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直挂云帆济沧海——首台国产双护盾TBM施工纪实
点击数:555 更新时间:2018-3-23 17:06:45

本报通讯员  郑继光  

   

312日,经过两年的艰苦施工,备受甘肃兰州市人民关注的兰州新水源地项目建设终于实现了输水主隧洞的全线贯通。金城大地,一个将改变兰州人民生活品质的重大民生工程又向前跨出了关键性的重要一步,460万兰州人民期盼多年的“干净水、健康水、优质水”即将变成现实。在兰州人民一个关于“水”的梦想即将实现的背后,有一支深深扎根于甘肃数十余载,并在兰州新水源地工地上奋战数百个日夜的铁军——中国电建集团水电三局兰州市水源地项目部的建设者。两年来,他们用汗水和智慧撑起了兰州人民“水的梦想”。  

1号工程”,“新水源1号”,备受瞩目  

针对兰州市长年以来自来水供水源单一、且唯一取水口上游及周边石化企业布局的现状,按照省委、省政府安排部署,兰州市政府决定实施兰州水源地建设工程。该项目纳入国家近年和“十三五”期间开工建设172项重大水利工程范围,也是省、市政府确定的重大民生工程,被列为兰州市的“一号工程”。通过兰州水源地建设,可有效防止和应对突发性水污染事件,提高供水质量,改善供水结构,确保全市人民安全饮水。这,就是大山深处,为460万兰州人民引水工程日夜奋斗的战场——兰州市水源地建设工程。这个凝聚政府关怀,百姓期盼的民生工程,也是兰州市市,乃至甘肃省的“一号工程”,于20145月启动,将来刘家峡水库优质的水源跨过东乡、永靖,引入金城千家万户,是这个工程的基本框架。

   

20159月,中水三局和其他兄弟单位共同参建的水源地工程正式动工。这其中,洞径4.6米,全长31.57千米的输水主隧洞,因其工程建设周期短、施工距离长、岩石硬度高;沿线地层多变,地质情况十分复杂等因素,成为了控制水源地工程建设的关键,输水主隧洞施工也必须采用对本工程最为有力的双护盾硬岩掘进机。这台设备总长310米,开挖直径5.49米,总重达1187吨,总功率3850千瓦,集机电液、出渣、管片安装、回填灌浆于一体的“超级战士”,完成了组装及试掘进整装待发。它有一个好记的名字,叫“新水源一号”。  

在本工程“新水源一号”的任务是从西固寺儿沟往刘家峡上游方向掘进,在中途与相向而行的“新水源二号”会合,使整个隧洞融为一体。该设备是专为兰州新水源地项目建设量身定制的地下掘进秘密武器,在水源地工程输水主隧洞施工中发挥着关键性作用。之所以叫它‘超级战士’,是因为该设备的技术水平、功能非常领先,可以实现掘进、灌浆、支护同步作业,从而实现输水主隧洞施工一次性成型。  

挑战重重,层层把关,高度重视  

新水源一号由中国水电三局、中国铁建重工集团等单位联合共同研发、具有完全自主知识产权,是国产首台双护盾全断面硬岩隧道掘进机,于20151224日在湖南长沙下线,填补了我国双护盾硬岩掘进机研制的空白。这台双护盾硬岩掘进机(TBM)预计于20163月始发掘进,开启它长达13公里单段、独头的穿山凿岩之旅。在它穿越祁连山脉同时,也将面对输水隧洞沿线分布地层较多,岩性不一,构造较发育,工程地质条件较复杂的挑战。这主要是以泥质砂岩、砂砾岩和粘土岩等组成的软质岩,以石英闪长岩、石英片岩、花岗岩和变质安山岩等组成坚硬岩,不良地质所带来的围岩收敛大变形、大涌水、岩爆等地层风险,以及TBM施工最可怕的拦路虎——断层。“新水源一号”面临长1400米长的白垩系沉积岩与侵入岩交界带,以及F3F4F8三个较大断层,断层围岩类别以Ⅳ类、Ⅴ类为主,隧洞开挖时遇到这软硬相间的岩石可能会出现涌水及塌方,岩石遇水软化、崩解,突泥等,特别是其可能造成的TBM掘进时可能导致局部机头下沉、卡机等困难。 

  

要打硬仗离不开一支高素质、富有战斗力的团队。驾驭“新水源一号”这个钢铁巨龙的是水电三局制造安装分局的一只专业队伍。制造安装分局是一支敢打硬仗、能打胜仗的专业化分局,有着三十年的优良传统。针对水源地项目的特殊性,特意抽调在辽西北供水工程创造了一系列纪录的具有挑战精神、能够创新总结的项目团队,由制安分局党委副书记、TBM经理韩小亮亲自挂帅。分局长陈忠伟、党委书记盛连才多次亲临现场指导、协调,给关注水源地的人坚定一个信念:我们水电人,我们三局人,在辽西北善于攻坚、能够把工程干的漂漂亮亮,如今在兰州水源地,我们一样可以。  

同时,公司领导给予项目足够的关注和支持,多次到现场驻点解决实际问题。公司党委书记周孝武到项目调研并指导党建工作、纪委书记张爱民到项目开展调研工作、公司总工程师王鹏禹亲自担任专家咨询组组长、工会主席王广利到项目组织开展劳动竞赛活动、副总经理郭坤、李刚、王琪分别参加业主的工程促进会、首段贯通仪式、特大断层破碎带处理等。  

我们始终相信,没有最好,只有更好。在水源地,项目部创新管理,成立了以公司总工程师王鹏禹任组长、公司专家室主任黄继敏和TBM首席专家许金林为副组长的兰州水源地专家咨询小组,并推行了以机电总工、土建总工、保障总工“三总工”的技术管理模式,这些在三局均为首例。技术有了保障,施工就能少走弯路,一切也就顺畅多。项目部引导员工“出手就干标准活、出活就是精品活”,让他们自觉将“创新”理念渗透到具体工作之中。同时,项目部通过优化部门设置和岗位配置,明确部门、岗位责任,细化工作目标、内容,制定各岗位工作标准,量化绩效考核指标,明晰各部门衔接口,实现工作上的查漏补缺。  

艰难苦困,百折不挠,迎险化难  

20163月,西固区寺儿沟内的兰州水源地工程TBM2工业广场上,一个十万火急的任务很快摆在项目部面前:“因场地狭小,不具备318米长的设备一次性组装调试完成再始发,新水源一号必须在组装期间始发,边组装边掘进。”这时TBM2设备还有30%没组装,利用一台不完整的设备施工,还要进行设备初步阶段的磨合,遇到设计不合理及时改造,这其中将面临的困难是施工人员所难以想象的。因此,组装期试掘进就是与时间赛跑,利用时间创造空间,将始发洞长度从200米利用TBM开挖至300米、具备设备组装完成的条件。组装期掘进300米的施工、其余设备的组装成为了整个工程的关键线路工期,这项工程能否按时完工,关键就在与此。

   

为尽快整个设备完全安装完毕,具备正常掘进施工条件。项目部以决战决胜的勇气迎难而上。施工中,项目部将工作计划细化到每一天,落实到每一名参战队员,利用组装期掘进、矿渣车出渣、进行设备的调试、改造和开始转渣皮带系统的安装,确保工期兑现。6个工作面同时展开,24小时不间断施工,全体作业人员全部三班倒。  

2016518日,在全体作业人员的艰辛努力下,310米长的钢铁巨龙巍然成型,TBM2全部组装完成后具备高素质的再次始发条件,高效的连续皮带机出渣系统安装调试完成,TBM2再次始发试掘进如虎添翼,得到了业主兰州水务公司的高度评价。  

然而,好事多磨, 525日,试掘进一周后,因连续的强降雨导致主洞洞脸上方边坡崩塌,TBM连续皮带出渣系统、通风系统、供电系统、水循环系统及通讯系统均处于瘫痪状态,洞口6米长明拱段坍塌,这一地质灾害犹如晴天霹雳一般,让此前多日的努力均化为泡影。为了灾后的恢复,经过一个月的恢复重建,每一个施工人员再次“玩命”了,用手提、用肩扛,运送材料、器械,在脚手架上来回攀爬,每天工作时间长达10个小时,为的是尽快恢复正常施工。经过现场施工人员的不懈努力,TBM2626日再一次恢复试掘进。  

打隧道,最怕的就是地质太复杂,更何况像“新水源一号” 这样独头掘进13.5公里的隧洞,该隧洞沿线分布地层较多,岩性不一,构造较发育,工程地质条件较复杂的挑战迎面而来。水源地TBM2先后经历4次卡机,最为严重的一次是2017913日,TBM2掘进至10692米处时,遭遇国内罕见断层破碎带,双护盾TBM盾体前部被松散岩渣埋压,超前地质预报探测到掘进前方30米范围内为破碎带,围岩为极破碎的Ⅴ类围岩,开挖掌子面渗水情况非常严重,导致掘进中断,造成TBM掘进受阻。    

面对突如其来的不良地质段,在TBM掘进遭遇挫折的第一时间,在水电三局西安总部,公司副总经理郭坤立即主持召开了“兰州水源地工程TBM特殊破碎带地质处理方案讨论会”会议,听取了破碎带处理专题汇报,同时成立“兰州水源地工程特殊破碎带处理领导小组”,举全局之力协助项目解决不良地质段带来的困难。  

方案讨论期间公司专家黄继敏、廖勇、屈高见、闫景参等专家对每个细节可能的意外和应对措施反复推演和分析,邀请并吸取国外、国内专家的建议,制定了完善的施工方案,以严谨的工作作风和对企业的高度责任感,给业主、监理、EPC总承包部留下了深刻的印象,也奏出了水电三局科技兴企、技术强企的最强音。    

通过采用对掌子面破碎围岩化学灌浆+水泥灌浆的处理方法,经过近90天的艰苦施工,20171210日,公司TBM首席专家许金林亲自盯在操作室,随时指导操作手调整各项掘进参数,终于使TBM刀盘再次成功启动,在出渣量、各项掘进参数均可控的前提下,TBM正式恢复掘进,取得了特殊断层破碎带处理的阶段性胜利,唤醒了沉睡近3个月的铁龙,继续开始穿越之旅。  

天道酬勤,玉汝于成,彰显实力  

综合管理水平的提高及各项管理制度的有效落实,保障了TBM的良性运转,设备故障率逐步降低,设备利用率不断提高,在2015年“大干90天”、2016年“保贯通、树品牌、风险新水源”劳动竞赛活动的带动和激励下,各项进尺指标稳步上台阶,不断自我超越,月进尺从2015年一开始的200米,到12月份的906米,到20176月的1002米、71019米,连续2个月进尺突破千米大关, 再到20181月进尺1251.82 米。项目以劳动竞赛为契机,项目管理团队紧盯目标落实,严格落实领导干部带班制度,明确岗位职责,强化现场管理,卡控关键工序,减小非正常化停机影响,向每一天要进度,及时兑现单班考核奖励,抓住地质围岩适合掘进的有利时机全力掘进,创造了最高日进尺61.5 米、最高周进尺304.85 米、最高月进尺1251.82 米的国产TBM施工纪录。  

 

专业团队亮剑即显实力,成绩的取得,是所有参建员工共同努力的结果,兰州水源地项目团队充分发挥了公司TBM施工优势,精心组织,科学施工,展示了公司的TBM施工水平。  

两年来,在内外结合下,项目部各项创新成果层出不穷,获得了创新成果10余项,多项技术达到了国内先进水平。依托项目施工,项目部自行设计的“一种双护盾TBM施工豆砾石结石取芯装置”等四项科研成果更是获国家知识产权局授权,取得实用新型国家专利证书。  

一路沐雨栉风,一路披荆斩棘,辛勤的汗水洒在追求的沃土里,孕育出了累累硕果,两年的实干成就了建设者们精彩的人生。这些勇敢的建设者的脚步不会停下,等待他们的将是下一个依然充满挑战和征服,交织着汗水和荣耀的新的征程,他们将再次用汗水和智慧抒写新的辉煌。

(图片:朱群茂)

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