①郑万高铁机械化施工。②大机配套之破峰入岩。③新华隧道二衬钢筋施工。④大机配套机械。⑤郑万高铁项目新华隧道出口。⑥青年大机操作手驾驶台车。
党的十九大报告提出,要瞄准世界科技前沿,强化基础研究,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破。
科技是国家强盛之基,创新是民族进步之魂。科技的发展让中国高铁事业从无到有、从弱到强,实现了质的飞跃。自进场以来,中铁一局把郑万高铁建设作为企业技术革新、管理提升、转型升级的战略高地,践行新发展理念,加强关键技术攻关,全面推进郑万高铁建设步伐。
隧道机械化大断面施工,掌子面的稳定是前提,能否对掌子面稳定性做出科学预判并采取适合的超前支护措施显得至关重要,处理不当将造成坍塌、冒顶等,严重危及隧道内作业人员和机械设备的安全。
为此,项目利用智能型凿岩台车凿岩机传感器与机载工业相机获取随钻自主感知及采集钻进过程物理参数、掌子面图像信息,定性分析获取围岩相关指标,有效提高了现场作业人员和机械设备施工的安全性。
项目还在三臂凿岩台车中植入信息化功能,使台车具有多功能集成优势,通过设备自身电脑系统和网络进洞,可输出钻孔参数、地质揭示图、爆破轮廓、锚杆钻孔质量、初支轮廓、超欠挖统计等多种数据报表和图形,并将信息化图形投影到电脑显示屏中,同时利用信息化平台即时传输功能,实现了资源信息实时共享,项目可对现场施工情况远程全方位、全过程监控,切实加强了隧道施工安全、质量的信息化管理,为机械化施工保驾护航。
有效通风是长大隧道掘进的保证,经过施工单位多年来的不断改进,隧道通风普遍实现了变频技术,但是在通风过程中仍然存在一些技术难题急需解决。比如,隧道内通风机依靠人相互传递信息来控制通风,既浪费人力,又不能准确控制通风机频率,造成能源浪费。
为了解决隧道通风问题,中国中铁一局郑万高铁一分部机电部部长姜银周年初便制定了隧道智能通风科技攻关计划。
姜银周与通风机制造厂家取得联系,并通过厂家结识了来自挪威的自动化控制技术顾问巴克。在巴克的帮助下,他带领技术人员首先在掌子面附近安装一套智能感应器,用来收集一氧化碳和氮氧化物等有害气体的浓度信息,然后将信息向外传送给无线中继器,再通过隧道中间的几个无线中继器最终将信息传送到洞外通风机控制器,达到自动控制通风机电机转速、改变通风量的效果。
隧道智能通风系统启用后,除了保证隧道内空气质量达标,同时还可节约30%的电力消耗,分部管段所有洞口推广实施后,每年可以节约电费120余万元。
在隧道二次衬砌施工中,拱顶混凝土灌注出现背后脱空是隧道施工的通病。拱部是二衬混凝土灌注的最后环节,也是最容易出现脱空的部位。在没有探测设备的情况下,混凝土是否充实,施工人员要凭借经验判断,如果稍有经验欠缺,可能造成混凝土背后脱空现象,给后续施工带来负面影响。
为了解决这项施工难题,姜银周带领技术人员开展科技攻关,他们利用一套电子感应装置,把“眼睛”和“手”分层次安放在紧贴二衬混凝土灌注界面的防水板表面,用来探测混凝土灌注是否达到密实。
经过一个月时间现场反复测试,二衬混凝土防脱空、防爆模检测系统在隧道二衬施工中开始应用,达到了预想效果,现场作业人员只需要观察指示灯就可以判断混凝土是否填充密实,从而实现了二衬施工混凝土灌注防脱空自动控制,这样既保证混凝土灌注饱满,又预防了由于灌注过度发生爆模问题。
值得一提的是,项目“一种拱架安装台车的拱架机械手”获得实用新型专利1项,“一种具有减震降噪功能的设备安装架”获得实用新型专利1项,“隧道小边墙手扶式凿毛机支架”获得实用新型专利1项。同时,项目将机械化施工不断总结,共计形成15篇科研论文。
郑万高铁是华中地区继宜万铁路之后,又一条在复杂艰险山区修建的高速铁路,工程建设难度极大。
中国中铁一局承建的郑万高铁8标是全线施工难度极大的标段,主要工程为四隧三桥,隧道工程总长34.035公里,占标段总长的94.5%。这就意味着:项目施工94.5%的时间都是在穿越深山。
郑万高铁湖北段最长隧道新华隧道,属I级高风险隧道,穿越背斜、向斜、断层、浅埋等,地层岩性以白云岩、灰绿岩、页岩、变质砂岩为主,部分地段存有岩爆,还经常会有涌水、突泥等情况发生。
为了更安全顺利推进隧道施工,项目始终围绕业主单位(武九客专湖北有限责任公司)“建设中国高速铁路标准化管理示范工程”总目标,积极引进大型机械化施工设备,共建造了五个隧道工点为加强型机械化配置工区,共配置全电脑三臂凿岩台车10台,与之配套的湿喷机械手、拱架安装机、自行式液压仰拱栈桥、防水板挂设平台、逐窗分层浇筑二衬台车、多功能养护平台、水电槽移动模架等配套设备总价值约2亿元,设备投入数量之多、规模之大、价值之高在国内隧道建设史上前所未有。
面对隧道建设领域新形势,对于郑万高铁建设者来说都是新的挑战,对机械配套化施工的技术也将从头开始、不停探索,迅速发挥这些机械的施工效能也是最大的问题:大机作业空间小、台车操作维修人员水平偏低……
为此,项目不断在机械配套化方面完善管理制度,建立健全激励约束机制。结合实际,制定多项大机管理及激励制度;积极引进与之相关专业的学生,开展大机操作意向摸底,激励有意向的员工加入到机械团队;明确“学”与“培”,提高操作技能,多次邀请大机厂家机电、机械专家现场授课、培训;开展过程写实,不断总结提高,大机施工过程中,项目部从循环时间、施工成本、经济指标、炸药、水电、台车配件消耗等方面分工点认真开展现场写实,并多次完善写实内容,出现偏差情况时,及时讨论分析,不断探索和积累大机配套施工经验。
有个“90后”小伙董亮亮,毕业仅三年就开上了千万级别的机械“豪车”,还成了项目上最年轻的“老司机”,他有着机械维修保养“独门秘籍”,可以“听声辨位”,根据机械产生的异响,就能准确判断故障部位,确保项目建设顺利推进。不仅如此,在隧道光面爆破中,为了有效控制隧道掘进的超欠挖量,最大限度地接近设计值,通过他不断精进操作技术、改进炮眼施工工艺,炮眼利用率由原来的70%提高到了90%以上,大大降低了施工成本。
“大型机械配套施工是建筑领域发展的必由之路,也是提升企业隧道专业化品牌的着力点。通过近四年的探索与实践,大机配套管理水平有了明显提升……”,项目负责人袁建飞谈道。
据统计,已入场大机全部进入正常化施工状态,在钻孔、装药结构及方式、超欠挖控制等方面取得明显成效,钻进速度快、循环时间短、作业环境有效改善,实现了信息化管理,保证了施工安全。辅助装药时间从3.5个小时缩短到了2小时左右;开挖人员节约5~7人,降低了施工人员的劳动强度。还有,利用多功能拱架安装机进行拱架安装,大大缩短了拱架安装时间,且确保钢架稳固、间距受控,保证施工安全;湿喷机械手的喷砼效率达到18立方每小时,是传统湿喷机的6倍,且喷射砼平整度和质量得到有效保障。
享有“华中屋脊”之称的湖北省神农架林区,从印支运动末至燕山运动初,发生了强烈的褶皱和大面积的掀斜,奠定了区内的地貌骨架:重峦叠嶂,山势陡峭,地质复杂。
在这片神秘的神农架林区,中铁一局五公司郑万高铁建设者们正运用中国高铁建设最先进的机械化施工“豪华阵容”,以习近平总书记提出的“科技强国战略布局”为指引,利用机械化、信息化手段,穿越深山,克服万难,让这张高铁隧道建设“新名片”更加靓丽和夺目。
湖北神农架是中国首个获得联合国教科文组织人与生物圈自然保护区、世界地质公园、世界遗产三大保护制度共同录入的“三冠王”名录遗产地。2016年7月,中国湖北神农架被列入世界遗产名录,成为湖北省第1处、中国第11处世界自然遗产,中铁一局郑万高铁湖北段ZWZQ-8标便从此处穿越。如何更好践行“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念,中铁一局建设者们花费了不少心思。
开工四年来,项目遵循人与自然和谐共生、绿色发展理念,用新时代高铁建设点缀神农架绿水青山,让人文与自然景观融为一体,致力打造中国最美高铁。
郑万高铁一开工,项目便将环保教育纳入到标准化管理,认真组织学习环境保护相关知识,牢固树立“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念,项目多次请林区森林派出所和林业管理站前来授课,讲解动植物保护相关知识,组织职工学习针对神农架林区的动植物保护手册,使职工们认识了30余种林区的保护植物和保护动物;请森林干警到项目通过培训的方式给职工讲解了典型案例,使职工提高了环境保护的法律意识。项目还注重加强森林防火工作,与新华镇政府定期联合举办消防演习,邀请林区消防大队对作业队进行消防知识培训,增强了员工整体防火意识。
神农飞鼠个体大的叫红白鼯鼠,个体小的叫橙走鼯鼠,是国家二级保护野生动物。一次,新华隧道3号横洞下班职工在隧道口发现一只受伤的神农飞鼠,为了保护这位“贵客”,职工们立刻联系森林派出所和林站工作人员来到现场,将飞鼠伤口处理后放归山林。冬天到了,山林里能吃的食物减少,山上的猕猴有时下山来到工地附近觅食,职工们看到后就买些水果放到猕猴经常活动的地方,帮助猕猴度过寒冷的冬季,绿色和谐理念深深扎在每个员工心里。
在施工中,项目部聘请专业林木公司,对驻地及工区进行了绿化美化,耗资100多万元,对隧道口和弃碴场的8棵古树进行了移植保护,对7棵古树实行了就地保护措施。对弃碴场进行“包装”,修建了挡碴墙,在碴场底部埋设通水管道,确保水系畅通。弃砟场附近有多个池塘,池塘里养有中华鲟、娃娃鱼等。为了保护附近池塘的水质,项目部为它们修建了一条近1公里的管道。
“开挖的弃砟要全覆盖,洞子里流出的废水要经过7级沉降处理并达到国家排放标准后,才能排出。”项目负责人袁建飞介绍说。为了保护工地附近水源不受污染,项目实现高标准配置,在神农架境内的6个隧道工点、2座拌合站累计投入1000多万元,统一配置地表植绿、污水处理等绿化景观和环保设施。
在郑万高铁项目神农架特大桥工地旁,已过花甲之年的神农架林区村民冯自连在一间近30平方的破旧瓦房里,经营着日用品和副食品,她一出门就能看到高铁施工。对于从没坐过火车、轮船、飞机的她来说,她就盼着郑万高铁赶快建成,走出大山,带上自己存下来的5000元与老伴坐上高铁开始一段说走就走的旅行。不仅如此,由于要建高铁,她原来的村子迁了,已经在不远处建好了新房子,大概等她70大寿时就能住进去。
有技术才有底气,有创新才有活力。随着高铁科技革命的不断升级,中国高铁建设慢慢由中国制造向中国创造转变,实现了中国速度到中国质量的转变。在科技强国的战略指引下,中国高铁事业发展也必将踏上新征程。(本报记者牛荣健曾广慾通讯员吉祥庆张根城张勇)