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发布日期:2015年12月23日
驯 龙 记
——中铁上海局市政公司参建国内最大直径顶管工程走笔
文章字数:2,208
  11月17日是一个让国内顶管施工建设者骄傲的日子,由中铁上海局市政公司参建的国内最大直径顶管工程——上海市污水治理白龙港片区南线输送干线完善工程荣获2014~2015年度中国建设工程鲁班奖,成为首个荣获国内建筑领域最高荣誉的顶管工程,标志着国内顶管施工技术达到新的高度。
  该管线是上海实现“十二五”规划环保减排指标的特大型排污工程,横贯上海浦东新区,总长52.4公里,服务面积1255平方公里。工程全部采用顶管法施工,管径4.64米,是当时国内外在建最大直径的顶管工程,被誉为“世界第一顶”。中铁上海局市政公司承建其中7.96公里,管段具有“长、大、深、多、难”等特点,即顶进距离长,工作井间的距离大部分超过500米,其中最长段顶进距离950米;顶管口径大,是国内外以往顶进法施工管径的两倍以上;管道距离地面深,最大埋深16米;顶管穿越敏感及重要设施多;有“S”曲线顶段,管段内工程堪称国内顶管施工技术难度之最。

  向中国“智造”跨越:实现顶管机装备升级 

  一个现实问题摆在众人面前,适合直径4.64米的顶管掘进机国内从未生产,需要自行研制。揽了瓷器活却没有金刚钻,这可急坏了建设者们。
  2010年10月,已从事顶管技术工作近二十年的市政公司副总工程师、项目部总工孙焕斌主动请缨,接下重任。随后,他带领技术团队废寝忘食地投入工作中,办公室的灯常常亮到深夜,图纸一摞摞地增高。历经一个多月时间,他根据现场实际需要,结合上海青草沙大口径顶管掘进机技术参数,计算出了一整套完备的技术参数。为了将数据转化为实物,孙焕斌带着技术人员几乎跑遍了能够制造顶管掘进机的企业,最终找到了合适的制造商。
  技术问题解决了,建设者又遇到拦路虎。这台顶管机总重量将达120吨,超重设备转运极其不便,经济成本也很高。为解决超重超限设备适应性问题,建设者决定采用模块化组装方案,大胆提出将顶管机一分为三的构想,把顶管机分为前段动力模块、中段纠偏模块、末端电器模块三部分,成功实现顶管机解体。针对不同地质需要,建设者研制出了面板泥水式刀盘、滚刀破岩刀盘等多种刀盘系统,为在复杂地质下开展顶管施工打下坚实基础。
 
  向中国“创造”迈进:解决三大关键性难题 

  顶管施工地下减阻、长距离供电、管道内测量一直是超大直径、超长距离顶管施工的三大关键性难题。
  过去,顶管润滑泥浆主要以膨润土为主,在粉砂、砂砾层地质条件下润滑效果较差,施工阻力较大。市政公司采取联合研发模式,集合高校专家开展新型减阻浆液的试制。市政公司根据现场地下地质情况,提出浆液性能要求,由高校的技术团队在实验室对浆液原材料进行试配,试配完成后再放到施工中验证。经过反复实验,他们终于研制成功了以高分子聚合物等为原材料的A、B两种新型浆液配方,并利用市政公司在昆明尾水外排顶管工程施工的机会,对两种新型浆液进行试用。数据显示,新型浆液使摩阻系数仅为原设计的三分之一,成功解决了顶管机在粉砂、砂砾层地质的减阻与管道沉降控制难题。
  顶管机在完成“S”形曲线段顶进时,与原设计的顶管接收口误差未超过10厘米。市政公司副总经理、项目经理胡斌兴奋地说,“正中靶心!”如此精确的顶进得益于市政公司国内首创的长距离顶管自动导向系统。该系统实现了计算机自动控制和直接数据显示,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,便于操作人员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、顶管机运行姿态等。
  用于直径4米以上长距离工程的顶管机对电力供应要求特别高。当电压在末端供应低于要求电压的5%时,电机就无法运转。市政公司建设者首次在顶管施工中使用“升压—输电—降压”的供电办法,本来需要碗口粗的三相电缆,最终只需一根擀面杖粗细的电缆即满足了供电,减轻了井下拖线工人的工作量。同时,为确保供电安全,他们还采用微机自动保护装置,设置五防联锁,通过传感器系统实时监控供电全过程,将高压关进了安全笼子。三大难题的解决,使超大管径长距离顶管施工成为可能,加速了国内海绵城市建设步伐。

  向大国“工匠”看齐:打造科技创新型团队 

  “没有完美的个人,只有完美的团队。”这是胡斌经常对项目建设人员说的一句话,而这句话也成为凝聚团队力量、提升团队创造力的真实写照。这个团队里,涌现出火车头奖章获得者孙焕斌、上海市劳动模范李增红等一批先进典型。
  高级技师、电工李增红最为人称道的莫过于巧解大型管材吊装难题。直径4.64米、重28吨的管材不仅要吊起来,还要使管材调转角度符合施工需要。这样的吊装作业一年要重复上千次,一旦吊车司机操作不当,就会造成安全风险,这让关注现场的李增红忧心忡忡。在现场工作了二十多年,参与过11项国家专利研发的李增红在仔细研究了吊装过程后,设计了一款“门”字形吊装模架。新型吊装模架既保证了管材在吊装过程中的稳定性,还让管材得以灵活转换角度。为使长2.5米、高4.7米的管材准确吊入工作井,他在工作井壁上安装了自制的远程无线“电子眼”,使司机在吊车内就能通过液晶屏实时观察井下四周的情况,避免了视觉盲区。由于这套系统安全性能好,性价比高,白龙港南线东段各标段纷纷过来“偷师”。李增红并没有藏私,而是与大家一起分享自己的创新成果。他的大度也让人看到了一名技术工人的独特“匠心”。
  从2010年10月工程开建到2014年8月管线通水,从摘取上海市优质工程“白玉兰奖”到被评“国家AAA级安全文明标准化工地”,再到获取中国建设工程鲁班奖,中铁上海局市政公司的顶管建设者一步一个脚印,用智慧与汗水浇灌科技之花,书写了顶管施工的新传奇。黄彬 李颖 王军委