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廣東省直(屬)企業“十大工匠華隧集團盾構技術研發團隊

    近年來,廣州的軌道交通建設正在不斷推進,多條地鐵線路陸續開通,為市民的日常出行不斷提速。就在不久之前,廣州地鐵9號線也順利開通,正式加入到廣州軌道交通版圖之中。這條全長20.1公里的線路,從白云區的高增站出發,與3號線北延段交匯,終點直至花都區的飛鵝嶺站,大大加強了花都區與廣州市中心城區的交通聯系。

華隧雙模盾構機研發團隊。

  不為人知的是,這條地鐵線路的成功通車,在國內創下了兩個首次:它是全國首條在巖溶區修建的地鐵線路,還是全國首條下穿高鐵路基的地鐵線路!其建設難度,遠遠超出了人們的想象。而完成這項看似不可能的任務的,是來自廣東本土的華隧盾構技術團隊。除了廣州地鐵九號線之外,三號線、五號線、六號線;深圳地鐵二號線、五號線;珠江三角洲城際快速軌道交通……這一項項鼎鼎大名的軌道工程,都出自他們之手。

華隧團隊自主研發的兩臺直徑6.26米并聯式雙模盾構機。

  自主研發,打破外國技術的行業壟斷

  2010年2月,以華隧建設股份有限公司總工程師易覺為負責人的盾構技術研發團隊正式成立。“剛成立那時候,國內的盾構行業還只是剛剛起步,無論是設備還是核心技術,都處于被國外壟斷的狀態。這些核心在外國人手里,無形中就增加了許多費用支出。”易覺回憶說。此外,華南地區地質復雜,區域性強。“廣東靠海、多山、多水,許多地表溶洞遍布、土質松軟,外國的盾構設備并不能夠有效地應用于華南的地質地貌。”易覺向記者介紹,當時國際上流行的盾構機主要有兩種模式。一種是泥水平衡式盾構機,一種是土壓平衡式盾構機。兩種模式各有千秋,但是要對付華南地區的地質條件,安全和效率就不能兩全。

  能不能研發出一種設備,融合兩種盾構機的施工優勢,這種設備能夠根據隧道沿線地表環境和地質需要靈活切換?目標確定之后,易覺和他的研發團隊成員上下一條心,廢寢忘食地投入到設備研發當中。“像我們這些做工程做研發的,不可能在辦公室里畫畫圖紙、算算數據,結論就自己跳出來。每一次創新研究,每一次設備測試都需要深入到地底現場進行實踐測試。”易覺和他的研發團隊,深深地知道“實踐出真知”這個道理。地底隧道陰暗潮濕,盾構設備運轉的噪音超過100分貝,所產生的熱量令人揮汗如雨。每一次設備測試,研發人員都得戴著耳塞、只穿背心,但即使面對如此艱苦的條件,他們也沒有一個人喊累。為了不影響隧道正常施工,每次設備測試他們都選在周末節假日。“連春節我們都是在地底現場度過的,大家隨便叫了份盒飯吃就當年夜飯了。”

  功夫不負有心人,在易覺帶領的研發團隊努力下,橫亙在他們面前的技術難關一個個被克服。歷經一年多的艱苦努力,由華隧團隊自主研發的兩臺直徑6.26米并聯式雙模盾構機終于成功下線,打破了外國技術和設備對盾構行業的壟斷現象。

易覺正在與隊員們開會討論施工方案。

地鐵九號線施工中,華隧團隊技術人員正在對盾構機進行維護。

  為了在鬧市區鉆洞,他們給盾構機“加了套”

  兩臺雙模盾構機甫一下線,立即投入到廣州地鐵九號線施工當中。通車之日,易覺向記者回憶起地鐵九號線的施工過程。即使是從業經驗豐富的他,也忍不住感慨道:“不容易!真的是不容易!”易覺向記者介紹,地鐵九號線的設定走向,要穿越素有“世界地質博物館”之稱的廣花盆地,該地位于花都區鬧市中心,又屬于巖溶地區,此前業內從來沒有過施工成功的先例。巖溶地區由于土地滲水性強,土質比其它地區更加松軟,這同時也加大了施工過程中地表沉降、隧道塌方的風險。“就像是給豆腐打洞一樣!”易覺這樣子向記者形容。

  要進行地鐵隧道作業,首先要解決的是“首尾”的問題,即始發和到達處的土體需要先打通一個通道。為了保證土體不從通道漏出來,首先要做是的保證施工土體的穩定性。易覺介紹,長期以來,一般的隧道作業是在開挖的墻體往前延伸10米左右,從地面往下打孔注入水泥漿等物質加固,以增加土體的強度。但是使用這種方法,一旦遇上高大建筑或者密集管線,往往難以展開操作。“花都市區的建筑分布,注定了傳統的作業方法在這里不適用。總不能為了鉆洞,把地面的建筑全部拆掉。但如果要繞開密集的建筑群,又勢必推翻整個地鐵線路的修建計劃,大大延長工期。”為了解決這一難題,易覺和他的技術團隊創新性地在盾構機外增加一個套筒,使盾構機在封閉的空間里操作,同時通過盾構機本身的施加反壓力功能,以實現穩定土體的作用。

  易覺說:“這個套筒就像在盾構機外增加一層支撐,我們在進行隧道施工的時候,它能夠同時托著周圍的墻體。這就保證了即使不能從地面打孔加固,我們的施工主體也能安全不塌方。既保障了施工人員的人身安全,也可以保證位于地面的建筑物不沉降,地基不受影響。”

地鐵九號線隧道成功下穿武廣高鐵。

華隧團隊施工人員正在地鐵九號線隧道內進行作業。

  下穿高鐵軌道,他們實現了前所未有的“零沉降”

  在地底修建隧道,地面一般都會出現小幅度沉降。易覺介紹,此前盾構業內規定的可接受沉降范圍是30毫米,但隨著城市化的進程加快,超大建筑、高鐵軌道的分布也越來越密集,這些建筑體對地面沉降的幅度要求比以往更嚴苛。如何讓沉降幅度控制在可接受范圍內?這對華隧盾構施工團隊提出了更高的要求。

  2016年底,春運在即。在修建地鐵九號線時,易覺就碰到了一個前所未有的難題:由于九號線施工段途徑武廣高鐵,盾構隧道必須要從高鐵路基下穿過,高鐵對軌道地面的要求很高,施工期間又必須正常營運。因此地鐵修建必須達到地面“零沉降”,從而保證高鐵的運行安全。如果按照常規的操作模式,盾構機在地底進行作業,必然會造成地面沉降。如何才能達到這個嚴苛的標準?經驗豐富的華隧盾構技術團隊也不禁犯了難。華隧公司設備部部長王永貴告訴記者:“為了達到‘零沉降’這個標準,我們每個人日思夜想連覺都睡不好。往往到了深夜一兩點,我們還在微信群里討論各種問題和方案。第二天一早,我們又趕赴隧道現場進行試驗。”

  在不斷的試驗過程中,技術團隊也經歷了一次又一次的失敗。“挫折是在所難免的,不可能每個試驗方案都能一次成功。但是作為一個技術人員,必須要有堅持不懈百折不撓的精神,不能因為遇到挫折就放棄。”王永貴說道。

  華隧盾構技術團隊就是這樣在一次次的試驗過程中不斷調整、精益求精。最終,易覺和他的團隊提出了MJS水平加固的施工技術。“我們可以先在地面挖個井,先放置水平加固機下去,隨后往里噴漿,利用高壓下噴射出流體的運動能量形成一根根水泥柱,就好像我們在地下給它鋪了幾層架子,托住地面。再在水平柱下挖隧道就不會造成地面沉降了。”類似的施工方法,在國內從無先例,盾構機在高鐵下每前進一厘米,施工人員就更緊張一分。當盾構機成功穿越高鐵之后,一向沉穩的易覺,也忍不住高興地跟隊員們抱在了一起。

  成立至今接近8年,華隧盾構技術研發團隊碩果累累,先后共獲得國家專利52項,開創業內先河,成功填補了國內盾構行業的空白。但是在榮譽面前,易覺和他的團隊成員從來沒有驕傲自滿,也沒有停止過研發和探索的腳步。“城市正在不斷建設,對我們技術人員所提出的要求也將越來越高,因此我們的施工技術也必須與時俱進,跟上時代的腳步。我們的目標,是要把華隧打造成為華南地區軌道交通建設,以及地下空間綜合開發的行業引領者。”


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