鐫刻在長江深處的“驚世”之作
歷史定格在這一刻:2018年8月21日9時28分。南通航母主題公園西南角人頭攢動,不遠(yuǎn)處的長江江面波光粼遴,寧靜安祥,似乎和建設(shè)者一起靜待那激動人心的時刻。
隨著巨大的“卓越號”盾構(gòu)機(jī)刀盤破土而出,現(xiàn)場一片歡騰,中國鐵建所屬中鐵十四局近百名建設(shè)者歡呼雀躍,激動萬分,標(biāo)志著全球首條1000KV特高壓穿越長江電力綜合管廊隧道貫通。這是世界上首次將大直徑盾構(gòu)隧道應(yīng)用于電力工程,也是世界上電壓等級最高、輸送容量最大、技術(shù)水平最先進(jìn)的超長距離GIL創(chuàng)新工程。

“一年多了,心時刻懸著,無論吃飯、睡覺還是回家,電話24小時不敢離身!盡管超前謀劃的十分周密,還是不敢有絲毫大意。”項(xiàng)目總工程師孫茂舟坦言。功夫不負(fù)有心人,項(xiàng)目部自2017年6月盾構(gòu)機(jī)始發(fā)以來,該管廊隧道不滲不漏,渾然天成,好評如潮,先后吸引國內(nèi)外6000余人專家學(xué)者、業(yè)內(nèi)同行現(xiàn)場觀摩。
錢七虎院士稱贊:此隧道是目前國內(nèi)現(xiàn)場管理最好、實(shí)體質(zhì)量最優(yōu)、建設(shè)進(jìn)度最快的行業(yè)標(biāo)桿工程!他們是怎樣做到的呢?
技術(shù)攻關(guān)“破難題” 高水壓、有害氣體全“降服”
“接到任務(wù)的那一刻,心情十分激動,能夠第四次挑戰(zhàn)長江深處的水下盾構(gòu)施工,似乎胸有成竹。然而,一系列超出想象的世界性難題帶來了前所未有的挑戰(zhàn)!”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳鵬回憶說,“很多技術(shù)難題在世界范圍內(nèi)是首次,沒有任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。”
淮南~南京~上海1000千伏交流特高壓輸變電工程是國務(wù)院大氣污染治理十二個重點(diǎn)通道之一,舉國關(guān)注。而蘇通GIL綜合管廊工程又是該工程的關(guān)鍵控制性難點(diǎn)工程,起于南岸蘇州,止于北岸南通,全長5468.5米,盾構(gòu)直徑12.07米。這是全球首次將大直徑盾構(gòu)隧道應(yīng)用于電力管廊工程。
“這不是一座普通的水下大直徑盾構(gòu)隧道,隧道最深處79米,最大水土壓力達(dá)到9.8倍大氣壓力,相當(dāng)于一個手指甲承受近20斤的重量,是目前國內(nèi)埋深最深,水壓力最高的盾構(gòu)隧道。”陳鵬介紹。

“地層中含有甲烷,是易燃易爆有害氣體。”孫茂舟說,“隧道長距離穿越有害氣體地層,安全風(fēng)險(xiǎn)極高,當(dāng)這種氣體濃度達(dá)到一定程度,就會迅速爆炸,帶來災(zāi)難性的破壞,后果不堪設(shè)想!”
項(xiàng)目部成立以項(xiàng)目負(fù)責(zé)人名字命名的“陳鵬創(chuàng)新工作室”,確立科研主題,成立若干的技術(shù)攻關(guān)小組。同時,他們聯(lián)合知名高校,大力開展技術(shù)創(chuàng)新。他們多次到煤礦企業(yè)考察調(diào)研,洞內(nèi)設(shè)備嚴(yán)格按照煤礦標(biāo)準(zhǔn),防爆電話、防爆對講機(jī),防爆手機(jī),工人進(jìn)入隧道統(tǒng)一著裝防靜電工裝,不允許帶手機(jī),更不允許吸煙,每一條鐵的紀(jì)律,都要不折不扣落實(shí),不給有害氣體一絲燃爆的機(jī)會。
“做每一步工作,我們都是打破常規(guī),創(chuàng)新思維,優(yōu)化方案。”工程部長朱曉天介紹說,“我們科學(xué)引入一個領(lǐng)值維護(hù)管理系統(tǒng)軟件,使盾構(gòu)機(jī)2000多個部件都有自己的‘檔案’,每個部件上有一個二維碼標(biāo)簽,手機(jī)一掃,圖紙、維護(hù)保養(yǎng)信息一目了然,哪個人保養(yǎng)了,保養(yǎng)的周期是多少,每天都會生成新的任務(wù)。”

“當(dāng)時洞內(nèi)溫度最高達(dá)50多度,我們工作時,穿著短褲,懷里抱著冰塊;洞內(nèi)空氣質(zhì)量也不好。”賓錫午回想起初的場景,“我們根據(jù)壓入式通風(fēng)原理,反復(fù)做試驗(yàn),成功研制了儲風(fēng)筒裝置,使5公里長的洞外新鮮空氣,源源不斷的輸送進(jìn)來,大大改善了工作環(huán)境。”
針對水土壓力大的現(xiàn)實(shí),項(xiàng)目部經(jīng)過試驗(yàn),多個參數(shù)對比,采用高密度泥漿,加大砂漿注入量和油脂注入量。同時他們盡量不停機(jī)快速掘進(jìn),“每天12小時以上和盾構(gòu)機(jī)相伴,全方位呵護(hù)它的身心健康,確保‘卓越號’設(shè)備完好率在96%以上”,機(jī)電部長陳宗凱介紹。
除了水土壓力和長距離有害氣體,施工難題不一而足。長江大堤是長江兩岸人民財(cái)產(chǎn)、生命的“保障線”,該管廊兩次穿越大堤,要確保大堤安全平穩(wěn)通過,沉降控制要求極高,施工難度大;江中沖槽段,覆土厚度巨變,水土壓力瞬息萬變,盾構(gòu)機(jī)的參數(shù)時刻調(diào)整,施工風(fēng)險(xiǎn)極高。然而,盾構(gòu)機(jī)始發(fā)以來,卻創(chuàng)造了日均掘進(jìn)14.12米,月均417米,14個月貫通的國內(nèi)最高速!
“公司領(lǐng)導(dǎo)十分重視,進(jìn)場之初就送給我們12個字:如臨深淵,如履薄冰,如坐針氈。帶著這12個字,我們一路攻關(guān),一路平穩(wěn),一路領(lǐng)先。”陳鵬說話間,如釋重負(fù)。
以創(chuàng)新的思維“量身打造” 盾構(gòu)機(jī)為“本土而生”
2016年11月,建設(shè)者清楚的記得那段時間,一個突如其來的消息傳來:經(jīng)過地勘單位在長江中進(jìn)行詳細(xì)勘察,發(fā)現(xiàn)了隧道施工區(qū)域有沼氣氣體,含有大量的甲烷,容易爆炸,同時有害氣體聚集在開挖倉內(nèi)會導(dǎo)致掌子面失穩(wěn),施工風(fēng)險(xiǎn)數(shù)倍增長,施工難度前所未有!
項(xiàng)目部立即組織進(jìn)行應(yīng)對措施的設(shè)計(jì),應(yīng)對有害氣體,并邀請錢七虎院士主持開展多次論證。“當(dāng)時盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會已召開兩次,相關(guān)部件已開始生產(chǎn)。”項(xiàng)目總工孫茂舟回憶說。
盾構(gòu)機(jī)是隧道內(nèi)的最主要機(jī)械,必須進(jìn)行防爆專項(xiàng)設(shè)計(jì)!項(xiàng)目聯(lián)合國內(nèi)知名院校,對盾構(gòu)機(jī)改造進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。“針對有害氣體的實(shí)際情況,結(jié)合瑞士SUVA標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)煤礦巷道瓦斯防治的技術(shù)規(guī)范,對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行了針對性的防爆改造,既保證了安全,又控制了成本,所形成的成套技術(shù)資料,對后續(xù)工程有著現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義”。盾構(gòu)機(jī)負(fù)責(zé)人賓錫午說。
“盾尾刷”是阻止江底的水和泥沙進(jìn)入隧道的重要“屏障”,起著至關(guān)重要的作用。針對高水壓的現(xiàn)實(shí),項(xiàng)目部大膽創(chuàng)新,確定了國內(nèi)首次加強(qiáng)盾尾刷專項(xiàng)研究的課題,精確計(jì)算鋼絲刷的形式、鋼板厚度對不同壓力的應(yīng)對情況,確??梢猿惺懿坏陀?0bar的水壓。
“通過人工控制注漿,有時多有時少,不能做到精準(zhǔn)。”賓錫午面對這個實(shí)際,跟技術(shù)人員反復(fù)研究試驗(yàn),查閱大量資料,利用施工間隙,在隧道內(nèi)做試驗(yàn)數(shù)百次,發(fā)明了同步注漿自動跟隨系統(tǒng),能自動均勻地注入砂漿,避免了人工控制的不精確,保證了壁后注漿的均勻性,對成型隧道的快速穩(wěn)定、控制穩(wěn)定、隧道的不滲不漏,起到了決定性的作用,同時對盾尾密封刷也起到了第一層保護(hù)的作用。
項(xiàng)目上的很多創(chuàng)新成果都“接地氣”“超實(shí)用”,根據(jù)工作實(shí)際,技術(shù)攻關(guān)小組密集組織科研活動,先后發(fā)明了儲風(fēng)筒裝置、電纜延伸平臺、通訊避雷系統(tǒng)、有害氣體抽排系統(tǒng)等9項(xiàng)發(fā)明專利、8項(xiàng)實(shí)用專利,在國家核心期刊發(fā)表論文近20篇,為水下大直徑盾構(gòu)隧道施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
本來是國外生產(chǎn)的“洋機(jī)器”經(jīng)過建設(shè)者的改造,參與制造和研發(fā),優(yōu)化一些數(shù)據(jù),呈現(xiàn)出了為我所用的本土化、特色化。
科技魅力無限 管片用“芯”制造創(chuàng)精品
他們精心生產(chǎn)了2743環(huán)11.6米大直徑管片,為5000多米長的隧道,鑄造了牢不可破的“保護(hù)層”,內(nèi)壁光潔、質(zhì)量上乘。“看似鋼筋混凝土的產(chǎn)品,其實(shí)生產(chǎn)中要有藝術(shù)品的心境和追求。”管片廠負(fù)責(zé)人代洪波說。
蘇通GIL綜合管廊管片高標(biāo)號、高抗?jié)B等級、高耐久性要求,他們在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下,一手抓“混凝土性能”保質(zhì)量,一手抓“混凝土施工”求外觀,做到內(nèi)實(shí)外美。
他們精心梳理詳細(xì)的管片生產(chǎn)工藝流程圖,張貼在生產(chǎn)一線便于工人隨時查看學(xué)習(xí)。同時制定《產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)考核標(biāo)準(zhǔn)》,對鋼筋籠制作、混凝澆筑、蒸汽養(yǎng)護(hù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行考核把控。
他們經(jīng)過大量試驗(yàn)研究,做了近百次試驗(yàn),最后選擇摻加粉煤灰、礦粉等礦物摻合料,配以特制的外加劑,完美解決了管片快速生產(chǎn)和耐久性之間的矛盾,滿足了綠色環(huán)保要求,并形成了《預(yù)制構(gòu)件高性能混凝土制備和低碳化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)》成果。
同時,他們?yōu)楣芷由霞夹g(shù)創(chuàng)新的元素,2743環(huán)管片塊塊都粘貼有RFID射頻芯片。管片的生產(chǎn)過程、質(zhì)量信息、存儲狀態(tài)都在芯片里,拿著RFID平板電腦走一圈,5~8米內(nèi)的管片即可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯。這也是國內(nèi)首次將芯片技術(shù)運(yùn)用在混凝土預(yù)制構(gòu)件,不僅讓生產(chǎn)組織安排有序、管理高效,后續(xù)管片使用和運(yùn)營也受益。掘進(jìn)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)了自動化驗(yàn)貨接收,管片卸貨一掃、一點(diǎn)就能完成,大大降低了工作量。
為確保“高質(zhì)量”,生產(chǎn)基地組建多個科研小組,分課題進(jìn)行研究,其中《提高管片外弧面收面質(zhì)量》解決了自動流水線生產(chǎn)管片的外弧面質(zhì)量問題;《盾構(gòu)管片生產(chǎn)流水線預(yù)養(yǎng)棚》成果在多個管片生產(chǎn)單位推廣應(yīng)用;《模具振動測量系統(tǒng)》改變了以往憑經(jīng)驗(yàn)判斷,通過測量儀器量化模具振動力,且能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題,有助于將質(zhì)量隱患消滅在萌芽之中。
他們聯(lián)合西南交通大學(xué)做了襯砌原型結(jié)構(gòu)應(yīng)變試驗(yàn),模擬實(shí)際環(huán)境中管片結(jié)構(gòu)受力及變形情況,精益求精,圓滿通過了管片在極限情況下開裂、螺栓孔抗拔等試驗(yàn)項(xiàng)目。
“管片從生產(chǎn)到安裝要倒運(yùn)近10次,如何保護(hù)不磕不碰,完好無損,也是他們考慮的問題,把每一個細(xì)節(jié)都做到了極致。”施工技術(shù)部長朱曉天介紹,“我們在運(yùn)輸上使用柔性吊具,摒棄以前用硬質(zhì)的鋼絲繩吊運(yùn)。吊裝過程中對管片安裝‘保護(hù)角’,運(yùn)輸過程中管片與管生之間放入七字型方木,避免對邊角和管片之間磕碰。”
世上無難事,只要肯登攀。然而這樣一項(xiàng)超級工程背后,挑大梁的卻是一群平均年齡27歲的年輕人。他們在國內(nèi)外沒有可以借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)的情況下,攻堅(jiān)克難,探索出一套中國建設(shè)者自主研發(fā)并參與建設(shè)的核心技術(shù)。
明天,他們將會操控著大國重器盾構(gòu)機(jī),以更加自信的姿態(tài),穿越江河湖海,翻越崇山峻嶺,為中國乃至世界的交通更便捷、環(huán)境更清潔、生活更美好而不斷創(chuàng)造奇跡!