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大盾构施工用上“1234”法则

人民铁道网2021-03-25

中国中铁六局集团承建的太原铁路枢纽西南环线东晋隧道位于太原市万柏林区及晋源区境内,全长4981米,其中盾构区间长4850米,开挖直径12.14米,是目前国内土压平衡盾构施工最大直径、最长距离的铁路盾构隧道。

自2016年12月始发至2018年12月顺利出洞,该集团建设者采用国内最大直径复合土压平衡盾构机“麒麟号”进行施工。这也是建设者首次将土压平衡盾构机应用于铁路隧道施工,为打造“精品工程”提供了管理、技术等方面的准备。

“麒麟号”盾构机开挖直径为12.14米,长135米、重2800吨,由盾体、台车、连接桥等部分组成,由中铁六局集团和中国中铁工程装备集团联合研制,拥有完全自主知识产权。“麒麟号”填补了国内大直径盾构设备研制和应用的空白,彻底打破了我国超大直径盾构产品长期依赖进口、核心技术受制于国外制造商的困难局面,对未来中国铁路建设具有重要意义。

项目施工中面临诸多难题,主要地层是粉质黏土,开挖断面大,一次性掘进4850米,施工距离长。盾构隧道下穿5条城市主干道、2条河流以及文物保护单位、居民楼等64处重大风险源。中铁六局集团交通工程分公司在探索中开拓、在创新中提升,不断提升业务能力和管理水平,总结提炼出“1234”法则,形成大盾构施工管理的核心竞争力。

“1”种模式

打造隧道建设新模式

中铁六局集团建设者统筹组织,结合工程实际,在施工专业队伍建设中采用以项目部为主体、以专业化分公司和专业化架子队为两翼的“一体两翼”管理模式,确立了大盾构施工管理新模式。

根据大直径土压平衡盾构施工人员作业规模,架子队采取“11455”的组织架构对项目施工管理人员进行定编、定量,即每个班组由1名掘进队长、1名机长、4名工程师、5个工班、5个关键工种组成。他们确保盾构机操作、维保人员和专业工程师90%以上具备隧道专业中级及以上职称,聘请技术过硬、经验丰富的人员组成工班,经培训、考核合格后上岗作业,保证各工艺工序有序进行。

中铁六局集团建设者各工种、各班组、各专业相互配合,顺利完成4850米隧道掘进和2436环管片、2452块口字件的拼装任务,对盾构掘进质量、同步注浆质量、管片拼装质量、轨下结构现浇施工质量进行有效管控,实现了工程施工质量检验合格率100%、一次验收合格率100%。

“2”化建设

确立工程管理新方法

中铁六局集团建设者以“高标准建设西南环线,高质量打造精品工程”为奋斗目标,逐步推进盾构施工标准化和智能化建设。

施工管理标准化,以项目策划标准化、技术交底标准化、场地布置标准化、设备维保标准化的“四化”施工为支撑,在项目建设中创新应用云平台、大数据、BIM等施工新技术,搭建起大盾构智能化管理平台,实现对盾构掘进质量、同步注浆施工质量、管片拼装质量、监控量测、轨下结构现浇施工的实时管控和精细化管理。

项目策划标准化。中铁六局集团建设者提前对项目进行全方位分析、论证,并编制项目策划书指导工程建设。

技术交底标准化。“麒麟号”盾构机结构复杂,设备维修、保养难度大,中铁六局集团建设者做好安全技术交底,规范设备使用。

场地布置标准化。中铁六局集团建设者根据现场生产需求并结合“生产区、辅助生产区、办公区、生活区”四区建设,设置机加工区、设备停放区、原材料存放区、渣土存放区、砂浆拌和区等多个区域,各区域根据功能要求划分模块进行独立规划建设,设专人管理,美化了现场,夯实了管理基础。

设备维保标准化。中铁六局集团建设者通过维保管理流程标准化、维保工作标准化、检查标准化,实现设备维保管理、检查的全面标准化。

盾构施工智能化。中铁六局集团建设者利用BIM技术建立4D施工信息模型,实现了项目运行的动态集成管理及施工过程的可视化模拟,全方位提高了项目管理信息化水平。他们还自主研发了盾构机智能故障诊断及排除系统,极大减少了设备故障时间和维修成本,获得国家计算机软件著作权登记证书;应用盾构施工智能监控平台,对盾构施工过程中的各项参数进行在线实时监测、预警、报警,推进了“智慧工程”建设。

“3”大环节

指导盾构施工新方向

施工中,中铁六局集团建设者注重总结经验、剖析问题、创新工艺工法,提炼出了查明环境、科学选型、技术保障三大管理经验,指导盾构机安全高效施工。

“知己知彼,百战不殆。”查明环境是盾构施工成功的前提条件。盾构始发后穿越的地层地质条件复杂,存在1800米长的卵石地层,安全风险高、施工难度大。中铁六局集团建设者引入全套管钻机对卵石地层段进行二次补勘作业,进一步确定卵石段地层粒径大小、含量组成。为深入掌握附近建构(筑)物状态和管线走向情况,中铁六局集团成立专业工作组,实地勘察建构(筑)物,协调市政管网公司,评估施工风险,制订施工方案和应急预案。

“工欲善其事,必先利其器。”科学选型是盾构施工成功的关键因素。为保证盾构机与盾构掘进适应性,中铁六局集团建设者将隧道内外环境、施工生产条件、分析作业方式详细列举,确定完整的选型报告,并在准确掌握地质情况的基础上,多次组织专家论证盾构机环境适应性配置及参数设计,优化刀盘开口率为可调式、刀具为可更换式。同时,考虑到区间内大卵石含量多等实际,他们采取“以排为主,排破结合”的设计理念。在优化内部盾构机选型的同时,他们还与监理、设计、建设单位进行反复沟通,顺利完成现场作业审批流程。

“术无道难显,道无术难存。”技术保障是盾构施工成功的坚实基础。中铁六局集团建设者坚持以“方案先行,技术支撑”为原则,从项目策划书到施工组织都超前谋划,严格开展项目自评和互评工作。针对大直径土压平衡盾构吊装、组装和大直径土压平衡盾构始发作业等安全风险较大的作业内容,他们邀请业内权威专家进行评审、决策,为盾构机顺利组装、始发掘进保驾护航。作业中,他们保证现场问题能够及时分析、解决,同时结合现场实际情况进行方案优化,使施工方案切合实际,确保技术人员与生产人员相互扶持、实时沟通,共同建设精品工程。

“4”项制度

保障“麒麟”前行新速度

中铁六局集团建设者聚力提升盾构施工质量,加强施工管理制度化建设。

执行班前教育、讲话制度。他们落实作业指导书、班前交底、安全讲话、班组“三工”、作业过程检查验收、工程施工安全质量问题责任追究、班组长培训及考核奖罚等一系列制度,要求班组作业前严格执行班前教育和交接班管理制度,对施工过程中的安全危险点、质量控制要点提前交代清楚,不断提高工程质量和施工水平,确保现场施工安全有序。

落实管片二维码实名制度。他们在盾构掘进各工序中采用二维码管理,通过扫码可掌握每道工序的详细施工信息,利用二维码对施工过程质量信息进行保存及公示,对管片进场验收、盾构掘进及拼装、进场材料质量控制、浆液质量等进行控制。实行实名制,确保能够追溯到每名施工人员。

推行“盾构之星”评比制度。每周,各部门结合施工进度、安全质量、成本控制、设备保障和文明施工情况对各掘进班组进行考核评比打分,向获得第一名的工班授予“盾构之星”荣誉称号,给予物质奖励,营造出比学赶超的良好氛围,调动了整个工班工作人员的积极性。

实施工匠工作室、专家决策制度。施工中,他们依托“卢森工作室”成立科技创新研究小组,坚持开展科技攻关,发扬“大国工匠”精神,破解现场施工难题,并邀请行业专家进行专业论证评估,提升科学解决问题的能力和决策水平。

通过落实这四项制度,他们创造了盾构施工地表最大沉降控制在10毫米之内、99.8%的管片拼装错台控制在3毫米之内的好成绩;创造了大直径土压平衡盾构施工月掘进420米、日掘进22米的新纪录,为使用大盾构进行铁路隧道施工总结了可行的管理经验。

(本文来自人民铁道网)

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