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致力打造软岩隧道机械化施工“旗舰”

——二公司郑万高铁保康隧道施工纪实

 作者:周广宽 刘明川 王长亮 景礼红          浏览次数:  时间:2018-12-05 09:39:23  【字体:

当高铁成为一张享誉世界的中国名片之后,高铁建设者的探索、进取却始终在路上。在激战正酣的郑万高铁工地,一支来自二公司的施工团队,秉承“把郑万高铁建设成为‘绿色环保工地、人文平安工地、物流追溯工地、机械装备工地、数字信息工地’”的建设理念,真抓实干、科学施工,奋力把保康隧道打造成高铁软岩隧道机械化施工的“旗舰”。

高起点定位 难点变亮点

2016年底,经过激烈的市场竞争,中铁十二局集团中标了郑万高铁第7标段建设任务。湖北襄阳多山,沟壑纵横、地势起伏的保康县更是襄阳第一山区县。第7标段从此而过,很显然,建设者们面临的困难和考验可想而知。

正可谓:打虎武松上,击波张顺迎。实力超群、兵多将广的中铁十二局集团,把其中为目前全国最长的大断面软岩隧道——全长14574米的保康隧道交给曾经在陕西西康高速公路秦岭终南山隧道和山西长平高速公路虹梯关隧道施工中两创世界隧道施工高产纪录的二公司承担,一场注定不平凡的攻坚之战随即打响。

把郑万高铁建成全国高铁智能化施工管理的“培育”基地。“以机械化、信息化与标准化管理深度融合,为国内高铁智能化建造开先河、树样板。”这是业主为全线参建单位提出的总体要求。

抓好标准线、高压线、风景线“三线建设”,掀起重点突破、全面开花,持续推进“三大战役”,打造绿色、人文、物流、智能、数字“五个工地”,高品位建设好第7标段。这是中铁十二局集团郑万高铁指挥部向业主及社会做出的庄严承诺。

据此,二公司项目部快速就位后,紧紧抓住“高起点落实”不撒手,干就干一流、争就争第一,用雷厉风行的实干书写“隧道施工劲旅”的新篇章。

保康隧道采用“2横洞1斜井加2平导”的辅助坑道模式实行“长隧短打”,但一进场他们就遭遇到了“五无”的困境。

地无三尺平没场地。他们在认真踏勘现场后,迅速拿出整体推进方案:1号横洞“吊”在半山腰上,如果按常规出牌,施工便道与乡村小道相接,便道从山底要绕5个弯才能到洞口,不仅坡度大、距离长、雨雪天行车风险高,而且拉钢材等长大材料的车辆也无法直接进入现场、需要二次倒运才行,另外还得开辟满足条件的施工场地。他们果断决断,选择在洞口一侧的桂河边上砌一堵10多米高的挡墙,利用洞口刷坡的弃土弃渣填筑场地、同时在桂河上架设一座钢结构便桥与河对面几百米远的省级公路连接,一番激战,一个与外界物流畅通的现代化工区建成了;2号横洞口与正在建设中的保神高速公路相距只4米、而斜井口更是紧贴在省级公路边上,两处都无场地可用。他们在征得业主、设计单位同意后,将2号横洞口平移几百米,与湖北省交通厅、公路局协商、把“C”字型省级公路取直,最终得以找到了可供施工和工区建设的场所;隧道出口平导虽然场地较大,但由于在一个顺层岩堆体上、清理现场时一挖便塌,他们强化防护措施,一口气打了10余根抗滑桩锚固山体,混凝土拌合站、工地值班室等临时建筑拔地而起。

山大沟深找不到路。他们在科学规划后,或逢山凿路、遇水架桥,或拓宽硬化乡村道路、羊肠小道,披荆斩棘、爬坡过坎, 8条能抵御较大山洪冲击、能承载大型机械设备和车辆重压的胜似省级公路的施工便道直抵洞口和弃渣场,确保了进出车辆的四季畅通无阻。

远离乡镇没高压电。他们一方面不等不靠自己组织队伍翻山越岭从几十里外的变电站架设线路引入高压电;另一方面积极与地方政府、相关单位、附近村庄沟通,在高压电未通之前先接入农用电应急。短短10余天时间所有施工现场都亮起了夜战的灯光。

无人烟处没水吃用。他们请来当地经常进山采药、熟悉山上情况的老农领路,想方设法架设几路水管,把甘甜的山泉水及时引到工地,及时满足了生产、生活所需。

原始林带没有通讯。他们出机械设备、出百利棋牌物力,主动配合地方政府和有关单位路地共建“通网百利棋牌”,在相对较短的时间内接通了通讯信号,使施工现场这一原本的“孤岛”与信息社会亲密对接。

在解决“五无”难题的同时,二公司项目部本着“临建百利棋牌按主体百利棋牌标准对待”的原则,高品位完成了办公区、生活区、百利棋牌试验室、混凝土拌合站、钢结构加工厂的建设,特别是他们按照《铁路建设项目百利棋牌试验室管理标准及实施意见》要求建成的百利棋牌试验室,不仅配备了国内先进的专业设备和仪器,而且安装了信息管理系统,所有检测数据实现了自动采集、实时上传,业主和监理及项目部均可通过后台终端实时全过程监控,确保了检测数据的准确性和真实性,实现了对混凝土实体质量的有效把控,被树为全线典型。

第一家跑步进场、第一家完成部临建百利棋牌、第一家建成的百利棋牌试验室并通过验收、第一家横洞施工并迅速形成规模化施工能力,等等。到2017年上半年,原本困难重重的保康隧道亮点频出、崭露头角:武九公司郑万高铁兴山指挥部指挥长王毅东来了,带领郑万高铁襄阳段参加单位的项目经理、总百利棋牌师,到二公司项目部观摩百利棋牌试验室;安九铁路公司、怀邵衡铁路有限责任公司一行60名管理人员来了,到保康隧道2号横洞、钢结构加工厂,参观隧道信息化、机械化施工现场。

在建设单位现场办公总结会上,武九客专湖北公司总经理王志坚更是对二公司项目部开工以来的各项工作给予高度评价。称赞他们起点高、决心大、行动坚决,打赢了上半场。

大手笔投入 疑问成惊喜

走进二公司保康隧道施工现场,给人影响最深刻的是由先进设备组成的大断面软岩隧道机械化流水生产线,它将隧道掌子面变成了现代化“工厂”,机械按工序“加工”产品,摒弃了以往的“人海战术”。今年3月11日,央视cctv4《中国舆论场》主持人曾经这样描述说:“这是目前国内施工难度最大、安全风险最高的在建高速铁路,同时也是一条标准最高、管理理念最新的铁路。”

隧道机械化施工是国际主流方向,也是国内建筑行业高质量发展的必经之路。大势所趋,势在必行。施工中,二公司项目部紧紧依托企业的大手笔投入和集团公司指挥部的强势支持,优化组合形成了目前国内最为先进的大断面软岩隧道机械化施工生产线,在没有成型经验可借鉴的情况下,他们大胆试、大胆闯,不断摸索、不断进步、不断前行。

保康隧道位于神龙架荆山山脉北段,最大埋深504米,以页岩夹砂岩为主,隧道穿越6条断层,节理裂隙发育,地下水发育,地质条件极为复杂,是全线的“重中之重、难中之难”。

实行大断面软岩隧道机械化流水作业,二公司项目部的最终目的就是让全电脑三臂凿岩台车、湿喷机械手、多功能钻机,辅助钢拱架拼装台车、自行式仰拱栈桥、移动式混凝土养生台架、防水板铺设台车、衬砌台车、水沟电缆槽一体机等一系列先进设备在施工中能够充分发挥出它们应有的作用。

这又谈何容易!搞过隧道施工的人都知道,软弱围岩掘进,通常情况下都是执行的铁路总公司推行的Ⅲ级围岩仰拱初支距掌子面35米、初期衬砌距掌子面120米,Ⅳ级围岩仰拱初支距掌子面35米、初期衬砌距掌子面90米,Ⅴ级围岩仰拱初支距掌子面35米、初期衬砌距掌子面70米的“安全步距”,以此来保障施工的顺利进行。那么,实行大断面软岩隧道机械化流水作业的“安全步距”是多少呢?

全电脑三臂凿岩台车是隧道掘进核心设备,作业中,它能把钻孔参数、地质揭示图、爆破轮廓、锚杆钻孔质量、初支轮廓、超欠挖统计等开挖数据实现即时传输,实时共享,有效地实现了隧道施工安全质量的信息化管理。作用突出的它、身长足有17米多,还有湿喷机械手、多功能钻机,辅助钢拱架拼装台车、自行式仰拱栈桥、移动式混凝土养生台架、防水板铺设台车、衬砌台车、水沟电缆槽一体机等设备,个个都是身高臂长的“庞然大物”。它们在有限的隧道空间内如何布局才能避免施工中的相互干扰呢?等等。

一切过去不成问题的问题,当下都却成了亟待解决的难题。探索中遇到困难是难免的,但办法总比困难多。二公司项目部在同步扎实推进的信息化管理、标准化作业中找到了答案。他们遵循业主的先进管理理念、立足于施工生产的需要,进一步升级和完善了PMS项目管理系统,使软件包含了资源共享中心、过程监控中心、沟通协调中心、资料归集中心、信息窗口等五大板块,覆盖了工序作业流程、安质风险流程、物资批号追溯流程、业务接口流程等四大流程,采用劳务实名制、机械设备 GPS定位及管理、动态实时监控、二维码等手段,深入施工现场工序管理,协调业务部门之间接口管理,从而实现了施工及项目运作的信息化、科学化。

在隧道施工中,他们通过PMS系统这个统一平台,将超前地质预报、全电脑凿岩台车、拌合站、试验室、视频监控、劳务人员实名制、GPS车辆定位等相关软件互联互通,项目管理和施工技术人员通过手机端就能及时分享到全部施工信息,并根据现场上传的围岩量测数据模拟围岩收敛和拱顶沉降的过程,达到监控围岩变化及时指导施工的目的。同时还可以模拟生成三维地质图形指导施工、模拟像隧道挑顶施工等技术难点的场景,保证施工过程控制,确保安全和质量可控,模拟生成各种预埋件、预留洞室等模型,解决施工中的“冲突碰撞”问题以及对施工人员适时进行可视化的技术交底等。

隧道施工“未知的世界”在信息化面前变得清晰明了起来。信息化系统成了提升项目管理能力的“新能源”、打开项目管理新世界的“金钥匙”,有效地促进了二公司项目部从经验管理向数字管理转变、从粗放性管理向精细化管理转变,从根本上提高了项目管理能力和水平。在此基础上,经过组织百利棋牌技术人员反复优化方案,并在现场大力推进专业化,工厂化生产,以机械和工装为抓手,在隧道施工现场形成7条标准化生产线:掘进线,包括地质超前预报、钻爆、出渣;初支线,包括锚杆施作、拱架安装、喷砼;仰拱线,包括初支闭合、仰拱弧模安装、填充砼;二衬线,包括防水板安装、钢筋绑扎、衬砌浇筑、带模注浆;沟槽线,包括侧沟施工、中心水沟施工;工后线,包括养护、整修;检测线,包括围岩量测、空气质量检测、污水处理、实体检测、敲击检测空洞。隧道施工按流程节拍推进,工序衔接流畅,施工组织有序,与传统施工方式相比,每个隧道口的作业人员由近100名降低至40多名。充分展现了二公司项目部的现场标准化管理能力和施工水平。

“信息化与标准化深度融合”,使一些疑问变成了惊叹,一条由三臂凿岩车、三臂拱架安装机、湿喷机械手、液压仰拱栈桥、13米防水板铺设钢筋安装组合台架、智能化带模注浆衬砌台车、养护和检测台架、水沟电缆沟台架等组成的,适合保康隧道特有地质条件的大断面软岩隧道施工机械化流水作业线真正形成了;初期衬砌离掌子面200米的隧道施工机械化流水作业“安全步距”也被正式确定了,二公司项目部保康隧道机械化施工渐入佳境。月单口掘进从初期的几十米,稳定上升到Ⅲ级围岩150米以上、Ⅳ级围岩120米以上、Ⅴ级围岩90米以上,均创全线先进水平。 武九公司郑万高铁兴山指挥部把这里定为“示范点”、“观摩点”,多次组织管段兄弟单位项目经理等前来参观学习,中铁十二局集团以及二公司两次组织大型观摩会,在内部推广他们的隧道机械化作业、标准化管理经验和做法。二公司项目部阔步走在全线隧道机械化施工的前列。

创新潮护航 人财双丰收

原台车扫描仪高4.4米,无法通过拱架台车。通过与厂联合攻关,高度降到3.9米的这一“神眼”在台车上畅通无阻,为施工正常进行发挥积极作用。百利棋牌开工以来,像这样的技术创新、方案优化、科技成果应,在二公司项目部保康隧道施工中用还有很多。

针对全长保康隧道为单洞双线隧道、开挖断面达150平方米,其中Ⅲ级围岩5200米,占35.7%,Ⅳ级围岩7160米,占49.1%,Ⅴ级围岩2214米,占15.2%,尤其是还要穿越6条断层,洞身以页岩夹砂岩为主,节理裂隙发育,日最大涌水量为78495立方米的实际情况和软岩机械化施工这一全新课题,上场后二公司项目部就及时成立了“骆文学创新工作室”和闫志刚等牵头的5个科技攻关小组以及陈星强、韩东岭等领衔的12个QC活动小组,为隧道机械化施工不断向好发展保驾护航。

正洞施工之初,进度缓慢,百利棋牌技术干部蹲在现场搞技术创新,他们从传统的“大半断面施工方发”中得到启发,采用“新意法”理念组织施工,通过超前支护和掌子面加固来增加前方围岩的自稳时间,实施仰拱上部一次开挖成型,把爆破对围岩的扰动减少到最小,确保隧道的开挖轮廓,一举使隧道月掘进翻番。此做法还被全线其他隧道推广,均收到了良好效果。

《大断面初支大拱脚施工工法》是被逼出来的“金点子”。隧道超前支护施工中,采用传统的扩大拱脚底部钢板、增加拱架着陆面积的方法,既费力费时,又常常出现较大沉降,明显不适应机械化施工需要。科技攻关小组几易其稿优化方案,最终拿出了低成本、效果好的大拱脚施工方法,即在钢拱架底部增设大拱脚支腿加大拱脚受力面,同时改善受力结构,提高拱架的整体承载力和稳定性,为后续施工创造了更加有利的条件。

三臂凿岩台车施作新型锚杆是他们又一创新作品。由于人工风枪施作存在不规范、低效率、操作人员劳动强度大等弊端,施工中科技攻关小组提出利用三臂凿岩台车施作新型锚杆的设想并付诸实践。成果形成后不仅显著提高了操作质量,而且达到了锚杆快速钻孔、快速安装、快速注浆的目的。

二次衬砌涉及的工作面广。他们与公司钢结构加工厂联合攻关、在二衬台车上大做文章。开发增设了混凝土自动导流系统,在确保隧道衬砌混凝土分层浇筑的同时,减少了浇筑过程混凝土输送管道更换次数,降低了劳动强度。通过拱顶预留注浆孔,满足了隧道衬砌带模注浆作业时的质量标准和技术要求,最大限度的减少了衬砌背后的空洞现象,提高了隧道衬砌质量。集中多种功能于台车一体,规避了多工序互相干扰、大大提升了工作效率。

保康隧道出口端为顺层岩堆体、地质极为软弱破碎,一度曾让施工险象环生,遵循“稀浆劈裂、浓浆灌注、低压慢灌、逐级升压”的原则,他们采用新工艺——循环式高压注浆技术加固围岩,并创造性开发实施了“五台阶预留核心土法”,不仅安全通过了顺层岩堆体,而且顺利下穿了一条埋深不到3米的四季长流水的“V”型地表冲沟,受得了业主、监理、设计单位的一致好评。

18项工法工艺、15项专利技术、30多项“五小成果”和近百项合理化建议,随着员工创新潮的不断涌动,二公司项目部既收获了“进度越来越快、成本越来越低”且综合施工水平始终处于全线前列的喜人局面,又涌现出骆文学、闫志刚、赵庆峰、潘奕庭、卫亚科、吴佳峰、张旭等一大批隧道机械化施工的管理和技术人才,培养了一支掌握过硬技能的隧道机械化施工队伍,为企业可持续发展积蓄了后劲。

 

保康隧道标准化管理被树为全线“样板”

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