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中铁隧道集团蒙华铁路中条山隧道建设纪实

时间:2015-11-16 16:07:56 来源:人民铁道网 作者:赵中庸 段宏杰 张立为
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  原标题:挑战禁区的中国“隧道梦之队”——中铁隧道集团蒙华铁路中条山隧道建设纪实
  
  在我国大江南北,活跃着一只“隧道梦之队”,他们不断挑战施工禁区,创造一项项奇迹。他就是中铁隧道集团。
 
  仅仅在9月份,中国铁路总公司、昆明铁路局、昌九城际铁路公司组织铁路建设项目标准化管理现场会代表,分别来到怀邵衡铁路南雪峰山隧道、丽香铁路2标、昌赣客专兴国隧道施工现场观摩;11月7日至9日,蒙华铁路质量安全管理现场会代表来到蒙华铁路3标段中条山隧道现场观摩。
 
  短短几个月时间,中铁隧道集团就如此密集地成为铁路标准化施工观摩的样板和标杆。尤其是在蒙华铁路,背后有哪些秘密呢?
 
  机械化配套:“隧道梦之队”的神圣使命
 
  蒙西至华中地区煤运通道是我国“十二五”规划的重点铁路项目,是“北煤南运”新的国家战略运输通道。中铁隧道集团承建的蒙华3标重点工程为中条山隧道,全长18.4公里,一级高风险隧道。
 
  “机械化配套就是要实现复杂地质条件下安全施工、良好地质条件下快速施工的一种最优组织模式,是我国隧道施工水平领先国际的利器,”中铁隧道集团董事长丁荣富说。当前,机械化配套正在成为我国长大山岭隧道施工发展方向。
 
  十多年前,在中国铁路总公司(原铁道部)的支持下,中铁隧道集团承担机械化配套施工课题,在贵广高铁三都隧道施工中进行探索,在沪昆高铁雪峰山隧道群施工中应用,在怀邵衡铁路南雪峰山隧道、昌赣客专兴国隧道等项目施工中推广,取得显著效果。
 
  在蒙华铁路,机械化配套继续得到传承和发展。中铁隧道集团配置了混凝土湿喷机械手、全液压履带式自行移动栈桥、衬砌混凝土自动养护台架、整体式衬砌模板台车等先进机械设备,形成了超前地质预报、喷锚支护、仰拱、二次衬砌、空洞检测、水沟施工作业等机械化配套作业生产线,实现了隧道全工序机械化作业。
 
  设计、施工、科研、修造“四位一体”是中铁隧道集团的核心优势。为确保仰拱施工质量,中铁隧道集团隧道设备制造公司“量身定做”了全液压履带式自行移动栈桥,获得两项国家专利,填补了国内履带式新型栈桥的空白。
 
  11月7日,蒙华公司董事长、总经理张梅在移动栈桥前详细询问施工效果。现场负责人说:“该移动栈桥单次可以施工24米,有效减少仰拱之间施工缝隙对接次数,提高了仰拱的整体性,对改善隧道质量通病、提高仰拱施工质量具有极大效果。同时满足各种运输车辆正常通行的前提下可进行仰拱同步作业,实现了立体作业,加快了工序循环时间。”张梅连声说:“干活的人说好才是真好,好就要坚持!”
 
  工欲善其事,必先利其器。“混凝土湿喷机械手”是初期支护一项重量级武器。机械手将作业人员从繁重的体力劳动和恶劣的施工环境中解放出来,用现代科学手段实现速凝剂掺量自动化,提高施工质量,同步大大改善作业环境,现场施工更人性化、科学化、机械化。
 
  当前,中条山隧道共配置了8台KC-30型号混凝土湿喷机械手,每台湿喷机械手配备2名喷射手。“虽然机械手在中铁隧道集团多个铁路隧道施工中得到运用,但蒙华项目还是经历了‘在学习中使用,在使用中提高’的困难期。”项目经理殷晓东介绍。
 
  刚开始,操作人员的熟练程度依然不够,喷混凝土存在着平整度差,喷射厚度掌握不好,局部不密实等问题,造成反复。为了迅速掌握机械手喷射工艺,中铁隧道集团立即从其它工地抽调有经验的人员现场指导帮助,并从厂家聘请专业人员现场帮扶。
 
  项目部开展喷射手岗位技能比武活动,经过不到3个月的现场操作实践,持续改进,喷混凝土质量全部能够满足设计要求,袁佳奇和桂杨两位喷射手被评选为“金牌喷射手”,激励大家不断提高操作水平。
 
  混凝土湿喷机械手的使用,保证了混凝土从拌合站到初支完成全部实现了机械化作业,同时到达现场后能快速调整机位,无需接送风水管,混凝土运输到现场即可直接喷射作业,最大喷射高度16.8米,最大喷射宽度为30米,最远喷射距离为15米,喷射混凝土实际能力每小时15立方米,回弹率均可控制在18%左右,施工效率大大提高。据统计,在中条山隧道进口五级围岩条件下,双台阶开挖机械手完成单循环1.2米的初喷只需用时150分钟。
 
  在观摩现场,施工人员还介绍了通风系统变频技术噪音小、省电等优势。在混凝土养护台架前,作业人员进行现场演示,张梅连声说好。
 
  工艺创新:“隧道梦之队”的必杀绝技
 
  中条山隧道出口位于山西省平陆县境内,紧邻黄河。根据设计,中条山隧道穿越第三系地质,其中V、Ⅵ级围岩约占全隧道的33%,再加上隧道最大承压水量每天7万立方米,还有说达到惊人的11万立方米,压力高达17兆帕。治理如此罕见的水患是一项具有挑战性的工作。
 
  17兆帕承压水是一个什么概念?中条山隧道前期在距离隧道175米的山顶勘探时,勘探水量的钻头拔出后,承压水顺着钻孔喷涌而出,形成“自然喷泉”,当地老百姓直接在勘探钻孔上面接了一根水管,进行农田灌溉,两年来一直正常使用,水量依然没有减弱的趋势,可见水量之丰富、水压之大。
 
  项目经理殷晓东介绍:“承压水巨大,黄土遇水失稳,极易造成隧道坍塌,是隧道施工的禁区,不到万不得已不会穿越这样的区段,而中条山隧道穿越禁区段就有两公里多!”
 
  在渝怀铁路圆梁山隧道遇到具有世界级难题的大型溶洞群,在龙厦铁路象山隧道遇到最高每天七万五千立方米的罕见涌水,中铁隧道集团依靠攻坚克险的精神,突破一个又一个施工禁区。
 
  为了确保万无一失,设计院专门设计了一个排水平行导坑,以应对每天高达数万方的涌水,避免水淹掌子面险情的发生。据了解,这样的设计也是破天荒的!
 
  位于出口段的5号斜井,坡度为11%,目前掘进310米,涌水量已经达到每天2千立方米的设计量,预计到达正洞时将达到7千立方米,超出设计标准。
 
  “这种情况下一般采用帷幕注浆的办法,虽然稳妥,但进度太慢,而且混凝土等材料浪费严重,耗时耗力,现在我们采用带水作业的创新工艺,不仅保证了施工安全,而且加快了施工进度。” 负责5号斜井施工的三工区经理郭玉旺说。目前5号斜井每月可开挖五六十米,虽然缓慢,但在国内同类地质条件下已属不易。
 
  这里的“带水作业”工艺,就是首先采用“分段截流、反坡排水”的方法,消除水隐患,为掌子面开挖和立拱等作业创造条件。项目部根据井身后方出水点情况及水量大小在隧道底板每隔20米左右设截水坑和截水沟,采用轻型污水泵将积(截)水坑内的水利用管道抽排至移动集水泵站,配置大功率高扬程合金泵将污水通过大直径管道抽排至洞外处理池,处理达标后排放。
 
  采用仰拱及时封闭成环的方法,利用隧道自身稳定的特点,保证施工安全。“传统隧道立拱没有及时封闭成环,即使立拱紧跟掌子面,也不能完全保证掌子面不塌方。而立拱及时封闭成环真正回归“新奥法”施工理念,从根本上解决了这一难题和安全通病,是实现本质安全之举措。”项目经理殷晓东说。
 
  中条山隧道进口目前已掘进610米,开挖采用上下台阶与仰拱一次开挖法施工,仰拱初期支护紧跟下台阶,及时封闭成环,将仰拱初支纳入台阶法工序,减少仰拱单独开挖工序,缩短仰拱施工循环时间,成环不超过12小时,仰拱与下台阶一次爆破成型,减少了爆破围岩的二次扰动,有效控制周边收敛和拱顶沉降,杜绝关门塌方事故的发生。
 
  通过中条山隧道进口量测数据对比分析,隧道拱顶累计沉降变形最多只有15毫米左右,收敛变形最多也只有15毫米左右,较传统仰拱二次开挖工法能够降低30%以上,仰拱与下台阶一次开挖封闭成环的施工工艺从本质上有效确保了隧道施工的质量和安全。
 
  仰拱及时封闭成环是一项重大的突破,不仅适用于富水区段,而且可适用于各类地质条件,具有广泛的推广价值。
 
  预则立,不预则废。当前这里的各种抽水设备是按照设计量的1.5倍来准备的,以防患于未然。而且准备了充足的应急物资,进行了多批次的人员培训。
 
  “现在隧道涌水量还不需要平行导坑发挥功能,我们四工区已经打通平行导坑进入正洞,在保证安全的前提下正在加快施工进度,以支持富水区段战胜涌水,满足整个工期目标。”四工区经理王能学说。
 
  质量至上:“隧道梦之队”的永恒追求
 
  “工程质量是蒙华铁路生命线”,这是蒙华公司提出的管理理念。中铁隧道集团全面创新,尤其是采取机械化配套和仰拱及时封闭成环工艺创新手段,实现本质安全,确保质量零缺陷。项目部还搭建监控量测信息自动预警管理系统平台,实现信息化施工。
 
  该系统是集现场数据采集、分析、处理、预警、远程监控于一体的监测预警系统,现场量测后通过信息平台手机客户端,利用蓝牙连接全站仪采集和上传数据至中铁西南院监控量测信息平台和中铁隧道集团监控量测信息平台服务器,服务器内监测数据监测人员和监管人员均可进行实时查询,监测小组对原始数据及时分析,及时反馈现场指导施工,为确保施工安全、优化施工参数、动态设计提供可靠依据,真正为施工保驾护航。
 
  每天隧道洞口大屏幕上都显示出最新的监测原始数据,并提醒大家当天是否发生预警,是否可以安全进洞。据介绍,开工以来仅在一次仰拱作业时发生一次黄色预警。很快封闭成环,预警取消。
 
  不仅如此,中铁隧道集团项目部根据蒙华公司的要求,实施项目质量总监制。设立专门负责施工质量,把质量作为一道关键环节和工序来管理,这在全国也属罕见。
 
  项目质量总监下设项目质量部,工区设质量工程师,班组设质量检查员,自成体系,目标明确,责任到人。“原来各系统部门都分管质量,结果管理都不够到位!现在设立专门质量机构,克服了‘人人都管、人人管不好’的局面”,项目部质量总监张献伟说。
 
  质检工程师和安全工程师一样,在现场具有特别的权利。开工初期,钢拱架焊接不够,质检工程师立即让掌子面停工一天整改,直到问题解决。
 
  “项目中心实验室每月抽芯检测,查看衬砌强度是否达标,厚度够不够,拱顶是否存在空洞,将问题消灭在施工过程中,杜绝留到交验前处理,”张献伟说。
 
  常年奔波在施工一线的张献伟,难有和家人团聚的机会。今年国庆期间,上高三的女儿来到蒙华项目看望老爸。但他没有时间陪同,女儿只好在三门峡大坝转了转就返回了。项目员工中类似的例子还有很多很多。
 
  项目部生产经理陈凤熔介绍:“管项目就是‘管钱管人管事’,而且只有先管住钱,才能管住人,最终才能管住事。”“隧道梦之队”在中条山隧道的施工组织方式为项目部+工区+作业班组的结构。
 
  管理要实现简单、高效、操作性强,指令能够得到有效执行,现场作业层的工资标准、发放情况是关键。在蒙华,这些由工区全部掌握,作业工人除有保底工资外,还有考核奖惩机制,如循环奖、超欠挖奖、安全质量奖等,建立以激励为导向的机制。
 
  例如,以班组为单元考核,无安全质量问题每人奖励300元,如果一人违规或检查存在安全质量问题,不但取消奖励,而且当班每人扣除10元,以促使班组内部形成互相监督的氛围。对于不服从管理的个别人员,达到3次上报公司,录入劳务人员“黑名单”,全公司范围内不得再次录用。
 
  “现场实行实名制作业,关键工序影像留存,建立档案,实现了可追溯,真正实现了责任到人,”项目部党工委书记罗进说。
 
  从管队伍变为管个人,从项目管理延伸到公司系统管理……违章作业和乱干蛮干寸步难行,当然对违章指挥人员同样有处罚机制,真正实现了“管钱、管人、管事”的高度统一,最终既管住了钱,也管住了人、更管住了事。
 
  滔滔黄河水,巍巍中条山。这里是忠义化身关羽的故乡,“隧道梦之队”面向中条山,背对黄河,别无退路,只能以关羽为榜样,忠于国家,奉献社会,在披荆斩棘中奋勇向前……
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编辑: 孙晓远
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