今年5月10日,巨大的顶管机刀盘缓缓探出昆明市滇池北岸尾水外排(二期)工程的泵站接收井洞口,标志着由中铁上海局市政公司施工的世界最大直径顶管在昆明实现全线贯通,成为国内外非开挖技术施工领域的杰作。
创业艰难砺新生
市政公司的前身给排水处在1994年年初成功揽下铜陵三水厂钢制引水管道水下顶管工程。为了将直径1200毫米的钢管,穿越长江大堤水下顶进220米并成功取水,公司引进了成套的“三段双绞”式顶管施工技术,创新了水冲式气压平衡工艺,制作了三段水冲式机头,自行设计制造了全套顶管施工设备。
公司采用水下顶管新工艺,编制出“射水顶进、水力输泥、激光定向、液压纠偏、泥浆减阻、中继环接力”一整套水下长距离顶管施工工艺,并在施工过程中根据土质情况,逐步调整形成了“先顶后射、先射后顶、不射闷顶、射顶并举”的成功经验。工程先后荣获铁道部和全国建设单位优秀QC成果奖。
进入新世纪,随着国家城市化进程的加速,以顶管施工为主的非开挖专业施工时代到来了。公司于2000年组建专业化顶管队伍,采购了覆盖所有现用口径的顶管掘进机。2003年2月,公司成功研制出首台具有自主知识产权的DN1350刀盘可浮动式泥水平衡与浮动土压平衡掘进机。该设备能最大限度降低施工对地面产生的沉降影响,更适应密集的建筑物下及不易封闭的道路下施工。掘进机荣获国家专利,公司成为国内少数掌握了机械顶管掘进机设计参数与制造的企业。
首战上海传捷报
2008年,公司承建了上海青草沙水源地3.6米双线顶管工程,为当时国内最大直径地下钢管顶管工程。
公司首先从源头顶管机型选择上把关,采购了土压平衡机,并把重点和难点放在出土方式的革新上,不但成功解决了土压平衡顶管机不能连续出土的问题,还比泥水平衡机速度快了30%,极大降低了泥土外运成本,避免了大量泥浆排放对环境造成影响,刷新了顶管泥土泵送距离新纪录。
公司针对顶管特性,开发研制长距离顶管自动导向系统,采用计算机自动控制和直接数字读数实现了顶管机前方、工作井测量后台及地面监控室同步联系,准确掌握顶进方向的动态,采集、分析纠偏油缸伸缩数据、轴线偏差值、掘进机运行姿态等,开创了国内超长距离顶管测量技术的先河。
公司采用660伏电压、三根单相150平方毫米的电缆供电的形式,解决了长距离顶管电压控制难题,填补了国内超长距离顶管用电的技术空白。
2009年12月,上海青草沙水源地严桥支线C6标顶管工程胜利贯通,公司收获了从事顶管施工以来第一个中国市政金杯奖。
书写顶管新传奇
2011年,公司承接了上海白龙港SST2.6标内径4米、外径4.64米,为当时国内首次施工的超大直径顶管工程。
这是一场“世界第一顶”的攻坚战。公司成立专项科研小组,邀请国内专家作为顾问。借鉴国际大直径顶管的成功经验,结合项目施工特点,与专业公司密切合作,科研小组创新了土压平衡顶管施工泵送技术。公司通过学习德国、日本同行业先进技术,与三一重工等知名企业加强合作,创新土压平衡顶管机与输送泵结合技术,设置两个泵进行水平运输和垂直运输,将干泥直接运输,提高了运输效率和有效运距、避免了以往大量注水、增加环境污染的风险。
公司还通过加强与专业测量公司合作,设立实时自动测量监控系统,实现了操作机头与后方平台联动,增强了测量的准确性。
2013年6月,白龙港SST2.6标顺利实现全线贯通,为上海市4米直径顶管的全面铺开施工树立了标杆,先后有德国、新加坡、台湾业内人士慕名而来参观学习。工程荣获“全国工程建设优秀质量管理一等奖”。
冲刺技术新高地
在昆明尾水外排项目中,公司面对主干管内径4米,外管径达4.7米,顶距1188米顶管施工的挑战。公司将创新润滑减阻技术作为关键性课题,成立了包括外部顶管专家在内的科技小组,同时与中南大学联手战略合作,开展润滑减阻实验,优化了同步注浆与沿线注浆的A、B浆液配方,完善了自动注浆系统,有效解决了粉砂层地质顶进阻力与管道沉降难题。
科技小组通过顶管机技术革新,形成了顶管机泥水平衡与土压平衡的互相转换,创造了单日管道顶进30米的新纪录。
公司创新工作室开展了泥浆处理与中继间课题研究,推广应用了首创的“五防连锁”用电技术,通过实施6千伏高压供电,解决了低压供电造成的损耗大、电缆粗重、拆装不方便的问题。
项目部在顶管施工中将泥水沉淀,并把沉淀后合乎标准的表层泥浆水抽至各工作面,循环利用,达到了“没有一滴污水流入滇池”的效果。为此,项目部还获得“全国绿色施工示范单位”荣誉称号。李颖