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航天领域“跳楼机”竣工验收 亦庄智造助力国家大科学装置搭建

  本报讯(融媒体中心孙艳平)2秒弹射到40米高空再2秒回落地面如何实现?这便是4秒电磁弹射微重力实验装置,被喻为航天领域“跳楼机”,坐落于中国科学院北京新技术基地内,作为国家大科学装置,是亚洲首个、世界第二个。这个项目正是由北京经开区企业——中建二局安装工程有限公司(简称安装公司)所承建。近日,该项目竣工验收,正式进入核心实验装置安装阶段。

  据介绍,这项高精尖项目的建筑高度只有40米,占地面积仅136平方米,总用钢量不足千吨。“136平方米约等于三室两厅,干了十几年工程,没见过这么小的。”安装公司项目经理李长龙说。平地竖起一座高塔,看似容易,实际上项目“麻雀虽小,五脏俱全”。由于该实验装置通过电机全程控制加速度过程,以“4秒钟弹射到40米高空再落回地面”的方式产生微重力和超重环境,来模拟微重力、月球重力、火星重力等运动模式,为航天大规模空间科学项目提供地基短时微重力实验服务。因此,为实现微重力环境,发射装置需被包裹在两层六边形钢结构中,其中内塔钢结构用于连接电机设备,而外塔钢结构则用来提升整体装置的稳定性。随之而来的,是2毫米的精度要求,如何克服钢结构安装环节的施工难度成为安装公司面临的一大挑战。

  面对如此“小”的项目,李长龙等人即使拥有丰富的钢结构项目施工经验,也还是犯了难。“施工技术与质量标准要求极高,‘零焊接’‘全螺栓’都让常规施工方法和工艺难以保证。”李长龙说。在该项目的钢结构安装过程中,一千多根构件组合成的空间几何体,以及近千块连接板的平面度、平行度、垂直度、正对距离误差不能超过2毫米,这仅相当于一个一元硬币的厚度。而且,构件、连接板的数量之多更为施工带来压力。

  如何控制误差?李长龙先带领团队利用BIM技术,构建4秒落塔可视化三维模型,模拟钢结构安装的全过程,有效解决了钢结构安装精度及变形控制的难题。同时,为保证整个钢结构体系的分毫不差,所有现场安装全部采用螺栓与法兰盘栓接形式,仅拇指粗细的高强螺栓就用了1.6万余个。此外,考虑到安装时的紧密性,安装公司还特别制作了0.5毫米和1毫米两种垫片,在钢结构两端各留出2毫米的空间,确保钢结构之间能以最小的空隙塞到一起,再用螺栓和垫片对缝隙进行填充……

  在新技术与传统施工工艺的协同配合下,安装公司完成4秒电磁弹射微重力实验装置的构建。在整体安装时,技术团队投用专业的测量设备逐层测量、逐层纠偏,每连接一根钢结构都需要对位置进行重新校核。李长龙说:“整个钢结构安装完成后,我们还用传统的线坠儿方式来检验,在顶部拉出8根0.5毫米的钢丝绳,尾部绑上铅坠,确保自上而下自然垂落,根据结构与钢丝绳的位置进行最后的修正。”经过多点间距离校准+三同心校准+铅锤定点双控的综合精度测量监控,安装公司终于把安装精度控制在2毫米以内。

  近年来,以安装公司为代表的“亦庄智造”在越来越多重大项目中显露身影。“继‘中国天眼’FAST之后,我们再次助力国家大科学装置成功实现预期目标,该项目的建设经验,也将为后续国内千米落井装置的关键技术验证项目提供重要技术支持和施工保障。”安装公司有关负责人表示。


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