障，每6片弧形管片可拼成1个环，起到隧道成形、挡土止水、防止坍塌等作用。”席睿介绍道。

管片生产需先绑扎钢筋笼，再浇筑混凝土，并经养护成型，尤为关键的一步是管片收面。所谓收面，就是将管片混凝土压实、抹平，既要保证成品强度，又要表面整洁光滑，以减少盾构机磨损，同时还要提升管片安装精度，确保结构稳定和防渗性能。然而，传统管片收面作业由人工进行。由于管片呈一定弧度，人工收面技术难度较大，长时间作业易疲惫，压实度也时有不足，致使管片质量难以把控。

“既然人工作业存在不足，是否可以研发一台全自动施工机器人？”管片厂总工程师武保华的建议得到了大家的一致认可，然而此时国内并无相关经验可参考。结合施工实际，经过“白加黑”的技术攻关后，设计思路逐渐清晰：设计一条灵活自如的机械手臂，装配抹面用的“手掌”，同时将管片收面的质量参数预先录入机器人“大脑”中，机器人就可以按照既定线路、角度、力度进行收面工作。顺着这个思路，技术团队首先选择动作灵活的六轴机械手臂。“6个轴就好比6个关节，可以灵活自如地将手掌精确送到任何一个位置。”师武保华解释道。臂端设置一个圆盘状的手掌，用以压实和磨平，并加装距离、压力等感应器，来调整作业时的角度和力度。机械臂整体倒装在龙门桁架上，可以在桁架上实现纵横双向移动，覆盖全部生产线。

有了灵活的臂膀，还需要一个智慧的大脑，其中关键就在于大量数据的分析积累。武保华介绍，他们在机器人上设置了模具信息识别器。当管片模具到达工位后，机械手臂能够自动识别管片模具的编号、型号，并通过红外位移传感器测量前后挡板距离、模具高度等数字化信息，再和预先输入的技术参数及收面运行轨迹进行对比、计算后，就可以确保机器人按照相应规格管片的技术规范，实现全过程自动收面。研发过程中，技术团队扎根试验区，不停模拟人工收面的情况，从大量的数据中确定了最优的转动参数、行进参数等数据。将这些数据输入到智慧大脑，最终使得收面机器人始终能够以最优路径、最准确的角度、最恰到好处的力度，实现管片收面。

“有了智能机器人，收面时间由原来的每片7分钟减少到4分钟，在管片质量提升的同时，还降低了粉尘、污水、噪声的产生。这是一次质量、效率、环保的三丰收。”5月19日，天津地铁11号线一期工程23695环地铁管片全部生产完成，武保华看着眼前这位“建设功臣”不由赞叹。

责任编辑：牛淋淋