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机械化施工 风景这边独好——中铁一局郑万高铁湖北段项目机械化施工试点纪实

时间:2017年09月27日    作者:张天良    点击量:     来源:谢光德

奇峰峻岭彩云间,雾霭环足别样天。
鬼斧神工仙境地,神农唱响郑万缘。

    物华天宝、人杰地灵的湖北神农架,因华夏始祖炎帝神农氏在此搭架采药得名,此地因有“野人”传说而享誉中外,令人神往。由中铁一局(五公司托管)承建的郑万高铁ZWZQ-8标项目管段标头正位于此。
    在这片人间圣地上,郑万高铁项目将士发扬“铁军”精神,认真贯彻武九客专湖北公司(业主)和中铁一局工作部署,以“以标准化管理为手段,机械化施工为核心,信息化管理为主线”,致力于将郑万高铁湖北段建设成中国高速铁路标准化管理示范工程。

坚定信心,奏响机械化施工“最强音”

    中铁一局担负施工的郑万高铁ZWZQ-8标是全线施工难度极大的标段,地跨湖北襄阳市保康县、神农架林区、宜昌市兴山县3个县(区),正线全长36公里,四座隧道工程总长34.035km,含3座Ⅰ级风险隧道工程,其中,Ⅰ级风险隧道新华隧道全长18770m,是郑万高铁湖北段最长隧道。这条高铁地处秦巴山脉,喀斯特地区,地质条件之复杂集山区铁路之大成,建设条件集“艰、难、险、重”于一体,在目前我国山区铁路建设中都极为少见。
    武九客专湖北公司董事长、总经理王志坚提出:将郑万高铁湖北段打造成中国高速铁路标准化管理示范工程,并多次要求各参建单位要坚定不移的推行机械化施工,要在郑万高铁建设中开启隧道机械化施工的新纪元。面对地质条件如此复杂和建设标准之高,采用以往的简单机械,靠人力施工已经不能满足当下隧道施工及技术发展的高要求,因此,机械化配套施工在郑万高铁试点推行。
    没有金刚钻,不揽瓷器活。在郑万高铁大力、深入试点推行大机配套施工,建设中国高速铁路标准化管理示范工程是中铁一局义不容辞的使命。期间,中铁一局党政主要领导多次在会议上对郑万高铁推行大机配套施工作出安排部署,中铁一局董事长、党委书记多次前往武汉,与业主单位交流,表达推进机械化施工的坚定信心;中铁一局与五公司两级单位高度重视,随即成立大机配套施工领导小组,明确分管领导;中铁一局分管领导多次带领集团公司相关部门,进驻项目,召开大机配套施工专题会,对大机配套设备配置和施工管理提出了要求,为深入推行机械化施工注入了强心剂;同时要求将“组建一流管理团队、配置一流工装设备、采用一流工艺工法、创一流的产品”“四个一流”作为郑万高铁建设的指导思想;中铁一局五公司党委书记、执行董事刘富胜、总经理余维东多次进驻项目,就大机配套施工进行调研指导,并作出要求;五公司常务副总经理兼郑万高铁项目经理李秀君先后组织召开5次大机配套施工座谈会、研讨会及推进会,向全员灌输大机配套施工的重要意义和发展趋势,明确要求:把大机配套施工提升到政治高度层面,统一思想,树立信心,全员必须适应郑万高铁建设要求,全力以赴推进大机配套施工。
    五公司举全员之力,深入推进郑万高铁湖北段项目机械化施工。多次组织召开大机配套座谈会,进一步坚定员工信心,明确分工职责,明晰管理边界;坚持“先行先试,总结提升”的原则,从设备购置模式、专业人才培养及管理团队建设等方面,全面做出了工作部署。
    中铁一局上下联动,层层部署,奏响了郑万高铁机械化施工的“最强音”。
    按照投标要求,项目管段共有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。截止目前,已进场全电脑三臂凿岩台车6台、湿喷机械手12台、防水板、钢筋台车1台、自行式液压仰拱栈桥2台、拱架安装机1台、二衬台车3台、多功能养护台车1台其余大机配套设备将随工程进展情况,按照设备进场计划陆续进场集结。
    所有的“机器侠”摆放在一起,像一个个变形金刚,蔚为壮观,如铁军手中的作战利器,雄赳赳气昂昂,向着隧道深处挺进,俨然成为郑万高铁建设的一道靓丽风景线。一场大型机械化施工的“饕餮盛宴”在郑万高铁湖北段强势展开。

全力推进,机械化施工成效显著

    机械化施工集结号已经吹响,面对隧道建设施工机械化、专业化、设备智能化发展的必然趋势,面对隧道建设领域颠覆性变革,这一切对于郑万高铁建设者来说都属新生事物,项目部从头开始,边探索,边推行,迅速发挥大机配套施工功效是我们的当务之急。
    项目部四项举措确保了大机配套施工稳步推进:一是完善管理制度,建立健全激励约束机制。项目部结合实际,制定8项大机管理及激励制度;积极引进、招聘机械专业的学生,开展大机操作意向摸底,鼓励有大机管理及操作意向的员工积极加入到了管理团队;为加强管理,项目部实行物资与设备单独管理,成立机电部,专门负责大机配套施工设备管理。二是加强学习培训,提高大机操作技能。项目部确立了培训对象,对学生或新加入大机管理团队的人员加强内部指导培训和人才培养;邀请中铁一局及五公司机电专家共6次现场授课、培训;采取“走出去学,请进来教”的方式,派员赴南京阿特拉斯台车厂家进行学习,邀请设备厂家在项目部开展5次专题培训,8月25日,项目部特邀铁建重工厂家总部及国外 AMV 厂家(4名外国技术人员)组成的 7 人团队进驻项目开展了全电脑凿岩台车技术交流培训会,切实解决了台车操作、钻具消耗、维护保养、开挖软件分析等方面存在的问题,提高了台车操作技能,强化了设备管理水平。三是开展过程写实,不断总结提高。台车施工过程中,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,写实情况每天在项目部工作群内报送,出现偏差情况时,项目部主要领导第一时间过问,及时讨论分析,不断探索和积累大机配套施工经验。同时,分部按周,项目部每半月召开一次大机施工小结会,及时分析总结大机配套施工存在问题,制定解决措施,确保大机配套施工顺利推进。四是开展对标学习,不断完善提高。项目部派相关领导前往中铁十八局黔张常铁路吸取机械化施工“真经”,多次前往兄弟单位学习大机配套施工管理亮点,通过学习对标,不断完善提高大机配套施工管理经验及水平。
    在项目部全力推进下,大机配套施工已取得初步成效。据统计,三臂凿岩台车已完成辅助坑道开挖2617m,正洞开挖326m,施工安全、工程质量全面受控。
    6台全电脑三臂凿岩台车已全部进入正常化施工状态,在钻孔、装药结构及方式、超欠挖控制方面发挥了钻进速度快、循环时间短、作业环境有效改善、实现了信息化管理、保证施工安全的工效。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。目前,辅助坑道施工日均进尺均在6m以上。
    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18m³/h,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。
    其他大机配套设备功效也得以充分发挥。
    2017年7月10日至11日,王志坚带队,建设、设计、监理、咨询、监测、信息化系统单位及全线十家施工单位集团公司、子分公司主管领导300余人,到中铁一局管段开展了全线首次大型观摩活动。项目机械化施工和标准化管理受到了观摩人员的一致好评。
    大机配套施工,已经成为各级检查必看内容,在迎检过程中,项目部习惯性的将工序调整至开挖工序,向各级领导展示大机施工情况。
    机械化施工过程中也培养了一批大机专业团队和操作人员,项目部选派的3位选手代表中铁一局参加中国中铁股份公司首届员工职业技能大赛暨第十六届青年技能竞赛隧道工作业技能大赛,分别获得第三、第五、第九名的优异成绩,中铁一局喜获比赛团体第三名。

大胆试验,深挖大机潜能

    任何一个新生事物的应运,任何一场变革都离不开不断探索、试验和研究,这样,才会发挥出事物本身应有的潜能。
    项目部在大机施工过程中,不断试验,深挖大机潜能。
    大机配套施工一般适用于围岩强度较好的Ⅱ级、Ⅲ级围岩,一般采用全断面法施工。设计要求Ⅳ级、Ⅴ级围岩必须使用传统的台阶法施工,面对围岩变化,施工单位不得不在大机配套的基础上,另配置一组传统钻爆法施工人员及设备,势必会导致成本增加。
    而国外大机配套施工已经相当成熟,面对软弱围岩一般采用围岩预加固等方式后再进行开挖,目前国内类似施工经验还不成熟。
    面对这一现状,项目部按照武九公司要求,在目前唯一进入正洞施工的大机工点--新华隧道出口,选择100mⅤ级围岩作为试验段,锚杆试验采用DCP型涨壳式锚杆和YE型预应力锚杆。主要研究解决大机在隧道大断面、软弱围岩情况下如何高效掘进问题。
    试验中共埋设77个原件,从超前地质预报、超前支护、掌子面封闭加固、施工工法、初期支护、掌子面监控量测、应力应变测试及机械化配套等方面,对围岩地层位移、锚杆轴力、钢拱架内力、初喷混凝土内力、围岩应力等方面进行试验分析,取得了阶段性成果,为软弱围岩、大断面隧道大机施工安全和快速掘进提供了依据,总结了经验。
    项目部还与山东大学联合开展了软弱围岩、大断面隧道快速掘进施工技术科研攻关活动。

不断探索,积极应对困难

    不可否认的事实是,目前隧道开挖工艺处于传统钻爆法施工与大机配套施工的过渡阶段,大机配套施工作为一个全新的施工工艺还不够普及,相应的产业链还不够成熟,在推行及施工过程中也遇到诸多困难,人才的紧缺,设备严重依赖进口,设计方案、配套的定额及政策尚未完善等问题亟待解决。
    面对机械化推行及施工过程中的“阵痛”,项目部勇于攻坚,善于探索,敢于尝试,不断消除、减少影响施工的制约因素。
    我们发现,在斜井硬岩段底板眼钻孔过程中,钻杆方向不稳定,容易出现打滑、上浮现象,易造成欠挖。通过现场试验,调整钻杆转速、钻进压力及人工干预,使得该问题得到了有效控制。目前,项目已与设备厂家进行了沟通,研究能否根据围岩软硬度,实现台车钻进参数自动化调整,发挥全电脑台车优势。
    诸如,采用水压爆破,孔底反向起爆;目前使用固态炸药,无法实现机械化装药,项目部借鉴国外经验,准备启用采用液体炸药,以实现机械化装药。
    再如,当前大机配套工点,无法利用开挖平台装药,为缩短装药时间,项目部及时同拱架安装机厂家沟通、协调,在2处拱架安装臂上增加了可拆卸吊篮,现场利用拱架安装机3处吊篮与全电脑三臂凿岩台车自带的吊篮一同协助、配合装药,将原来仅采用三臂台车吊篮及人工辅助装药的时间,从3.5个小时缩短到了2小时左右。
    还有受台车自身条件限制,致使钻机钻杆与支护面不可避免的存在至少15cm的固定距离,导致超挖过大,项目部通过人工干预、凿岩台车电脑钻孔定位系统进行周边眼钻设,通过断面扫描结果及炮眼残留率,不断的优化钻爆设计,目前平均线性超挖已控制在20cm左右。
    项目部还对拱架连接方式不断进行优化,试验采用插销式连接,减少焊接、缩短拱架安装时间。
    此外,在资金投入、人员素质、材料供应、整体配套、施工成本、开挖定额方面还存在诸多难题,我们相信随着不断优化、试验和深入推行,这些难题终会迎刃而解,机械化将会发挥它得天独厚的施工优势。

机械化施工展实力;铁一局品牌得彰显。
郑万线势必要出彩,一局人应当感自豪。

    路虽远,行则将至;事虽难,做则必成。郑万项目部将顺应时代潮流,紧跟隧道机械化施工趋势,不断探索、大胆试验、认真推行,紧握施工“锐器”,彰显一局雄风,在郑万线开启机械化施工新篇章,为“把郑万高铁湖北段打造成中国高速铁路标准化管理示范工程”展实力、树品牌,让机械化施工这道风景更加光彩靓丽。

武九铁路客运专线湖北有限责任公司董事长、总经理王志坚(右)现场调研机械化配套施工情况

中铁一局副总经理李冬立到现场指导大机配套推进工作

中铁一局副总经理罗田郎(左)就大机配套施工提出要求

厂家培训

大机配套管理模式座谈会

大机配套施工研讨暨推进会

大机配套周小结会

防水板辅助挂设平台

拱架安装机作业

混凝土喷淋养护台架

全电脑三臂凿岩台车作业

湿喷机械手施工

仰拱栈桥

养护台车演示作业

隐伏岩溶钻机

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