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用4秒钟弹射到40米高空再落回到地面上是一种什么体验？近日，北京市海淀区一项被喻为航天领域“跳楼机”的高科技实验装置项目钢结构工程竣工验收，正式进入核心试验装置安装阶段。
该“跳楼机”名为4秒电磁弹射微重力实验装置项目，坐落于北京市海淀区中国科学院北京新技术基地内。作为国家大科学装置，它是亚洲首例、世界第二例工程。该装置采用一种类似于炮弹造型的直线电机驱动实验舱体，通过电机全程控制加速度过程，以“2秒弹射到40米高空再2秒回落”的方式来产生微重力和超重环境，最终实现模拟微重力、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。
如此高精尖的项目建筑高度只有40米，占地面积仅136平方米，总用钢量不足千吨。“136平米约等于一个三室两厅，干了十几年工程，没见过这么小的。”中建二局安装公司项目经理李长龙介绍说，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”，为实现微重力环境，发射装置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，而外塔钢结构则是用来控制整体轨道装置的稳定性。
高精尖的国家大科学装置随之而来的是2毫米苛刻的精度要求，施工难度集中在了钢结构安装环节。“施工技术与质量标准要求极高，‘零焊接’、‘全螺栓’方式，让常规施工方法和工艺难以保证。”李长龙说，4秒落塔项目钢结构安装过程与普通钢结构工程有本质上的区别。一千多根构件组合成的空间几何体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，这相当于一个一元硬币厚度。
与此同时，构件、连接板数量繁多给施工带来了更大压力。为将安装误差控制在2毫米内，李长龙带领向团队坚持BIM技术先行，构建4秒落塔可视化三维模型，对钢结构安装全过程模拟，实现可视化施工，避免与其他专业的冲突与碰撞，有效解决了钢结构安装精度及变形控制这一难点问题。
为了保证整个钢结构体系的分毫不差，所有钢结构的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。“栓接相比焊接有可调整的空间，人工作业很难保证一次成型，过程中需要不断地调整钢结构位置，才能确保万无一失”，李长龙表示。
考虑到安装时的紧密性，该项目特别制作了0.5毫米和1毫米两种垫片，并在钢结构两端各留出2毫米的空间，确保钢结构之间能够以最小的空隙塞到一起，再用螺栓和垫片对缝隙进行填充。项目按照对称安装的方式，坚持“先纵再横最后斜”的原则，对每一层钢结构进行安装，确保安装时塔体的变形最小，便于后期调整。
传统施工工艺和现代新技术相结合是项目施工的最大亮点。在整体安装时，专业的测量设备全面投用，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；另外，该项目还用了传统的线坠儿方式。“整个钢结构安装完成后，我们在顶部拉出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。”李长龙说，采用“多点间距离校准”+“三同心校准”+铅锤定点双控进行了精度测量监控，项目成功把安装精度控制在2mm以内。
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，这也是继“中国天眼”FAST之后，中建二局安装公司再次助力国家大科学装置成功实现预期目标。下一阶段，项目团队将继续与各方密切配合，高效解决工程中出现的各类问题，努力把4秒落塔项目打造成为“中国第一、世界领先”的微重力实验设施。 |
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发表于 2022-11-26 16:02:33