第2版:综合新闻
2019年05月07日 星期二
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创新引领“智能穿越”
——中铁十四局打造大盾构施工品牌侧记

    本报记者  李美华  苏  莉

    在北京冬奥会重点工程——京张高铁清华园隧道施工现场,依靠可视化“智慧施工系统”的指引,一台盾构机正突破80多条城市管道线路的重围,傲然前行……

    10多年来,中铁十四局的建设者操作着各种型号的大直径盾构机,穿江河,越湖海,打造了10余项世界级精品工程。他们在盾构施工领域领先的奥秘是什么呢?

    “深入开展科技创新,在高、新、特、尖技术领域不断突破,在精、准、严、细上优化升级,助推大盾构施工‘智能穿越’。”该集团负责人如是说。

    在实践中创新,书写世界新纪录

    让时间回溯到2005年,中铁十四局第一次使用大直径(直径在14米以上)盾构机施工。当时,他们在盾构机的性能、维护、保养等方面没有任何经验,每次遇到施工难题,都要自己去解决、去突破。

    在南京长江隧道施工中,他们深入开展科技创新,破解了大直径、强透水、高水压、浅覆土、高磨蚀性地层等6大世界级难题;在世界首个特高压输变电工程——苏通GIL综合管廊长江隧道施工中,他们攻克了在特高水压长距离掘进中,刀盘刀具磨耗、盾尾密封保护、长距离通风等技术难题。

    他们在该项目先后投入3000多万元科研经费,完成了30余项专题论证,申报了15项专利,并围绕5项大课题29项子课题开展科技攻关,取得了诸多科研成果,填补了多项国内外空白,其中超大型管片衬砌结构原型试验被列入国家“863”计划示范课题。

    同样,在厦门地铁2号线盾构机穿越孤石群及破碎带施工中,他们大胆创新,运用衡盾泥保压结合海上注浆加固技术,解决了破碎地层掌子面无法保压这一技术难题,并在国内首次使用能伸缩摆动的刀盘,向软硬不均、最大抗压强度近200兆帕的坚硬岩石挑战,研究总结出跨海隧道“长距离复杂地层海底换刀技术”“孤石及基岩凸起海上爆破处理技术”等一大批世界领先的科研成果,为今后海峡隧道施工积累了宝贵经验。

    在京张高铁清华园隧道施工中,他们普遍使用盾构机、架桥机等先进设备和BIM、可视化、大数据等智能化工程技术,清华园隧道因此被称为“中国智能高铁第一隧”。建设中,该集团在全球首次成功研发出常压换刀装置和工法,目前已发展至第四代,并研发了常压下滚齿刀具互换技术,该技术已被全球众多厂商推广使用。他们自主研发的多层次刀高设计、越江常压土岩复合刀盘设计方案等均属世界首创,已经在全球类似工程中推广应用。此外,该集团自主研发并实现国产化的广角大齿刮刀、梯度滚刀、二合一齿刀等新型刀具得到成功应用。一项项核心技术的突破,使该集团大盾构施工水平登上行业之巅。

    成立研发中心,施工走向智能化

    该集团充分发挥“国家级企业技术中心”“博士后科研工作站”的优势,与同济大学、西南交通大学、北京工业大学等高校及权威科研机构合作,建立了大盾构技术研发中心、盾构隧道管片技术研发中心等,大力推进技术升级与集成创新。

    比如,他们在安全作业智能识别、盾构掘进预警、地质地层信息数字化、结构安全评估预警及施工渣土精细化控制等方面与高校及科研机构开展深入合作,研发出盾构数据监控系统2.0版,使盾构施工信息化、数据化、智能化水平得到提升。

    该集团研发中心以重大工程项目、高等级科研项目、超前研究项目为载体,在核心技术领域取得了一系列重要突破。其中,《大型跨江海隧道结构力学特征及整体化设计方案研究》被列入国家“863”计划;参与编制的全断面隧道掘进机、泥水平衡盾构机国家标准已经发布;研发的直径30厘米泥水盾构机模型试验台,首次揭示了泥水平衡盾构掘削面泥膜的动态形成机理与变化过程,以该平台为支撑的科研课题获得国家技术发明二等奖。

    该集团建立起大盾构数据中心,运用数据采集、参数预警、智能分析、风险评价等技术手段,实现了对在建大盾构项目施工现场、作业面、营区等全方位、全时域、无死角监控,打造了智能化盾构施工管理平台;构建盾构智能管理云平台,研发“盾构专科医院”系统,整合各领域顶尖专家,对盾构机进行全时域远程在线诊断、风险排查及应急处置,以降低施工风险、保障安全高效施工,全面提升大盾构施工的核心竞争优势。

    完善产业链,大盾构品牌越擦越亮

    没有最好,只有更好。该集团并未满足已有成绩,而是不断向产业链高价值端迈进,将大盾构品牌越擦越亮。他们在芜湖建立了盾构产业园,进行管片生产、大盾构刀具生产、新产品研发和技术培训、盾构机存放和维保等,产品供应20多个城市。同时,他们还开展盾构管片自动化生产研发,按照机械加工的精度要求进行管片生产,确保管片精度控制在0.3毫米以内。目前,该集团已拥有大盾构刀具生产,盾构机组装、拆解及维保,新产品研发和新技术应用等多方面的能力,不仅延伸了产业链,也创新了大盾构施工模式,提升了工程质量。

    随着盾构开舱作业技术队伍和刀具研发制造中心的筹建,该集团大盾构产业链将得到进一步完善与升级。

    强大的科技实力,带来了强劲的发展后劲。2017年以来,国内招标的6座15米以上超大直径盾构隧道,该集团全部中标。目前,在长江上5座在建超大直径盾构隧道中,他们承建了4座。

中国铁道建筑报