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发布日期:2019年03月11日
潮平两岸阔
——五公司佛莞城际铁路施工建设侧记
●唐相彦 杨浩 徐亮
文章字数:4,423


               图为管片吊装下井现场
               图为盾构施工总监控室
  
  在改革开放的前沿城市广州,担负集团公司史上投资最大城际铁路项目施工的五公司,在公司副总经理王维的带领下,在珠三角城际轨道公司、集团公司的大力支持和指导下,创造了珠三角复合地层大直径盾构日掘进15环的珠三角纪录,至今,17次夺得业主“月度劳动竞赛优胜单位”。广州南至长隆站右线顺利贯通创造了全国大直径盾构单头掘进最长纪录,2018年项目被珠三角城际轨道公司授予“标准化工地”荣誉。良好的品牌效应,为公司扎根粤港澳大湾区,深化区域经营市场,谋求更好发展奠定了坚实基础。
  用表率带好团队
  佛莞城际铁路,是粤港澳大湾区诸多建设项目中,具有独特价值的一项城际轨道交通工程。建成后,将成为粤港澳大湾区轨道交通网中连接广州珠江东西两岸重要的快速直达过江客运通道,是未来连接粤港澳大湾区中东部地区的重要快速干线,对构建粤港澳城际轨道“十”字骨干网,实现粤港澳“一小时”城市圈具有极为重要的意义。
  由五公司担负施工的佛莞城际一标段,不仅是佛莞城际铁路投资规模最大的标段,亦是集团公司史上承建的投资规模最大的城际铁路项目。
  该标段正线长11.03公里,含长隆站、番禺大道站两座地下车站,三个盾构区间和两个明挖段。8.85米直径盾构隧道总里程18.68公里,盾构掘进需13次上跨下穿既有地铁、公路交通主干道、高压电塔、湖泊等,55米深的番禺大道车站连续墙,距最近百米高楼23.5米,施工风险极高。尤其是下穿运营中的广州地铁3号线时,隧道顶部与3号线轨面只有5.6米。无论是上软下硬的珠三角复合地层,还是施工中的安全风险,都使该工程呈现出了极高的施工难度。
  国际地质学界认为,19世纪是桥的世纪,20世纪是高层建筑的世纪,21世纪则是开发利用地下空间的世纪。未来,在人口众多、地面空间资源越来越珍贵的中国,地下轨道交通将是一个潜在的巨大需求。
  构造复杂、上软下硬、稳定性极差、含水丰富的珠三角复合地层,与长三角冲积水泖地质、喀斯特地质一起,被誉为世界隧道盾构施工三大难题而备受行业关注。
  为干好佛莞城际,集团公司及五公司高度重视,选派具有丰富施工管理经验的五公司副总经理王维出任项目经理。
  面对组织的信任和施工管理的巨大压力,王维抵达现场后,首先干了两件事情:一是将自己的一头长发剪成了干练的平头;另一个是戒烟,向一天吸两三包烟的习惯告别。王维说,干好佛莞,一切从头开始。
  作为项目经理,王维的示范带头作用体现在方方面面,上场至今,只要没出差,无论忙碌到多晚,第二天早上,他都准时参加项目部的早例会,用行动为大家做表率。五年来,为了早日把项目优质高效建成通车,他每年春节都坚守在工地值班。
  用创新“金钥匙”破解施工难题
  上场伊始,围绕如何高标准干好佛莞城际项目,五公司迅速组织各相关职能部室,对项目的施工管理组织模式、资源配置、安全质量控制、隧道盾构掘进节点等,进行了科学的谋篇布局。
  针对盾构隧道穿越砂层、粉质粘土、混合花岗岩及少量片石层地段,由于岩层上软下硬,对盾构的刀盘、刀具及掘进中的保压作用要求较高的现实,项目部在盾构机选型时,根据地层及环境情况,对盾构机针对性地进行了设计和改良。
  总体功能与布局上,改良后的土压平衡盾构机具备了隧道开挖、排土与管片衬砌三大主要功能和碴土改良、同步注浆、油脂润滑与密封、通风与冷却、气体保压、物料运输、方向控制、数据采集八大辅助功能;具备敞开式、半敞开式和封闭式掘进模式盾构总体布局,并充分考虑人机工程学和模块化设计,满足盾构始发、快速过站、洞内拆机及改造维修的便利性要求,整机寿命不小于10km。
  面对上软下硬的地质,他们采用开口率35%的复合式刀盘,并利用优质高强度钢板和耐磨材料焊接。综合地质的高磨损性和对刀具的高冲击性的特点,他们加强了刀盘体和刀具的耐磨设计,并采用高寿命且耐冲击优质性能的刀具,配置进口高可靠性重型滚刀,滚刀与齿刀能够完全互换安装,所有可拆式刀具可以从刀盘背面进行更换,具备磨损检测功能。在结构设计上,他们在保证刀盘满足全断面硬岩和上软下硬的复合地层掘进所需的结构强度前提下,加大了开口设计,并尽量将开口向中心形成连续的延伸,用以扩大中心的开口率,降低刀盘结泥饼的风险。
  螺旋输送机设计最大排土能力为每小时550立方米,满足了盾构最大推进速度下的碴土输送;后部液压马达驱动、双闸门设计,更好地控制可能发生的喷涌;空心驱动轴设计,提高了驱动轴刚度,降低了驱动阻力;采用精湛的螺旋叶片制作工艺和优质的耐磨材料,确保了掘进效率和施工安全。
  碴土改良是复合式土压平衡盾构的重要功能,通过向碴土注入泡沫、膨润土或水等添加剂,增加碴土的流动性,降低碴土的透水性,达到堵水、减磨、降扭及保压的效果,对平衡、维持开挖面的稳定有重要作用。针对该标段地层对渣土改良能力的要求,他们在系统设计上采用单路单泵配置,提高了注入能力。同时,他们还在盾体隔板上预留多个注入口,用于注入聚合物和其他渣土改良剂,使得渣土改良变得容易且更有针对性。
  土压控制是保持隧道开挖面稳定、控制地表沉降的主要手段。经过他们的创新后,通过土舱隔板和螺旋输送机上安装精确的土压传感器,利用快速准确的总线控制技术与优化的PID控制算法,并配合地面测量数据对比,实现对土舱压力实时监测与调整,正常施工情况下满足地面最小沉降量控制目标值不大于15毫米。
  盾构转弯半径和爬坡能力强弱,是衡量盾构装备能否完全满足复合底层下线路合计施工的关键。集团公司、五公司盾构装备技术专家通过改进设计盾体长度、盾尾间隙、铰接油缸行程等参数,精确控制盾构推进系统和铰接系统相互配合动作,满足盾构最小转弯半径500米和爬坡能力千分之三十五的施工要求。
  盾构出渣是中长距离盾构隧道需要解决的首要问题,经过调研、论证,他们提出采用连续皮带出渣的方式,对盾构隧道内渣土进行外运。通过各项指标对比,在超过1.5公里的盾构施工区间,这种出渣方式比传统出渣方式至少提高工效一倍以上,工期可提前6个月,比矿车出渣方式节约成本800余万元。同时,该施工工艺也填补了国内盾构区间隧道连续皮带出渣的空白。对后续国内盾构施工具有很大借鉴和推广价值。
   安全质量控制,一个环节也不放过
  该项目在整个施工作业过程中安全风险极高。为确保安全,项目部建立完善了安全管理体系,成立了安全工作管理领导小组,各工点及各工班配备了专职安全员,形成了安全管理网络;他们建立健全安全管理制度,全面落实“一岗双责”及“五落实”“五到位”要求,强化安全教育培训和工序交底,努力提高操作技能。同时,他们建立了项目信息化指挥控制终端,使项目的各施工作业程序得到了及时直观的呈现,缩短了管理链条,确保了施工的安全质量进度,提升了管理效率。
  切实做好项目风险源的控制,是防止安全事故的有效途径之一。为确保安全生产,项目部在建立健全安全体系的同时,对工程项目的安全施工风险源进行了科学细致的甄别,建立了安全风险公示牌,实行风险点领导包保及干部带班作业管理制度。施工中,他们对安全风险实行分等级管理,并在珠三角首次将“建筑施工从业人员多媒体安全工具箱”运用于盾构施工中,通过扫描作业人员头上的二维码,对现场作业人员实行实名制管理。该项目部发明的“盾构法隧道装配式走到防护栏”,获得了国家专利,既确保了安全,又有效降低了施工难度和成本。
  为提升安全意识和职业技能,项目部投入30余万元,建设了“建筑施工安全教育培训体验馆”,将消防、洞口坠落、挡土墙颠倒、安全带使用、安全帽撞击、应急演示、触电、吊运作业、梯子颠倒、脚手架颠倒、不合格马道等14个涉及施工安全的项目搬进了安全培训体验馆,实现培训百分百覆盖。
  来自四川双流的架子工张宝贵说,我在工地干活10多年了,去过的地方很多,但像中铁二十局五公司这样,舍得花钱建安全培训体验馆的还是第一家。作为六口之家的顶梁柱,我安全,才能把活干好,才能对得起自己和家人。
  至今,安全培训体验馆已总计培训达到3000余人次,实现了安全教育覆盖率100%。
  为确保工程质量,项目部以高度负责的精神,一改第三方对工程质量进行检测的传统方法,率先自主使用地质雷达,对主体完工后的隧道工程进行检测,以及时发现施工缺陷并处理,减小后期缺陷整治压力,使工程质量一次100%合格。此举受到珠三角城际公司总经理陈波高度赞同并在全线推广。
  截止目前,该项目上场至今安全无事故,各项工作按预期平稳推进。2018年12月29日,长隆至广州南站右线4650米长距离大直径盾构区间顺利贯通;1月3日,项目从26个参评的施工标段中脱颖而出,获得业主“2018年度标准化工地”。
  以“工匠之心”谱写奋进之路
  2011年3月,26岁的张晋豫背着行囊只身来到广东,通过公司的调遣令,他得知自己这次将要担任盾构机司机。面对这个新生事物,他心怀忐忑和憧憬。“第一次看到盾构机操作面板的时候,我就傻眼了,上面有近百个按钮,按错一个就有可能导致地面塌陷,说实话,当时心里挺害怕的。”站在直径8.85米,80多米长,700多吨自重的盾构机前,身高1米85,体重近200斤的张晋豫显得那么渺小,但这激发了他强烈的好奇心和责任心,去熟练操作这台“庞然大物”。
  刚刚接触盾构机,张晋豫便明白,这是集团公司自主承接的首个城际铁路项目,之前在盾构施工领域的经验是空白,自己是公司培养的第一代盾构司机,面对即将始发的盾构机,留给他学习的时间并不多。面对挑战,张晋豫暗下决心,一定要成为一名合格的盾构司机。
  在之后的工作中,他用行动来证明自己的决心。下班后,别人休息他不休息,继续留在盾构机里学习。那段时间,他与机器为伴,和砂石为友,连吃饭都不离开驾驶室,每天在地下待十四五个小时,早上六点进入隧道,晚上八点下班出洞,最长一段时间有两个月没见过太阳,再加上长时间不刮的络腮胡子,成了项目部有名的“白张飞”。“当时的我给自己设立了一个短期目标,那就是要真正明白这个盾构机的工作原理、明白每一个按钮的作用。”在那段沉迷于盾构机操作无法自拔的日子里,他从不放过每一个零件、每一根线路、每一个参数。熟能生巧,驾轻就熟,慢慢地,盾构机被他“征服”了。
  2018年年初,盾构机掘进地段正处于富水砂层,而隧道上方就是人员密集的城中村居民区,对盾构机掘进姿态要求极高,地面沉降不能超过5毫米,稍有不慎便会导致居民房屋开裂,甚至危及居民人身安全。“操作的时候,我目不转睛地盯着屏幕上面参数的变化,手心都冒汗了,当终于平稳地下穿该段区间后,我悬着的心才算放了下来。”谈及那“惊心动魄”的时刻,张晋豫记忆犹新。
  每天经过十多个小时的工作后,张晋豫总会认真检查盾构机各个部件运行情况,在确保安全后才会和同班的同事们一起有说有笑着走向洞口。“每天这个时候,都是我最幸福的时刻,我会好好地看看我身后的隧道,内心特别自豪、骄傲,因为那是我一厘米一厘米推出来的!”说着,他脸上流露出了自豪的微笑。
  在佛莞项目团队中,像张晋豫这样立足岗位,为项目建设无私奉献的人,还有很多很多。正是有了每一名建设者的辛勤付出,企业和项目团队,才能够不负期望,在工程建设中展现价值,更好地服务于粤港澳大湾区的建设。