焊接人员操作焊接机器人进行管线焊接                                 ■记者 刘偶/摄

        近日，随着第1825节混凝土管精准对接就位，双线全长4.2公里的南水北调配套工程大兴支线13标段实现全线贯通。北京建工城乡集团金河水务集团项目经理宋国雨介绍，大兴支线工程主要连通南干渠与河北廊涿干渠，使北京与河北的南水北调水互联互通。大兴支线13标段与规划北京新机场水厂连接，为新机场临空经济示范区提供双水源通道，也为北京市增加一条南水北调中线水进京通道。目前，工程正在进行顶管内穿钢管安装施工，预计5月底管线即可安装完毕。

         提升施工质量引入焊接机器人

        大兴支线工程位于北京市大兴区及河北固安县，工程全长约46公里，该工程主要连通南干渠与河北廊涿干渠，使北京与河北的南水北调水互联互通。其中第13标段位于北京大兴国际机场北侧，紧邻大兴机场高速公路，顶管全长2公里左右，双线布置，共计1825节混凝土管，内穿钢管与顶管同心布置。“由于钢管直径仅1.8米，外加内壁涂有光滑的防腐涂层，施工人员不但全程要弯腰作业，同时还要打开双腿，屈膝半蹲，让两只脚稳稳置于管内壁，时刻保持平衡，整体施工难度非常大。”宋国雨介绍说。 

        顶管内穿钢管位于地下20米深、单线长达2.1公里的施工现场，漆黑的管线中，只有焊接机器人的电弧光和操作人员头顶的探照灯，为现场带来一丝光亮。据了解，为提升焊接施工效率和质量，项目部特别投入40万元，引进了4台焊接机器人。

         机器人展现高水平鱼鳞焊

        效率提升50%、精度提升50%、成本降低30%。项目技术负责人王梓任介绍，一般情况下，管道的对接焊缝通常采用手工电弧焊，难免存在精度与效率低等问题。“为此，我们这次结合项目实际情况，专门引进了适合内穿钢管的轨道焊接机器人。”

        记者在现场看到，隧洞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，像钢管一圈5.6米的焊缝，如果用两名人工通常需要8小时的时间，而现在通过焊接机器人，仅需6小时就能完工。焊接施工效率和施工质量也有明显提高。

        除了焊接效率得到大幅提升，焊接机器人在焊接精度上，也展现出超高水平，过去通常只在教科书中看到的焊接最高水平——鱼鳞焊，在这里成为标准工艺。王梓任说，鱼鳞焊是通过焊接人员左右小幅度摇摆焊钳，使焊芯均匀熔化在焊接位置，由此焊锡最终会一层压一层，犹如鱼鳞一般，因此被称之为鱼鳞焊。“一般会鱼鳞焊的操作人员都是有着10年左右的资深焊工，通常这类人员本就凤毛麟角，而且鱼鳞焊通常又多应用于平焊当中，而我们项目，钢管焊接涉及平焊、立焊、仰焊多种姿势，如果用人工，根本不可能完成如此高质量的焊接。”王梓任告诉记者，通过焊接机器人，项目焊接管线在焊缝宽度、余高及平整度等指标均有提升。

         自主研发管道运输装置

        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顶管内穿入直径大体相当的输水钢管。而这看似简单的钢管穿入环节，在实际施工中，钢管与顶管之间距离仅有40厘米空隙，而且每节钢管长6米，重达4吨，因此移动安装难度非常大。

        王梓任介绍，目前针对顶管内穿钢管的台车类运输设备虽多，但针对曲线隧洞，业内还没有相关设备可以达到运输灵活性、安装便利性及成本廉价性等特点。为此，项目团队专门研发了一种用于曲线隧洞内钢管快速运调装置，目前已经申请发明专利。

        记者在现场看到，新研发的钢管运调装置共分为运输平台、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，通过蓄电池作为动力，即可实现钢管在隧洞内的快速移动及转向。据介绍，该运调装置不仅能够满足钢管在洞内的运输，还可解决钢管在狭小空间内的快速定位。