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广东省直(属)企业“十大工匠华隧集团盾构技术研发团队

    近年来,广州的轨道交通建设正在不断推进,多条地铁线路陆续开通,为市民的日常出行不断提速。就在不久之前,广州地铁9号线也顺利开通,正式加入到广州轨道交通版图之中。这条全长20.1公里的线路,从白云区的高增站出发,与3号线北延段交汇,终点直至花都区的飞鹅岭站,大大加强了花都区与广州市中心城区的交通联系。

华隧双模盾构机研发团队。

  不为人知的是,这条地铁线路的成功通车,在国内创下了两个首次:它是全国首条在岩溶区修建的地铁线路,还是全国首条下穿高铁路基的地铁线路!其建设难度,远远超出了人们的想象。而完成这项看似不可能的任务的,是来自广东本土的华隧盾构技术团队。除了广州地铁九号线之外,三号线、五号线、六号线;深圳地铁二号线、五号线;珠江三角洲城际快速轨道交通……这一项项鼎鼎大名的轨道工程,都出自他们之手。

华隧团队自主研发的两台直径6.26米并联式双模盾构机。

  自主研发,打破外国技术的行业垄断

  2010年2月,以华隧建设股份有限公司总工程师易觉为负责人的盾构技术研发团队正式成立。“刚成立那时候,国内的盾构行业还只是刚刚起步,无论是设备还是核心技术,都处于被国外垄断的状态。这些核心在外国人手里,无形中就增加了许多费用支出。”易觉回忆说。此外,华南地区地质复杂,区域性强。“广东靠海、多山、多水,许多地表溶洞遍布、土质松软,外国的盾构设备并不能够有效地应用于华南的地质地貌。”易觉向记者介绍,当时国际上流行的盾构机主要有两种模式。一种是泥水平衡式盾构机,一种是土压平衡式盾构机。两种模式各有千秋,但是要对付华南地区的地质条件,安全和效率就不能两全。

  能不能研发出一种设备,融合两种盾构机的施工优势,这种设备能够根据隧道沿线地表环境和地质需要灵活切换?目标确定之后,易觉和他的研发团队成员上下一条心,废寝忘食地投入到设备研发当中。“像我们这些做工程做研发的,不可能在办公室里画画图纸、算算数据,结论就自己跳出来。每一次创新研究,每一次设备测试都需要深入到地底现场进行实践测试。”易觉和他的研发团队,深深地知道“实践出真知”这个道理。地底隧道阴暗潮湿,盾构设备运转的噪音超过100分贝,所产生的热量令人挥汗如雨。每一次设备测试,研发人员都得戴着耳塞、只穿背心,但即使面对如此艰苦的条件,他们也没有一个人喊累。为了不影响隧道正常施工,每次设备测试他们都选在周末节假日。“连春节我们都是在地底现场度过的,大家随便叫了份盒饭吃就当年夜饭了。”

  功夫不负有心人,在易觉带领的研发团队努力下,横亘在他们面前的技术难关一个个被克服。历经一年多的艰苦努力,由华隧团队自主研发的两台直径6.26米并联式双模盾构机终于成功下线,打破了外国技术和设备对盾构行业的垄断现象。

易觉正在与队员们开会讨论施工方案。

地铁九号线施工中,华隧团队技术人员正在对盾构机进行维护。

  为了在闹市区钻洞,他们给盾构机“加了套”

  两台双模盾构机甫一下线,立即投入到广州地铁九号线施工当中。通车之日,易觉向记者回忆起地铁九号线的施工过程。即使是从业经验丰富的他,也忍不住感慨道:“不容易!真的是不容易!”易觉向记者介绍,地铁九号线的设定走向,要穿越素有“世界地质博物馆”之称的广花盆地,该地位于花都区闹市中心,又属于岩溶地区,此前业内从来没有过施工成功的先例。岩溶地区由于土地渗水性强,土质比其它地区更加松软,这同时也加大了施工过程中地表沉降、隧道塌方的风险。“就像是给豆腐打洞一样!”易觉这样子向记者形容。

  要进行地铁隧道作业,首先要解决的是“首尾”的问题,即始发和到达处的土体需要先打通一个通道。为了保证土体不从通道漏出来,首先要做是的保证施工土体的稳定性。易觉介绍,长期以来,一般的隧道作业是在开挖的墙体往前延伸10米左右,从地面往下打孔注入水泥浆等物质加固,以增加土体的强度。但是使用这种方法,一旦遇上高大建筑或者密集管线,往往难以展开操作。“花都市区的建筑分布,注定了传统的作业方法在这里不适用。总不能为了钻洞,把地面的建筑全部拆掉。但如果要绕开密集的建筑群,又势必推翻整个地铁线路的修建计划,大大延长工期。”为了解决这一难题,易觉和他的技术团队创新性地在盾构机外增加一个套筒,使盾构机在封闭的空间里操作,同时通过盾构机本身的施加反压力功能,以实现稳定土体的作用。

  易觉说:“这个套筒就像在盾构机外增加一层支撑,我们在进行隧道施工的时候,它能够同时托着周围的墙体。这就保证了即使不能从地面打孔加固,我们的施工主体也能安全不塌方。既保障了施工人员的人身安全,也可以保证位于地面的建筑物不沉降,地基不受影响。”

地铁九号线隧道成功下穿武广高铁。

华隧团队施工人员正在地铁九号线隧道内进行作业。

  下穿高铁轨道,他们实现了前所未有的“零沉降”

  在地底修建隧道,地面一般都会出现小幅度沉降。易觉介绍,此前盾构业内规定的可接受沉降范围是30毫米,但随着城市化的进程加快,超大建筑、高铁轨道的分布也越来越密集,这些建筑体对地面沉降的幅度要求比以往更严苛。如何让沉降幅度控制在可接受范围内?这对华隧盾构施工团队提出了更高的要求。

  2016年底,春运在即。在修建地铁九号线时,易觉就碰到了一个前所未有的难题:由于九号线施工段途径武广高铁,盾构隧道必须要从高铁路基下穿过,高铁对轨道地面的要求很高,施工期间又必须正常营运。因此地铁修建必须达到地面“零沉降”,从而保证高铁的运行安全。如果按照常规的操作模式,盾构机在地底进行作业,必然会造成地面沉降。如何才能达到这个严苛的标准?经验丰富的华隧盾构技术团队也不禁犯了难。华隧公司设备部部长王永贵告诉记者:“为了达到‘零沉降’这个标准,我们每个人日思夜想连觉都睡不好。往往到了深夜一两点,我们还在微信群里讨论各种问题和方案。第二天一早,我们又赶赴隧道现场进行试验。”

  在不断的试验过程中,技术团队也经历了一次又一次的失败。“挫折是在所难免的,不可能每个试验方案都能一次成功。但是作为一个技术人员,必须要有坚持不懈百折不挠的精神,不能因为遇到挫折就放弃。”王永贵说道。

  华隧盾构技术团队就是这样在一次次的试验过程中不断调整、精益求精。最终,易觉和他的团队提出了MJS水平加固的施工技术。“我们可以先在地面挖个井,先放置水平加固机下去,随后往里喷浆,利用高压下喷射出流体的运动能量形成一根根水泥柱,就好像我们在地下给它铺了几层架子,托住地面。再在水平柱下挖隧道就不会造成地面沉降了。”类似的施工方法,在国内从无先例,盾构机在高铁下每前进一厘米,施工人员就更紧张一分。当盾构机成功穿越高铁之后,一向沉稳的易觉,也忍不住高兴地跟队员们抱在了一起。

  成立至今接近8年,华隧盾构技术研发团队硕果累累,先后共获得国家专利52项,开创业内先河,成功填补了国内盾构行业的空白。但是在荣誉面前,易觉和他的团队成员从来没有骄傲自满,也没有停止过研发和探索的脚步。“城市正在不断建设,对我们技术人员所提出的要求也将越来越高,因此我们的施工技术也必须与时俱进,跟上时代的脚步。我们的目标,是要把华隧打造成为华南地区轨道交通建设,以及地下空间综合开发的行业引领者。”


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