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挑战TBM掘进世界难题——水电三局新疆ABH项目建设纪实

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  埋深高、地温高、地应力高、岩爆强、变形大、坡度大,在TBM施工中,这些困难在一个项目中往往只遇到一至两个,但在ABH项目,却集中出现,就注定了这个项目的施工难度在世界上绝无仅有。

  “目前国内乃至世界隧道工程中地质条件最复杂,难度系数最大的工程,没有之一”,这是国内外TBM专家对ABH项目的论断。

  “全体施工员以强烈的责任感和使命感,推进了各个节点目标的顺利完成,展现了TBM的施工能力”,这是业主对水电三局ABH项目部的评价。

  自2014年9月进驻天山北麓至今,水电三局建设者面对重重困难,不忘初心、不断前进,先后夺取了ABH项目进口试验洞、TBM组装、掘进第一阶段的胜利,并继续朝着第二阶段完满履约的宏伟目标奋勇开拓。3年多来出色的表现,为项目部赢得了一系列荣誉。

  试验洞,首战实现大逆转

  TBM(Tunnel Boring Machine),即全断面隧道掘进机,集机、电、液、光、气等系统为一体,利用回转刀具开挖同时破碎洞内围岩及掘进,形成整个隧道断面。

  据第四分局ABH项目部副经理申玉西介绍,新疆ABH输水隧洞全长41.823公里,水电三局承建的1号支洞长2580米,主洞长14公里,为全线重点控制性工程,地质条件异常糟糕,施工环境十分恶劣。项目计划开工日期为2015年10月1日,完工日期为2022年12月1日,总工期86个月。

  2014年9月,水电三局中标ABH项目隧洞试验段工程。

  水电三局,是世界五百强企业中国电力建设集团的全资子公司,2012年进入TBM施工领域,在东北某世界级特长隧道的TBM施工中,表现出了过硬的铁军素质,受到政府、业主、监理的多次表扬。

  ABH项目,成为水电三局在新疆市场拓展的第一个项目。中标后,水电三局迅速组织资源进场,在第四分局副局长、ABH项目经理孔海峡的带领下,项目部全体职工仅用一个月时间,就以雷霆之势完成了临建施工和进洞准备。2014年10月16日,项目放响了隧道施工的第一炮。

  然而,一面是喜,一面又是忧。申玉西说,项目部偏居天山脚下的河谷中,远离城镇,除了项目部的车辆外,至今都没有外界的交通工具愿意开到这里,不但职工出行极不方便,而且大大增加了项目的经营成本。此外,当地的冬季来得早、去得晚,从当年10月持续到次年4月,冬季平均气温零下十几度,给项目部的生产、生活造成很大影响。更致命的是,开工之初,项目部在很多关键性岗位都无人愿来、无人可守,至于施工一线的作业岗位就更是缺漏。

  施工进展的缓慢,曾一度引起业主的疑虑。水电三局在进军新疆的“第一战”,就面临着严峻的形势。

  由于ABH项目是世界最难的TBM工程,也是新疆在2014年确定的12大重点工程之一,因此,水电三局建设者从一进场就被周围的目光所紧盯。开工不过半年,ABH项目部就接待了新疆维吾尔自治区发革委主任张春林等多位领导的视察,巨大的压力让水电三局建设者越发感受到ABH项目之难。

  困难,可以打击人,但对水电三局人来说,困难也可以练就人。

  针对项目症状,以孔海峡为首的项目领导班子决定“治本”,从经营管理体系上进行全面的提质增效。一方面,在架构上,项目部推行“两级管理一级核算”的“扁平化管理模式”,分决策层、管理层、作业层三层管控,分工明确而又配合得当,加快了项目运转的效率;另一方面,在人力上,项目部积极同分局乃至公司沟通协调,得到了很大支持,各类工种、各具特长的专业人才逐渐补充到ABH项目,许多施工问题迎刃而解。

  2015年6月,ABH项目进口试验段1000米合同段首战告捷。水利部副部长、党组副书记矫勇在工地视察时,对水电三局建设者高兴地说:“水电三局组织有力,管理到位,工程干得不错,希望你们继续努力!”

  五十天,劳动竞赛结硕果

  艰难困苦,玉汝于成。试验段如期履约后,三局建设者不敢有丝毫懈怠,因为他们深知:万里长征只迈出了第一步,真正的“持久战”才刚开始。

  2015年11月18日,项目部早已被冰雪覆盖,气温已降到零下十几摄氏度,然而,在巍峨的天山北麓却听到了响亮的鞭炮声——这一天,由水电三局承建的ABH项目三标(TBM1)工程1号支洞顺利进洞,正式拉开工程建设序幕。

  年仅28岁的项目机电总工程师毕晨告诉记者,新疆ABH项目输水隧洞采用的TBM为全断面硬岩敞开式掘进机,由水电三局联合铁建重工集团共同研制。“这家伙相当巨大且复杂”,毕晨向记者描述了TBM,它全长274米,分为主机、连接桥、后配套拖车三大部分,主机全长25米,连接桥长45米。主机部分有刀盘、主驱动、主梁和支撑推进系统。掘进机掘进单循环行程为1.8米,推进油缸最大推进行程为1.9米。连接桥布置有钻机和润滑系统泵站、通风除尘系统,以及喷混系统。后配套拖车布置有电气、液压、泵、阀、站、柜以及供排水等系统。大大小小的零部件多达几万个。像这样构造繁琐的设备,单组装工作就是一道难过的坎,“组装过程稍有差池,就会耽误掘进工期”,毕晨说。

  更何况,TBM组件运抵施工现场已是2016年7月底,比计划时间晚了一个多月,留给三局人的组装时间分分秒秒地流逝,要按期实现试掘进目标,不得不背水一战。

  “大干50天”,孔海峡向项目部全体员工喊出了冲锋号。

  2016年8月9日晚,项目部召开“确保年度计划目标实现动员推进会”,正式打响TBM组装攻坚战。

  成立专门机构,明确领导核心。项目部设立劳动竞赛领导小组和办公室,制定方案和规章制度,负责整个竞赛期间工作的组织、协调、检查和考核评比工作。

  强化宣传引导,激励全员斗志。施工生产逐渐深入,思想宣传工作也步步跟进。为增强大家的紧迫感和责任感,项目部采取各种形式宣传大干的意义和目的,召开大干动员会,狠抓劳动纪律,在生活营区和施工现场张贴标语,利用公司网站、分局简报刊发报道。

  定期碰头议事,及时解决问题。项目部每周二召开生产会,总结上周施工任务完成情况,安排部署下周工作计划,分析施工中存在的问题,集体讨论,研究解决措施、办法,为施工现场排忧解难,督促现场施工计划的执行,加强对现场工作的指导,各职能部门竭尽全力为现场施工做好后勤服务保障,齐心协力确保施工计划的有序推进。

  兑现考核奖励,激发大干热情。项目部制定了劳动竞赛考核办法,对评选出的若干优秀班组、优秀个人、岗位能手、优秀聘用工,分别给予物质奖励和荣誉表彰。

  这些措施,极大地调动了员工的工作积极性和主动性,大家争先恐后地投身到“大干50天”的劳动竞赛中。项目部还专门成立了“青年突击队”,专门负责TBM组装任务。同时,项目部联合铁建重工的技术专家,对组装人员进行了多次培训。

  在TBM组装现场,由于主驱动吊点距离远小于现场龙门吊两主钩最小距离,如不采取措施,直接起吊风险巨大,极易造成主驱动组件损坏。在仔细测量龙门吊的起吊空间后,毕晨设计了一组平衡梁和吊环配合,成功解决了主驱动起吊高度不够、吊点距离过小的问题。

  面对时间紧、任务繁、施工难度大的现状,项目职工充分发扬“自强不息、勇于超越”的企业精神,加班加点、任劳任怨、全力拼搏在工作岗位上。

  “持续两个月,两个月啊,我们没睡过一个好觉”,一名参与组装的职工说。

  众志合而坚可摧,群力聚而题可破。到2016年9月30日晚,TBM刀盘安装就位,至此,TBM组装工作圆满完成,一条长达270多米的钢铁巨龙匍匐在天山下。

  2016年10月3日,恰逢中华人民共和国国庆节假日期间,三局建设者放弃休息、坚守岗位,TBM1成功步进,为祖国母亲献上了一份别具意义的生日礼物。

  也在2016年,ABH项目青年突击队,被中国电力建设集团“青年文明号”。

  信心足,挑战世界性难题

  蓄势久矣,终必奋起。铁军抖擞,铁龙铿锵。2016年11月5日,随着直径达6.53米的刀盘在岩壁上轰然转动,TBM1开始试掘进,正式宣告ABH输水隧洞三标工程建设全面进入攻坚阶段。

  可是,工程的进展并不顺遂。

  “复杂”,是记者采访中听到的最频繁的词,围岩变化复杂、洞内排水复杂、材料运输复杂……

  “这是业内公认的全世界最难的TBM施工项目”,申玉西告诉记者。那么,ABH究竟“难”在何处?项目部机电总工程师毕晨列举了6个方面的问题:一是埋深高,二是地温高,三是地应力高,四是岩爆强,五是变形大,六是坡度大,因此,ABH项目的TBM施工难度,为世界之最。

  的确是:这些困难在一个项目中往往只遇到一至两个,但在ABH项目,却集中出现,就注定了这个项目的施工难度在世界上绝无仅有。水电三局高级技术专家黄继敏说。

  这些层叠错杂的问题,成为三局建设者的拦路虎,该怎么办呢?心存侥幸是不靠谱的,坐等救援也是不切实的。经过多番思辨,项目部决定“庖丁解牛”,从技术方案上逐个钻研、各个击破。

  支洞施工运输优化,采用无轨胶轮车代替轨道导引式胶轮车。项目部派出技术人员,于2015年11至12月,远赴陕西、山西、内蒙古等地的TBM现场施工情况进行了实地考察和比对分析,决定租赁2台无轨胶轮车,在施工过程中,该胶轮车从未发生过任何交通安全事故,且与招投标方案相比节约了施工成本,在TBM支洞施工过程中取得了良好效果。该优化方案得到了业主、设计、监理三方的一致好评。

  主支交叉段优化,改良皮带机安拆方案,从而减少了皮带安装拆卸工作量,减少用工80个,减少用工费近2万元。

  主支洞交叉段中转蓄水池优化,减少了集水井回填混凝土工程量达2000立方米,同时,因钻爆开挖等工程量的变更而产生了30多万元的经济效益。

  弃渣场护脚浇筑优化。在水电三局的建议下,设计单位将护脚混凝土标号变更,并增加护脚混凝土垫层,进一步确保了施工质量和安全文明。

  项目部对施工组织设计优化,仅2017年一年就产生了700多万元的经济效益。

  而在发扬工匠精神的同时,三局建设者也发扬了抗战精神,谱写了许多感人故事。一名职员对记者讲述:“来到ABH项目将近2年了,经历了很多难忘的事,但最让我记忆犹新的是2016年5月的那场抗洪抢险场景。”项目部位于河边,连续降雨和暴雨,致使河水猛涨,致使项目部的网络和通信陷入瘫痪境地,外出的道路也被洪水淹没了,项目部冒雨抢购的蔬菜、粮食及施工材料都被洪水赌在岸边,洪水不断侵蚀道路,靠近路边的房屋岌岌可危。

  重灾识胆魄,大难验精神。面对凶猛无情的洪水,项目立即组织抗洪抢险小组,在装载机和抗洪小组的相互配合下,冒雨迅速搭建桥梁,大家的衣服鞋子都湿透了,但他们仍不退缩,顶风冒雨继续穿梭在狭窄的小桥上搬运蔬菜、粮食、材料;步调一致肩扛钢板雨中前行;废寝忘食现场焊接防洪栅栏,使尽浑身力气将其投入河中。他们连续抢险了15个小时。

  “这支队伍无私奉献、敢于拼搏、充满凝聚力的团队精神,注定了他们将会在这里干出一番不平凡的业绩”,第四分局党委书记彭林华说。

  言犹在耳,“注定”变成了事实。

  2017年3月3日,TBM1安全顺利地连续通过了F67、F70断层及不整合带。断层总长111米,围岩稳定性差、支护强度大,是1号支洞难度最大施工段。并且该施工段位于地下水位以下,加之山顶常年积雪,断层出水量最高约达每小时720立方米。针对这一情况,ABH项目部超前谋划,积极备战,及时编制专项施工方案;勤预报、勤观测,及时掌握断层走势;同时加强现场管理,要求掘进队必须确保支护质量,要求维修保养队做好设备维护检修工作,实行动态管理,有问题及时反馈,快速解决,为掘进争取时间。

  2017年3月21日,项目部按期实现了1号支洞的贯通。

  4月1日至4月6日,一周内连续3次刷新全线日掘进纪录。

  砥砺前行,一气呵成。4月9日,TBM1顺利完成2公里试掘进任务,总掘进长度为2170米,至此,三局建设者提前7天实现了第一阶段的贯通。伟大的队伍,创造了伟大的胜利。水电三局总工程师王鹏禹、工会主席王广利,来到ABH项目,与全体将士共同庆祝。业主也向水电三局发来ABH项目全线首封《贺信》。

  再发力,谱写天山新传说

  很快,三局建设者们从第一阶段提前履约的亢奋中平静了下来,“这才完成一小半,还有第二阶段等着我们,第二阶段问题更多、困难更大”,项目土建总工程师李伟伟对记者说。第二掘进段全长13.5公里,以中厚层状变质化泥质砂岩为主。期间穿越多个断层,大埋深、强岩爆、突涌水、大变形、高地温等险况更加复杂。

  第四分局局长左立富告诉记者:“施工中,我们承受了极大的心理压力,这些难题,有的已经出现,有的还不知道什么时间出现,就像头上悬着一把刀,你不知道它什么时候会掉下来”。

  舟未济,波未平,还当扬帆鼓楫;任还重,路还远,仍需策马加鞭。

  都没来得及从拼抢第一阶段的疲乏里缓过神来,项目职工就又紧张转场,投入到第二阶段的施工准备中。

  孔海峡说:“为提高TBM转场效率,项目部多次召开布置策划会,梳理转场人员、设备等资源配置,为转场期间的钻爆、浇筑及TBM设施安装施工提供方向与思路”。转场期间,项目部将钻爆施工、浇筑及TBM掘进准备工作作为转场期间的关键任务,每项任务明确专人负责。成立开挖队,对外协队伍施工进行督促和把关;成立浇筑队,负责河道浇筑施工。针对开挖施工和浇筑施工,项目部分别制定了考核管理办法,提高施工人员积极性。各项工作的组织安排有条不紊地进行着。

  科学技术是第一生产力。为进一步增强技术支持,2017年4月,公司工会牵头在项目部成立了“TBM创新工作室”,公司工会主席王广利为创新工作室揭牌,由水电三局首席TBM管理专家许金林担任TBM创新工作室主任。这一创新性举措,得到了伊河建管局吉林台二级枢纽管理处党支部书记多力坤·亚库甫的高度赞赏,多力坤说:“工作室的成立,积极响应了总理‘大众创业、万众创新’的号召,是值得肯定和支持的。工作室的成立为解决TBM施工难题提供了一个很好的平台。”在许金林的带头下,项目部技术骨干以提高TBM管理、施工技术创新意识和技术业务水平为工作重心,带动了广大职工积极学习和掌握TBM高新技术。

  与此同时,项目部进一步强化安全监管。项目副经理、安全总监曹晓平告诉记者:“我们成立了项目部安全生产委员会,明确了四大体系的安全职责,每周召开一次安全生产会。”项目部制定了多达56项的安全生产制度汇编;成立了应急领导小组,设置应急物资库房,组织开展反恐防暴应急演练、消防应急演练、突涌水应急演练、防洪度汛应急演练;加强对从业工人的安全教育,截至2017年11月,项目部共组织进行安全教育培训44次,受教近900人次;加强施工现场安全检查力度,对发现隐患及时进行整改落实,截至2017年11月,下发隐患整改通知单71份,并已整改闭合。据统计,截至2017年10月,项目部安全投入已达180万元。2016年度,业主授予项目部“安全生产先进单位”荣誉称号,授予孔海峡、申玉西、李伟伟3人“先进工作者”称号。

  在TBM掘进准备工作最后的冲刺阶段,建设者们遇到重重困难,但项目部领导带领全体职工日夜赶工、加班加点。不论工地、营地,不分前方、后方,男女老少齐上阵。

  负责抓现场生产的张磊,每天上9时进洞,等到再出洞已是凌晨。张磊告诉记者:“TBM在扩挖期间基本处于封闭状态,空气含氧量很小,有毒气体含量偏高。洞内粉尘颗粒密布,相当于雾霾能见度10米左右,我们每天准备两三层口罩。在最艰难的洞室浇筑期,每支队伍每天的工作时间长达12小时。”

  彭林华称这些职工是全天候的工作状态,这样的职工还有申玉西、毕晨、李晨……等等。

  项目部综合办公室主任刘汝华告诉记者:“因为艰苦,我们特别注重员工的伙食质量。在10月、11月的赶工阶段,项目领导决定对一线员工午餐、夜餐全部免费,以最好的后勤服务,争取最大的前线效益。”

  进攻不减,难关可破。坚持不懈,目标可近。2017年11月11日,TBM1的刀盘、皮带再次转动起来,成功实现二次始发。坚硬顽劣的岩壁,在TBM的猛烈切割下,应声破碎,被源源不断地送出洞外。三局建设者同业主、监理、设计齐聚现场,欢呼雀跃。

  截至记者发稿,TBM1二次始发掘进已过去一个月,钢铁巨龙在三局建设者的驾驭下,正锐不可当、所向披靡地往天山深处前行着。

  开工至今,ABH项目共完成评定181个单元(其中开挖47个单元,支护25个单元,混凝土109个单元),合格率100%,一次性验收合格100%,其中优良161个单元,优良率89.0%。项目部的天山一号QC小组,被陕西省建筑业协会授予2017年度“优秀质量管理小组一等奖”。

  采访结束,记者临别ABH项目之时,在大雪纷飞中见到了刚从隧洞里出来的申玉西,他已在TBM旁边值守了一夜的班。自项目部成立以来,领导班子就轮流值夜,坚持至今,从未放松。

  深山留奇迹,荒野筑丰碑。正如第四分局党委书记彭林华告诉记者的那样,参建世界上最具挑战性的TBM工程,三局建设者前路漫漫,还会遇到许许多多未知的急、难、险、重情况。但作为水电三局进入新疆市场的先头部队,ABH项目部会力争一个品牌工程。

  天山,亘古以来就充满传说,而此时此刻,来自水电三局的TBM人,正以其追赶超越的姿态,在天山深处续写着新的传说……

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