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向“新”突破  以“智”赋能 “质”胜未来——引江补汉工程首台TBM“江汉先锋号”下线进场侧记
发布时间:2024-10-02   内容来源:建管二部
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10月的保康县,阳光正好,秋色宜人,处处洋溢着一派丰收气息。

10月1日,全国上下共同迎来新中国75周年华诞的重要时刻,在引江补汉工程土建施工4标的8号检修交通洞洞口施工场地里,南水北调中线引江补汉工程首台TBM“江汉先锋号”开始现场组装。5天前,这台隧洞施工的“重器”,刚刚在570公里以外的郑州市中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司车间下线验收。

引江补汉工程建设迎来新的重要节点。

TBM(硬岩掘进机)是目前隧洞掘进工程的关键设备,有“穿山甲”之称。“江汉先锋号”TBM为单护盾式,具备超前探测、智能掘进、安全可靠等优点,最大开挖直径12.23米,总长约160米,整机总重约2800吨。如此一项重大设备,怎样确保制造过程顺利,确保质量安全可靠,成了工程建设者高度关心关注的关键问题。

加强过程管控——全生命周期跟进确保如期进场

进度管理是确保项目如期建成并发挥效益的核心要素。引江补汉工程建设管理二部高度重视TBM进度管理,在确保质量和安全的前提下,通过组织各参建单位深入研究、科学分析,合理制定详细的设备建造进度计划,按照进度计划目标,结合设备建造不同阶段的节奏特点,细化分解进度计划、定期检查与评估,建立有效的沟通协调与激励约束机制,有效保证了TBM建造进度受控,为顺利实现设备进场组装目标提供了重要条件。

在设计阶段,从2023年12月到2024年3月,建管二部全程参与信息机电部组织的三次设计联络会,明确各个不同建造阶段的目标任务和工作要求,并严格督促落实。在监造阶段,多次组织审核并确定TBM监造大纲、监造细则,同时组织中铁十八局土建4标及黄河设计院监理2标开展TBM监造,实施日报和周报机制,按期报送监造进展,对建造进度问题,及时介入纠偏。同步坚持统筹部署,系统推进TBM现场施工管理体系构建、TBM专项方案编审工作、TBM供电工作、协调地方政府有关部门等,为TBM顺利验收并进场组装做好了充分准备。

注重精细管理——精益求精倾力铸就精品

建管二部在TBM设备建造伊始便把确保建造质量作为管理工作的重点。在管理体系上,从项目团队的组建,到项目评估的组织,到项目策划的实施,到进度控制的把控,再到项目预警和技术交底的前置等,均做到了全链条跟踪、全时态管控。

在生产管控模式上,要求装备制造单位按照TBM设备生产的全生命周期,建立“结构件制造—总成件组装—整机组装调试—包装发运”全流程管理模式,针对每一环节的工作难度和可能存在的质量风险点,组织专业化制造、标准化组装、属地化总装和专门化管理。

在质量保证体系上,组织装备制造和监造单位建立“事前策划—事中控制—事后检验”工作机制,全链条跟踪管理建造质量。在“事前策划”中,精准识别关键部件风险变化点、关键点和薄弱点,根据不同风险等级和类型,有针对性地制定预防措施并明确落实责任人。在“事中控制”中,结合上一流程中的风险内容,编制关键工序的专项工艺或可视化作业指导书,并根据重要程度分级管理;根据工艺文件及工序分级编制检验计划,规范制造过程检验;作业前和过程中均注重交底工作,有效避免质量事故发生。在“事后检验”中,设备制造完成后,全面检查过程检验记录及产品最终尺寸并形成检验报告,为综合掌握设备性态、把脉设备质量提供详实完备的依据。

强化科技攻关——大力推进新技术研发与应用

建管二部始终坚持高标准、高质量推进工程全方位、全要素、全过程建设和管理,积极响应水利部、南水北调集团和江汉水网公司关于建设智慧水利和数字孪生引江补汉工程的工作部署,努力推进“机械化换人,自动化减人,智能化少人”在重大设备装备应用上落地落实。“江汉先锋号”搭载了超前地质预报、刀具监测系统、同步推拼、卡机预警、智能掘进等多项创新技术,是TBM设备制造技术的集大成者,将有效提升施工效率20%至40%,其成功下线并进场组装标志着国产高端装备及创新技术应用的又一次突破,为引江补汉工程高质量建设提供了强有力的保障。

“江汉先锋号”施工洞段地质条件复杂、技术难度大、施工风险高。针对工程难点,在江汉水网公司的高度重视和统一部署下,建管二部、中铁十八局和中铁装备集团等相关单位密切协作、联合攻关,综合考虑安全、效益等因素,将“江汉先锋号”设计为单护盾式TBM,集掘进、同步拼装管片、豆砾石回填灌浆、出渣、除尘、通风、激光导向、超前探测、防爆等于一体,带动了隧洞工程施工技术新提升。

针对大直径长距离岩层掘进难题,通过研究增强刀盘强度和耐磨性、提高刀盘破岩及出渣效率、加强关键部位可靠性设计等,可有效克服这一难题。

TBM6隧洞施工中的另一项难题是软岩变形。围岩变形后易造成握裹刀盘和护盾造成卡机、掘进轴线、管片拼装精度超限造成后配套通过困难以及成环管片裂缝等问题。TBM6施工洞段软岩变形问题洞段占比约42.8%,严重、极严重变形洞段长788米,占比约6.8%,这些对TBM掘进带来了不小的挑战。研究和设计人员通过将刀盘与盾体偏心、双速减速机及盾体减磨设计、增大盾体顶部间隙、设立护盾卡机预警及评估系统设计等,最大化地化解或降低潜在的施工风险。

TBM6掘进段主要穿越百峰断层、榨溪沟断层、歇马河断层等,断层最大宽度177米,对隧洞掘进带来较大的影响。针对这一问题,研究设计过程中提出了通过建立声波法超前地质预报和卡机预警及评估系统、超前地质加固、增大推力和扭矩、主机防卡设计、刀盘扩挖及刀盘出渣可控等设计,提高了TBM应对风险挑战的能力。

此外,还分别针对有害气体超标、提高TBM设备掘进智能化水平等,作了创新性的研究和设计。一系列用心、精准的举措,有力地提升了TBM6的创新指数与技术含量,也很大程度上提高了同类设备制造的技术标准。

注重沟通协作——构建高质量建造TBM的协作联盟

TBM设备的制造和应用涉及多领域、多行业、多专业,是复杂且高度专业化的过程。“江汉先锋号”的高效建成并进场组装充分体现了多单位协作的重要性和必要性。

建管二部在信息机电部、科技部等部门的指导与支持下,充分发挥主观能动性,多次组织TBM制造相关单位研究明确设备制造工作思路、目标任务和过程控制要求等,统一思想、凝聚共识、整合资源、凝聚力量,形成了强有力的协同推进TBM建造体系。

黄河设计院充分发挥监理职能作用,通过过程中加强审核把关、领先开展TBM监造首件制,抓住事前控制和制造过程控制两个关键点,从原材料进场到结构件出厂实施清单式管理等,确保了TBM制造有序实施、有力推进。

企业间的合作与协同也是TBM制造中不可或缺的重要组成部分。中铁装备作为制造单位,依托自身雄厚的人才、技术、资源储备,全力组织做好TBM设计及建造各项工作;中铁十八局作为TBM设备的使用单位,在全过程开展设备监造的同时,结合施工经验,提出多项优化调整的意见建议,充分组织做好相关配套工作,全力协调做好设备进场前各项准备工作。

同时,产学研用深度融合在TBM6的制造工作中也扮演了关键角色。各参建单位合理安排创新资源,与相关科研院校深度合作,来自武汉大学、石家庄铁道大学等专业院校的专家学者积极出谋划策,针对性提出意见建议等,深度参与TBM研制和建造,这不仅大大提高了TBM建造质量和进度,还有力促进了新技术创新研发和应用,为后续TBM设备迭代升级提供了宝贵的实践积累和技术支持。

努力开拓新局——“江汉先锋号”争创隧洞掘进先锋

国之重器,要制造好,更要管理好、运用好。引江补汉工程首台TBM的进场组装,加快了引江补汉工程高标准高质量建设的步伐。作为首台下线验收并进场开始组装的重装设备,TBM6被命名为“江汉先锋号”,这昭示了这台TBM的光荣使命:要以先遣军的姿态奋勇向前、一掘到底,探索并引领引江补汉工程TBM施工洞段的掘进。建管二部将在江汉水网公司的坚强领导下,深入学习贯彻党的二十大和党的二十届三中全会精神,锚定高标准高质量工程建设目标,组织各参建单位,加快完成TBM设备组装和步进工作,按计划推进设备正式始发。同时全过程加强设备管理和施工管理,确保设备安全和生产安全,确保掘进质量和进度,早日完成掘进目标,助力建设“安全、精品、绿色、智慧、阳光”引江补汉工程,努力打造南水北调后续工程高质量建设标杆,以高标准推进TBM掘进的实效和高质量推进引江补汉工程建设管理成效向新中国成立七十五周年献礼!

作者:袁凯凯  
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