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荆山深处的“试验田”——中铁十二局郑万高铁施工管理新模式调查

时间:2018-09-30 11:00:27 来源:人民铁道网 作者:邹径纬
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保康隧道一号横洞。本文照片由景礼红、贾鹏翼 摄
 
  九月荆山九月黄,稻谷丰收堆满仓。
  
  湖北保康马桥镇,中铁十二局郑万高铁7标项目部尾端。站在楚烽隧道进口,眺望着远方水稻开镰的繁忙景象,项目经理王立军的心里五味杂陈。
 
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楚烽隧道1号横洞。
  
  2016年12月,郑(州)万(州)高铁湖北段动工,中铁十二局上千名建设者挺进荆山。
  
  这里也是全国高铁智能化施工管理的“培育”基地。“以机械化、信息化与标准化管理深度融合,为国内高铁智能化建造开先河、树样板。”在建设单位武九客专湖北公司的宏大蓝图中,中铁十二局在时代发展的机缘巧合中当上了“第一个吃螃蟹的人”。
 
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铁路总公司副总经理王同军视察罗家山隧道,要求大胆创新,打造国家品牌。
  
  2018年6月8日,中国铁路总公司副总经理王同军检查中铁十二局罗家山隧道和楚烽隧道后,总结讲道:“中国隧道智能建造,首次在山区时速350公里的郑万高铁施工现场取得历史性的突破,这是一项前无古人的创新,你们一定要大胆试验,协调作战,打造又一个与‘复兴号’一样的国家品牌。”
  
  从满目秋色中转身,凝望自己的“试验田”,回首过往在艰难中走过的每一步,王立军说,他们种下的“智能化”种子已然破壳发芽。
  
  机械化替代人工  踏平坎坷成大道
  
  3月11日,集合了国内隧道施工最先进机械设备的郑万铁路隧道群,以中国高铁智能化样板工地的身份,登上了央视cctv4《中国舆论场》的舞台。
 
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防水板及钢筋自动挂安一体机。
  
  主持人这样描述中铁十二局承建的郑万铁路保康段:“这是目前国内施工难度最大、安全风险最高的在建高速铁路,同时也是一条标准最高、管理理念最新的铁路。”
  
  把隧道机械化施工的“试验田”选在地质条件极为复杂的鄂西北,中铁十二局的考量是:随着施工作业群体老龄化的到来和安全形势所迫,机械替代人工是大势所趋,与其被动应战,不如在最恶劣的环境中主动求战,为开启行业施工新模式探出一条新路。
  
  “一个隧道口上了3000多万的设备,这在中国铁路施工史恐怕是空前罕见。”一公司项目经理王双卯介绍,他们购置或研发了全电脑三臂凿岩台车、三臂拱架安装机、自行式仰拱长栈桥、防水板二衬钢筋自动挂安一体机、自动布料带压灌注智能二衬台车、移动式混凝土养生台架、检测台车等机械设备,组建的流水化生产线,开创了国内隧道全自动智能机械化施工的先河。
  
  据统计,自上场以上,郑万项目部在5条隧道投入的大型机械设备达到241台,仅每台单价超过1000万元的全电脑三臂凿岩台车就多达10台,大型机械设备的总价超过3亿元。
  
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上场初期,项目经理王立军现场办公,对标段进行实地踏勘、谋篇布局。
 
  “拥有了先进的机械,并不代表着机械化水平一定高。”王立军表示,他们花大价钱买来的机械不是为了装点门面,而是要在充分利用中总结摸索出一整套机械化施工的工艺工法、劳务模式及相适应的管理体系,以此作为机械化的支撑。
  
  从理论上讲,机械的效率肯定要远高于人工,成本也要低于人工。但实践证明并非如此。
  
  罗家山隧道横洞机械化施工前期,由于操作手不熟悉机械性能,三臂凿岩台车施工效率低、超挖大,各种设备工效相互不匹配,曾一度遭到作业人员的抵制。甚至有人放言:“上大型机械就是添乱,这些没有思想的‘笨东西’干活永远赶不上人工。”
  
  “机械化施工要想取得长足的发展,就需要不断地尝试、改进、创新、突破。如果遇到一时的困难就退缩,什么事情都干不成。”中铁十二局总经理高治双在郑万铁路领导干部座谈会上斩钉截铁地说:“谁要让机械设备睡大觉、晒太阳,我们就让他下课。我们必须与时俱进,坚定不移地推行机械化施工。”
  
  操作手与机械磨合期过后,施工效能开始大幅提升。罗家山隧道五级围岩全断面掘进月进尺一度达到72米,相较于传统作业方式,效率提高了30%左右。
  
  施工效能的提升,还依靠于项目部对机械的持续改制与创新。比如防水板二衬钢筋自动挂安一体机,目前使用的已经是“第四代产品”。一体机从构思、研发、试用、改进、换代,直到“最新款”的出厂,历时近两年。
  
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自动布料带压灌注智能二衬台车。
 
  项目总工姜军介绍,他们自主研发和改进的设备还有:多功能开挖及立架综合台架、自动布料带压灌注智能二衬台车、全封闭二衬雾化养护台车等,这些设备都是“全球首台”,在一定程度上解决行业施工难题,与工法创新形成契合。
  
  去年3月,一个厂家代表到四分部推销“行业最先进”的自动化立钢拱架台车——这款报价300万的台车每立一榀拱架用时1.5小时。
 
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液压式仰拱台车。
  
  听了厂家的话,项目经理王双卯笑着说:“我们自己研发的台车4榀拱架同时自动立起来,只要3个小时。所有费用加在一起不超过70万元。”引得推销人员好不尴尬。
 
  
  机械化部分替代工人在很大程度上突破了长期制约企业“用工荒”的瓶颈。采用传统施工方式,每个隧道口至少需要作业人员近100名,而采用机械化施工,仅需要操作手10名和其他作业人员40名。与此同时,掌子面人员的减少,安全风险也随之降低;劳动强度减小,也吸引了年轻的作业人员加入到隧道施工大军中。
  
  “机械化施工的唯一短板是一次性投入较高。”王立军算了一笔账:如果加上设备投入成本,项目效益就和传统施工方式持平甚至略低。但是他坚信,从长远来看,随着对机械化课题的深入研究实践以及不断摸索尝试,效益问题将会有所改观。
  
  数字化工地打造  樱桃好吃树难栽
  
  滴滴滴滴……急促而刺耳的警报声在项目部信息化调度指挥中心响起,大屏幕卫星图显示:一台弃渣车辆的行驶轨迹与预定线路发生偏差。几乎是在同时,信息化中心主任林毅拨通了驾驶员的电话。
  
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保康隧道洞口信息化室。
 
  “我们不但给每台车安装了GPS实时定位装置,而且通过收录驾驶员个人信息以及追踪车辆行驶轨迹、行进速度、单位油耗等大数据汇总分析等手段,实现了对车辆的远程监控管理。”林毅说,他们在不知不觉中扮演着电子警察的角色。
  
  在项目部打造数字化工地的大棋盘中,车辆定位追踪只是其中分量很轻的一个棋子。
  
  今年7月,物资管理信息化端口接通项目部自主研发的PMS信息化管理系统,项目部实现了工序作业卡控、安全质量风险卡控、物资批号流转追溯、业务接口闭合等施工过程中所有数据采集的全覆盖。
  
  “每一车砂石乃至每一根钢筋,由谁提供,由谁加工,在哪一天用在了哪个部位,这一系列的信息通过PMS系统均能够快速查询到。”五分部负责人陈勇说,就像古代修长城一样,每一块城砖上都留下了制作者以及监管者的“印记”。
  
  作为国内成体系的数字化工地初探者,郑万项目部从试验试点到全面普推的过程,可谓是举步维艰且一波三折。
  
  项目上场时的数字化工地推进会上,几乎所有的分部与会者都对“通过大数据集成实现资源共享、过程监控、资料归集、沟通协调”的远景,表现出浓厚的兴趣。
  
  然而,当数百万的投入以及成倍的工作量摆在面前时,大部分人的脸上又流露出抵触的情绪。
  
  研发和升级系统需要钱,网络铺设维护也需要钱,额外增加的基层信息化管理员同样需要钱……不少人提出了类似的疑问:“作为施工单位,把活干好就行了,有没有必要花这个‘冤枉钱’?”
  
  项目部在研讨会上列出了这样的明细:精准掌控原材料节超,省钱;卡控施工要点避免返工,省钱;交叉业务无缝对接提效,省钱;安全卡控,避免事故发生,省钱……
  
  “企业乃至建筑行业从粗放型向集约型转变的过程中,构建以信息化为支撑的管理体系,是绕不过的一道坎。”王立军坦言,信息化的试验田早晚都得有人种,与其等待别人、邯郸学步,不如自己动手、早种早收。
  
  武九客专湖北公司董事长王志坚也给项目部“打气”:“创新者永远是孤单的,在没有摘到收获的果实之前,它的支持者总会是少数。越是困难就越要坚持。”
  
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王立军带领研发人员对锚杆注浆器具进行改进调整。
 
  项目部信息化中心统计数据显示:所有机械设备、劳务人员以及原材料信息采集生成的二维码超过17万个,127个专兼职信息员每月上传更新的信息多达近万条,仅劳务人员个人信息以及各类培训教育电子资料打印装订成册将超过两层楼高。
  
  “年龄大的收料员不会操作系统,我们就手把手的教,一遍不会教两遍,直至学会为止;现场技术员反馈信息填报繁琐,我们就升级系统,尽可能地增加点击选项,减少文字输入;信息员对繁杂的报送、上传工作感到厌倦时,我们就启动积分累计兑奖功能。”林毅介绍,在一年多的“纸质版”与“电子版”并行推进中,他们最终让基层认识到信息化的管理优势。
  
  9月上旬,PMS系统安全质量内控管理模块数据显示:现场技术人员报送并全部“销号”的安全质量隐患5846个,为项目部打造精品工程和“平安工地”上了保险。与此同时,每周基于大数据分析自动生成的写实的成本报表,以精确到元的水准,深受分部管理人员的青睐。
  
  “每道工序都要事前、事中、事后拍照上传,全部是网上报检、审批,过程保留痕迹,随时可以追溯。”林毅说:“信息化建设进入实质性操作阶段,不仅增强了管理的计划性,更重要的是从源头上遏制了过程造假、管理漏项等问题。”
  
  “无人区”摸索前行  畏途巉岩终可攀
  
  一根5米长的锚杆,存放在中铁十二局郑万高铁项目经理部的大厅里。在外人看来,这只是一根普通的粗铁棍,但每天经过这里的工作人员却对它另眼相看。
  
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2017年10月15日,集团公司宋董事长在郑万项目现场办公。
 
  因为锚杆类型,这里曾有过“学术争端”,从传统砂浆锚杆到预应力锚杆的转变, 他们经过多次研讨,反复实验,历时三个月之久,最终选择一种封闭牢固、快速的涨壳式预应力锚杆。
  
  这种锚杆,正是要运用于隧道软弱围岩全断面开挖。通过它快速锁定围岩,减少早期变形。
  
 
  一名隧道专家在郑万高铁研讨会上说,软弱围岩全断面开挖是中国隧道施工的“无人区”。理论依据是“全断面开挖对围岩扰动最小”,理念为“让初期支护承受全部荷载,把二衬作为安全储备”。
  
  保康隧道是全线第一长软岩隧道,长14公里,就在7标段;罗家山隧道全长10公里,集溶岩涌水为一体,就在7标段;全线五座一级风险隧道,两座就在7标段。
  
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2017年7月王立军陪同集团公司总经理高治双陪、武九公司董事长王志坚等在保康隧道。
 
  在以往的隧道施工中,中铁十二局的建设者对付软弱围岩、不良地质有的是办法,但从未“涉足”全断面开挖。
  
  工法之变必将引起机械配置、劳务模式、组织管理等一系列的创新。而创新,需要突破的不仅是设备和技术,更多在于认知和观念。
  
  “祖宗之法”可变否?
  
  心理学家认为,对新兴事物,人们往往过多预测困难和风险,却忽视它的潜在的价值和机遇。网上购物早期时,几乎所有的人都曾抱有怀疑、观望态度;汽车刚刚发明时,人们以为只是一个怪物,谁也没有想到能成为代步工具……
  
  在郑万,很多参与创新的管理人员都表示,曾经经历过从质疑到观望,从实践到坚持这一过程。
  
  郑万项目办公室人员说,“集团公司‘隧道研究室’专家来过、国内地下工程专家来过、知名设计大师来过、铁路总公司领导来过,大大小小的研讨交流会不少于100次。”
  
  “科学理论是一把钥匙。在郑万项目部,他们正是用这把钥匙,带着机械装备打开了中国隧道软弱围岩全断面施工的大门。”
  
  一台全电脑三臂凿岩台车不可能把隧道施工带进“机械化时代”,还必须配置与之相适应的十几种辅助设备,并设法解决“配而不套”的新生问题,并消除工序间的交叉、干扰等接口矛盾。
  
  要想实现各工序按节拍式、流水式均衡推进,郑万项目必须打破既有管理习惯,各道工序重新“洗牌”。
  
  这,看似简单,却并非易事。
  
  石家庄铁道学院徐长山教授在其著作中提到,“钱学森主持研发的导弹第一次试验之所以没有成功,并不是技术原因,而是对导弹工程的各个环节缺少系统协调与控制。工程中的许多问题,仅仅靠科学和技术手段是不能完全解决的,还要有系统科学的哲学思维。”
  
  走进郑万高铁隧道内,成套的先进工装设备,犹如铁甲列队,各就其位,各显神通,井然有序。王立军走在洞内,边走边说:“借助信息手段,我们已经在隧道形成9条机械化作业流水线,这里面有一整套的理论支撑。”
  
  据悉,中铁十二局郑万项目上场近两年来,已经立项研究课题6个、申请专利26个、编写工法35个。
  
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2017年7月王立军陪同集团公司总经理高治双陪、武九公司董事长王志坚等在保康隧道。
 
  2018年7月16日,中铁十二局集团“隧道观摩会暨交流会”在郑万项目部召开,来自全集团公司140多位隧道施工管理方面的精英前来参会。
  
  会场外,总会听到这样的感叹:
  
  “机械化施工时代真的已经来临了!”
  
  “软弱围岩居然采用全断面开挖法,真没想到!”
  
  初秋的荆山,气候宜人。在这个收获的季节里,郑万项目部因为名声在外迎来送走着一批又一批“取经者”。
  
  “离我预想的目标,走过的路还不到十分之一。”面对不绝于耳的赞誉,王立军的头脑中始终保持着冷静。他说,既然自己种的是高铁行业史无前例“试验田”,就注定了有成功、有失败、有经验、有不足,更重要的是不忘初心之后,会有更大的提升空间。
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编辑: 唐克军
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