吾家“男儿”已长成——中国水电四局兰州第二水源TBM1施工成长记
题 记
天将降大任于斯人也,必先苦其心志,劳其筋骨,饿其体肤,空乏其身,行拂乱其所为...中国水电四局从承建兰州第二水源地工程伊始,便历经磨难,艰难前行。但全体将士,愈战愈勇,像对待自己的孩子一样,精心呵护着他们手中的TBM(全断面双护盾硬岩掘进机),在风雨中不断茁壮成长!
2017年11月17日,兰州第二水源TBM1(中国水电四局承建标段简称)日进尺突破55.6米,成功刷新了TBM1掘进以来的最高进尺,累计实现掘进10.608公里。一路掘进,TBM1逐渐成长;一路掘进,TBM1逐渐走向成熟。
怀 胎
钢铁铸成“穿山甲”
2015年8月,经设计讨论,TBM1装备由中铁工程装备集团有限公司实施建造,该机为国内首台制造的全断面双护盾设备。为便于施工管理,在项目部进场后,总承包方(EPC)黄河勘测规划设计有限公司将TBM1的采购、设计、研究全权交由项目部与中铁装备进行对接。为了更了解TBM这个新兴的“庞然大物”,项目部全体人员掀起了学习热潮,并积极参与到TBM1的设计联络中。
作为TBM1的实际践行者,项目经理梁国辉带领专业技术人员通过各种渠道收集、整理TBM相关资料,对设备前期图纸和技术要求进行详细研究,在短时间内了解设备性能。在收集资料的同时,他带领项目团队赶赴山西中部引黄工程进行考察,并以“摸石头过河”的方式边学习边总结,在学习中积累知识,不断成长。经过仔细研读TBM1竞争性招投标文件,掌握TBM1在招标中的要求及设备制造商投标时提供的技术参数,力求通过设备制造商提供的数据校核采购合同中的相关条款。在TBM1设计联络会中,他组织相关专家抓住设备技术要点,与设备供应商进行充分沟通交流,提出针对性意见及建议,明确技术条款边界,推进了TBM1制造进程。
合同签订后,项目部组建了监造小组,赶赴制造基地成都、郑州等地,全程对设备的制造进行监督。因TBM设备涉及专业多、设备系统庞大复杂,为了使监造人员能尽快掌握设备监造要领、提高现场监造人员的工作监督执行力,项目机电总工程师何京健编写了《监造大纲》,大纲包含设备的制造时间节点、各项系统及零部件的要求。监造小组人员分工合作,紧密配合,对照大纲要求不断学习,提高TBM1监造团队整体的理论水平,规范监造过程中的掌握要素,为TBM1保质及时生产打下了坚实基础。
在与中铁装备的通力配合下,TBM1于2016年1月10日在成都下线,从设计到制造下线历时5个多月,成功实现了从钢铁到“穿山甲”的转变。
出 生
寒风瑟瑟,全员守护
2016年1月20日,经过10天的拆卸运输,TBM1首节后配套进驻施工现场,速度之快让全体人员难以想象。在接到运输车辆抵达现场的消息后,项目部领导立即协调指挥,引导运输车辆行驶至安装区域,并组织有关人员、设备进行卸车组装,避免堆积影响施工进度。在接下来的一个星期里,42节后配套、支撑盾、伸缩盾、尾盾、前盾陆续运至现场,从开始起运至全部抵达现场共计10天。运输过程中涉及超高、超宽、超重备件,项目部从上至下对此高度重视,为确保设备顺利运输,项目部与中铁装备共同研究路线、安全技术方案,功夫不负有心人,所有配件平安顺利抵达施工现场。
TBM1运至现场后如何对进场的设备进行组装,避免积压,是全体人员关心的问题,为此,项目部组织召开专题会议,研究组装方案。要求组装人员对进场的设备进行有序规划,按照后配套拖车的编号由小到大开始吊装至钢轨,吊装完毕后进行台车上系统组装,系统组装期间制定详细的组装计划,细化分解每日组装任务,明确组装责任人。根据工期要求,现场实行24小时轮流组装,对照TBM1技术图纸,搭好每根线、铺设好每根电缆、拧紧每颗螺丝,确保TBM1各项系统运转正常。那段时间正直一年中最寒冷的季节,全体人员轮流值班,用心呵护着TBM1。2月4日,2016年春节到来的前两天,TBM1始发仪式如期举行,项目部克服了严寒,从设备进场到组装完成仅用15天时间,创造了组装的最快速度。
为确保TBM1有效及时完成洞外到开挖面的滑行,项目部积极沟通联系,设计研究“步进架”制作有关事宜。在设计步进架时,项目部增加支撑架结构强度,加大了支撑油缸行程,增加前支腿的动作范围,克服支撑架与连杆在步进过程中发生变形、避免了导向底座剧烈震动及前支腿与混凝土地面刮蹭,大大提高了步进速度,仅用15天,从洞口滑进至开挖面。
在这段施工中,项目部既要完成组装后的各项系统的性能检测,同时也要初步掌握设备的操作技巧,以便TBM1操作更加得心应手。
滑行至开挖面后的TBM1宛若一个新出生的婴儿,嗷嗷待哺,时刻准备展开自己丰富多彩的人生!
儿 童
蹒跚学步,跌跌撞撞
2月28日凌晨3时,伴随着TBM1刀盘的转动,第一斗渣土开始输送,TBM1联调联试取得了阶段性胜利,TBM1开始试掘进。
成功不会一蹴而就,TBM1的试掘进之旅一样如此。由于地质情况特殊、人机磨合默契不够,TBM1在试掘进过程中就出现了机头下沉,设备姿态不稳定,超出偏差范围,形势岌岌可危。
TBM1栽头现象发生后,项目部立即成立了TBM1姿态纠偏小组,小组成员深入现场,结合实际,分析出现姿态偏差的原因,同时寻找最佳的纠偏方案。项目部多次组织业主、监理、EPC、公司专家到施工现场进行“会诊”,召开项目方案论证分析会,围绕姿态调整、管片调整安装等因素,展开充分讨论,并形成最终的纠偏方案。操作人员根据方案要求,稳步操作TBM1,TBM1姿态逐步调整上升至合理位置。
由于TBM1在设计过程中对地质情况、各系统的操作性及与小火车的配合等考虑不足,各系统的配套性等方面不完善,TBM1试掘进过程中出现了刀盘系统问题多、PPS导向系统不稳定、管片吊运系统能力不足、拼装系统易发生故障,注浆系统水泥罐容量不足,皮带系统漏渣、跑偏,洞内通风、排水不畅等问题,对掘进产生了影响,设备性能考验一度受阻。
针对设备在调试过程中出现的问题,项目部通过召开设备专题会、现场勘察等形式及时与设备制造厂商沟通联系,提出整改建议、明确整改要求、整改时间。在整改过程中,项目部实行“先主后次”的原则,对排水系统、管片系统、皮带机系统、注浆及除尘系统、测量系统等五大系统进行了改造,充分提高设备的有效利用率。
TBM1在试掘进过程中,如同儿童学习走路一般,跌跌撞撞,总会出现这样那样新问题、新困难,但是TBM1团队成员总是以专业必胜的信念和敬业开拓的精神迎难而上,发现问题后,以最快的速度了解故障情况,快速作出工作安排,逐渐减小设备故障时间,发挥设备性能。
少 年
历经坎坷,艰难前行
团结一心,力克3公里皮带倾覆故障
2016年11月6日23:58分,TBM1在掘进过程中洞内3.3km范围内的连续皮带机的中间机身部分锁具螺旋扣全部变形脱落,支架一侧倾覆,上分支皮带滑落,部分托辊掉落,靠隧道中心线一侧中间支架部分变形,洞内控制测量系统被破坏。
设备故障发生后,业主、监理、总包及公司纷纷赶到施工现场,积极部署抢险工作,要求项目部在保障安全施工的同时,尽快恢复生产。EPC组织有关单位进行设备故障调查,明确故障原因,督促厂家编制皮带架恢复方案、补强方案、后续支架系统的完善设计方案,并对方案进行验证,为设备故障维修提供强有力的技术保障。
项目部迅速召开部署会,全体人员统一战线,在困难面前,主动作为,全力投入,充分调动人员工作积极性,合理调配物资、设备,2016年11月19日,TBM1掘进进尺36米,吹响了TBM1重新启动的号角,赢得连续皮带机修复后的“开门红”。
卡机涌水接踵而来,凝聚人心克天险
2017年3月23日,TBM1因围岩收敛变形造成卡机;4月22日因突遇富水破碎易坍塌地层造成洞内涌水,这一切导致TBM1掘进叫停,项目部全体员工经受空前考验。
在这期间,业主、监理、总包、公司领导多次亲临现场,分析原因、研究脱困方案、指导脱困施工。项目部领导靠前指挥,驻扎现场,带班施工,保证现场作业安全。项目部全体300多名员工,轮番上阵,不分昼夜,争分夺秒,在7000余米隧洞深处,开挖导洞,处理围岩收敛卡机;在潮湿的隧洞里,架设DN200排水管路,焊接弯头,安装200KW水泵;在涌水突涨之际,码沙袋做围堰,避免设备及排水设施被淹;坚持堵排结合,综合治理洞内突涌水,减少管片处渗水,狭小的作业环境中,对突涌水、卡机带来的泥沙进行清理。
全体员工克服了种种困难,恢复隧洞掘进攻坚中,用智慧和汗水破解了一道道难题,闯过一道道难关,创造出了一个个奇迹。在50多天的磨难中,共治理涌水25万立方,水中清理泥沙千余方,呵护TBM1平安穿越86米富水断层。
多次鏖战断层带
在TBM1的掘进历程中,六次突遇断层带,但是每一次经历断层带,TBM1专业团队总是小心翼翼,全心呵护,确保TBM1平安穿越。
在TBM1遇到断层带后,项目部领导、有关部门、厂队第一时间赶赴现场,分工合作。项目经理梁国辉联系有关技术专家,进驻施工现场、出谋划策;项目生产副经理周连瑞启动应急预案,协调指挥各项工作,保证应急工作有序进行;地质工程师曹建峰、工程技术部有关人员进洞查看地质信息,决定采取的掘进模式,稳定掘进姿态,减少围岩的扰动及塌落空间,坚持连续掘进,达到稳步通过;大队冯乐森及时部署掘进相关附属施工工艺,加强现场管理,在部署完有关工作后,继续对掘进进行动态监控,掌握现场施工情况,及时反馈、解决掘进过程中遇到的问题;生产作业人员紧绷安全之弦,细化责任分工,提高自身操作水平,增强工作岗位责任心;项目部各部门将生活、工作重心前移,全天驻扎施工一线,全方位、全面为TBM1标掘进提供保障。
同时业主、监理、总包在TBM1标遇到断层带施工时,根据自身的经验为TBM1度过断层带出谋划策,帮助TBM1顺利度过断层带。
多措并举助力TBM1标前行
TBM1掘进段岩性以加里东期石英闪长岩和前震旦系马衔山群角闪石英片岩为主,地质条件变化多端,受掌子面渗水影响,TBM1掘进一度受阻。
为确保TBM1掘进适应不同岩石,项目部采取地质预报手段,多项举措分析地质情况。首先,沿隧洞掘进方向,开展地表地质调查工作,重点调查沿洞轴线两侧各500m范围内的岩性、构造、地表水及地下水分布情况。其次,在检查刀盘期间,进入刀盘观察掌子面岩石,重点观察记录岩性、节理密度、节理延伸长度、节理面充填情况,节理产状和地下水情况,观察掌子面渗水、线状流水、涌水情况,如遇水量较大,则测定涌水量。再者,掘进时,观察皮带机上渣石的粒径、形状,估算岩块、岩片、岩粉所占比例,观察渣石的节理情况,采取皮带机上岩渣留作标本。最后,通过岩石取芯确定掘进完成段岩石的单轴抗压强度,取样后根据室内试验的岩石单轴抗压强度值,结合掘进该段时刀具磨损、更换、维修情况,指导刀具选型,确定合理的掘进参数。
通过采用以上手段确定掘进时的岩性、岩石完整性、节理发育度,地下水情况等综合地质信息,以此确定围岩类别,指导TBM1提高掘进效率,并根据不同围岩类别选择配套的衬砌管片型号,保障输水隧洞质量。通过对掘进完成段进行分析,得出TBM1在不同地质条件下的掘进参数,为TBM1施工提供理论基础。
在历经皮带机倾覆、卡机、涌水断层后的TBM1,正如一位少年在艰难中茁壮成长………
青 年
TBM1首段顺利贯通
作为公司的首台双护盾TBM项目,公司高度重视项目施工进展,在首段贯通前夕,公司总经理高建民多次要求项目部要安全、稳步推进,确保贯通零失误,为下一个滑行阶段创造有利条件;公司党委书记席浩要求项目部一步一个脚印,扎实做好贯通前后工作安排,确保施工有序进行;公司副总经理钟艺谋要求抓好贯通细节管理,保证精确贯通;公司副总经理张文山亲临现场,指导贯通工作,为贯通保驾护航!在公司领导的正确指挥及参建各方的密切配合下,8月21日21点48分TBM1首段8347米顺利贯通,这标志着TBM1施工技术逐渐走向成熟,TBM1首段贯通仪式就是它的“成人礼”。
在贯通过程中,全体参建单位积极协调、相互勉励、凝心聚力、攻坚克难。业主、监理、总承包、河南锦源、中铁装备、项目部多次联合召开会议,讨论贯通细节,提供技术保障;项目部领导蹲点值班,全天为TBM1掘进提供协调服务;施工技术人员、测量人员多次往返竖井、TBM1施工作业区,测量贯通数据,安装滑行支架,保证TBM1顺利上轨;项目部结合施工特点,按照多劳多得的薪酬分配原则,制定进度、质量、安全、文明施工四位一体的考核奖励管理办法,大大提高员工工作积极性。
在“成人礼”上,各方肯定了项目部为首段贯通做出的努力,同时要求项目部以“抓质量、促安全、保进度”为主线,进一步规范施工工艺,加强现场管理,进一步增强工程建设的使命感和责任感,不断掀起工程建设的新热潮,实现工程进度的新突破。公司副总经理钟艺谋要求项目部要以本次贯通为契机,加强生产过程中的“人、机、料”等方面的协调配合,充分调动全体人员的生产积极性,为输水隧洞的全线贯通不懈努力。公司副总经理张文山要求项目部继续与各方保持良好的沟通协调,全心全意、尽心尽责,精诚团结、携手创新,强抓安全建设,严抓施工质量,构建安全、质量、进度三位一体的良好施工格局,全力以赴推进剩余工程建设,给兰州市人民交上一份满意答卷!
成 年
快速滑行,茁壮成长
完成首段贯通的TBM1如同雨后春笋,茁壮成长,利用52天完成了1496米的滑行任务,项目部也因此赢得了信誉。
首段贯通后,项目部在进行TBM1设备性能评估的同时组织召开滑行专题会议,统一项目部全体人员思想,研究部署滑行施工中的各项工作,针对施工过程中出现的难题及时提出应对措施;为保障各项材料满足滑行要求,项目部增加设备投资200万元,采购一台内燃机车车头、平板车及6个豆砾石罐,整合内燃机车编组,提高材料运输效率,保证管片、豆砾石、水泥长距离运输满足滑行施工;针对滑行段豆砾石回填量大,及时调整材料卸车顺序,按照第一罐豆砾石、管片、干粉、第二罐豆砾石的顺序进行卸车,减少豆砾石充填占用直线时间;同时内燃机车由洞内工长根据洞内施工实际,统一协调调度,并结合实际要求机车在浮放道岔上进行调头,减少内燃机车在设备上的占用时间,提高机车运行效率;项目部根据实际不断提高人员素质,优化、改进、提高TBM1设备利用率,提高各施工工艺人员操作水平,增强工作岗位责任心,实行生产进度奖励机制,不断提高作业人员的生产积极性。
2017年9月12日,滑行轨道出现故障,事件发生后,项目部快速反应,联合监理、EPC总承包、专家团队积极召开会议,共同商议解决办法。在项目领导的正确领导下,采用在左侧轨道位置重新制作安装爬坡轨,并将刀盘下部与前盾的下部采用型钢进行加固的方式,在极短时间内恢复正常滑行。面对滑行段遇到的重重困难,全体人员没有退缩,任劳任怨,创下了日滑行进尺55.5米良好记录。
壮 年
标准化,规范化,向最终的目标冲刺
目前,TBM1已经成功掘进10972米,在剩余1254米的施工任务,TBM1主要的方向是总结施工经验,按照标准化、规范化要求,向全面贯通的最终目标冲刺。要实现标准化、规范化,项目部在施工中采取积极有效措施:
争创先进典型,发挥模范作用。为充分发挥先进典型的示范带动作用,引导项目部全体成员积极投入到项目建设中来,在项目建设过程中宣传一批推进项目建设、促进项目发展的先进典型,项目部开展了争创典型活动。活动以“两学一做”为指引,从推进项目各项工作发展的大局出发,以加快施工进度为总体目标,以“服务一线、建设队伍、改进作风、提高效能”为主线,着眼于施工实际选取了“劳模型”“奋斗型”“管理型”“创新型”“知识型”“技术型”6个类别员工,作为典型示范。通过开展争创先进典型活动,进一步增强了全体人员工作的责任感、紧迫感和使命感,增强了员工的发展意识和创新意识,激发了全体人员工作积极性,推进了项目部施工任务的进度。
发扬工匠精神,推动品质建设。为进一步培养选立高技能人才,发挥示范带动作用,弘扬工匠精神,激发广大员工学习技术、增长本领的积极性,推动品质革命建设,项目部开展了推荐“TBM工匠”评选活动。活动以“大力弘扬工匠精神,推动品质革命”为主旨,突出“工匠品质”要求,围绕提升员工技能素质主线,在TBM1施工各工艺中选取了13名作业人员作为“TBM工匠”。通过开展工匠评选,选立TBM1施工各岗位技术创新和技术成才的榜样,充分发挥选立“TBM工匠”的激励作用,引领广大员工立足本职岗位,钻研业务技能,解决技术难题,激发创造潜能,焕发劳动热情,为推动TBM1掘进贡献智慧和力量。
检查督办齐抓共管,提高设备掘进率。TBM1运行10公里后,设备性能故障频发,TBM1掘进率较低,在此“危机”关头,项目部当机立断,成立了以专业设备工程师为组长的设备督办小组,小组成员由物资设备部、检修班、机车运行班、皮带机班等施工班组中的精英组成。设备督办小组成员认真贯彻落实设备维保有关管理制度、工作方针,以作业指导书及设备操作规程为依据,每天督促设备操作人员按照操作规程操作,积极组织开展TBM1检查活动,进洞跟踪设备运行,对发现的设备问题提出整改措施并督促落实整改,强化设备操作、维护保养,从而提高设备使用率,减少设备故障、工序延误,加快TBM1掘进速度。
专业地质分析,TBM1平稳通过不良地质带。为认真分析掘进段地质围岩特点,准确判定围岩类别,为TBM1平稳“穿梭”在各类围岩中,项目部成立了以专业地质工程师为组长的专业地质判定小组。小组成员根据所学,结合施工实际从不良地质及水文地质、断层或破碎带、围岩类别及其稳定性三个方面着手,深入挖掘地质预报控制工作要点,加强设备日常掘进时的地质岩层观测,记录施工中TBM1运行各种参数,分析围岩、断层、破碎带影响宽度、范围及程度,对掘进段地质围岩岩性、围岩类别进行详细划分,为TBM1安全、稳定、高效掘进提供有力保障。
倒计时钟声敲响,各项工作稳扎稳打。TBM1年底贯通的倒计时钟声敲响,距离年底贯通的目标只有34天,这34天注定了TBM1专业团队的不凡,这34天注定了要稳扎稳打,协同推进安全、质量和进度。这就要求项目部:强化组织分工,明确岗位职责,建立严密的组织结构体系,明确各作业岗位和工序岗位职责,及时反馈、解决现场问题,确保TBM1高效运转;规范现场操作行为,深入实施标准化班组全过程管理,积极推行精细化管理,坚持动态检查和综合检查结合,保证TBM1作业安全;切实抓好作业人员的安全教育、安全技术交底、安全考核等工作,从源头上保证安全生产。
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。中国水电四局兰州第二水源项目部在剩余的施工生产中将抓住制约TBM1快速掘进的关键因素,优化施工组织,总结完善施工工艺,牢抓安全及质量标准化、规范化管理,保证各工序作业顺畅衔接,精心打造绿色惠民工程,给兰州市民交上一份满意的答卷!
(水电四局项目部 梁国辉 卢彩金)