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协同点亮深隧,穿越硬岩与软土——解锁罗铁项目TBM的工效提升密码

发布日期:2024-11-27 信息来源:轨道工程公司 作者:彭鑫 摄影: 字号:[ ] 分享

在地下深处,盾构机嘶鸣前行,一条条隧道渐次贯通;在项目工地,科技与匠心交融,每一次掘进都书写着罗铁项目的崭新篇章。

作为深圳市重点水利工程,罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程(简称罗铁项目)承载着城市供水的重托。在这个项目中,四台功能各异的隧道掘进机(TBM)被誉为“地下巨龙”。它们以掘进为笔,为深圳描绘出地下输水网络的壮丽画卷。

在工程建设中,TBM已经成为现代隧道施工不可或缺的设备。它们以高效、精密和绿色环保的特点,大幅提高了隧道施工的效率,减少了对环境的扰动。然而,要充分发挥TBM的潜能,并非易事。要提升TBM的工作效率,核心在于设备、工艺、管理和技术的全面优化。这不仅需要对设备本身进行提升,还要综合考虑地质条件、施工组织、团队协作和创新技术的运用。

四龙出征,输入掘进水脉的工程密码

掘进过程中,复杂多变的地质条件、机器设备的高负荷运转以及施工组织的高难度协调,成为每个隧道建设者必须面对的难题。在罗铁项目中,这样的难题更加凸显:长达数十公里的隧洞需要穿越软土、硬岩、断裂带和完整花岗岩等多种地质条件,岩石强度甚至高达211兆帕,堪称地质“迷宫”。

在项目建设中,确保盾构及TBM施工高效推进成为项目部工作的核心任务之一。为此,项目部率先组建了TBM及盾构两个专班管理群,将主要领导、各部门负责人以及设备厂家骨干纳入其中,实现多方联动、实时响应。项目使用的四台TBM宛如四条“地下巨龙”,在各自的掘进区段内攻坚克难。双模盾构TBM“罗铁1号”和“罗铁2号”堪称软硬通吃的“全能选手”。“罗铁1号”全长160米,重达610吨,刀盘直径6.73米,具备在土压模式与单护盾模式之间灵活切换的能力。它负责的区段全长3911.83米,其中既有软土层的安全挑战,也有硬岩段的推进压力。然而,它凭借出色的适应性,在复杂地质间游刃有余。与之相似,“罗铁2号”计划掘进4740.74米,为输水隧道的另一关键区段服务。

双护盾TBM“罗铁3号”身长210米,面对5463.12米的超硬岩地段,其中不少岩层的强度接近极限水平。然而,项目组专门为其定制了高强度、高耐磨的刀盘,并通过调整掘进参数,确保了这一段艰难地质的安全推进。“罗铁4号”则是一台敞开式TBM,它的主要任务是应对完整花岗岩的地质段。尽管没有突水、涌水的风险,它依然需要团队通过精准的管理和操控来确保计划掘进的4564.98米顺利完成。

项目部通过强化任务目标管理,工人们的工作效率显著提升,掘进进度屡创新高,项目部定期开展经验分享与技术交流,为一线人员创造良好的技术支持和成长平台,实现了人力资源的优化配置。施工环境的稳定性直接影响着项目的推进效率,项目部积极协调与外部相关部门的联动,克服了夜间施工限制、污水排放、渣土外运等难题。通过与地方政府及社区沟通,取得了政策与资源的支持,为连续施工提供了保障。

匠心共融,探索工效倍增的科技密码

要让这些“巨龙”在地底深处高效运转,依靠的不仅是设备本身的性能,更是科技与管理的深度融合。在罗铁项目中,TBM的高效掘进离不开超前的地质预判、精细化的设备管理以及组织高效的施工模式。

TBM的性能直接决定了掘进效率,因此设备的维护和调试是提升工效的基础工作。“刀具是TBM掘进的‘利齿’,其磨损情况和性能直接影响掘进速度与施工质量。”为破解掘进效率难题,罗铁项目部主动作为,设立了刀具修配厂,对刀具实行全过程管理。刀具修配厂的设立,不仅提高了刀具的使用寿命,还能根据岩层变化及时调整刀圈材料,确保破岩能力最大化。同时,内部修配机制减少了外部依赖,换刀效率大幅提升。此外,主轴承、螺旋输送机等部件的状态监测也同样重要,结合预测性维护技术制定精准的检修计划,可以避免突发性故障对施工进度造成的干扰。这一举措成为罗铁项目提速增效的重要支撑,为推进掘进目标的达成提供了有力保障。

不同地层对推进力、扭矩、推进速度的需求不同,需要实时调整设备工作参数,以适应地质变化。特别是在破碎带、高水压区域或软弱地层,需要在施工前进行超前地质探测,并在必要时采取超前支护、地层加固等措施,确保掘进过程平稳进行。复杂地质条件下,调整掘进模式(如降低推进速度、提高注浆压力)可以有效减少施工风险和效率损失。

罗铁项目团队在工程启动之初,就通过超前地质探测和数字化分析,构建了一套完整的地质模型。这一模型不仅为TBM选型提供了科学依据,也为后续掘进过程中的施工预案制定打下了基础。在具体施工中,团队采用超前钻探与探地雷达相结合的方式,每掘进50米便进行一次地质复核,从而将不确定性降至最低。在软弱围岩段,采用超前支护和注浆加固等措施;在硬岩段,则通过优化推进参数和刀具更换周期,减少岩石破碎对施工效率的影响。

为应对罗铁项目复杂地质条件,项目团队对TBM刀盘进行了针对性改造。“罗铁3号”的刀盘采用了特殊的合金材料,使其在高强度岩石中保持更长的使用寿命;“罗铁1号”和“罗铁2号”的刀盘设计则强化了抗冲击性能,以应对土岩交界处的频繁变化。此外,项目部通过智慧建造中心数字化管理平台,能够实时监控施工进度,发现问题并及时调整。对TBM的推进力、扭矩、注浆量等参数实现了动态优化,确保了掘进的稳定性和连续性。

在罗铁项目中,施工团队采用了模块化作业的方式,将TBM掘进、隧洞衬砌以及管片拼装等工序紧密衔接,减少了无效作业时间。针对施工中的技术问题,各部门协同解决;对于现场施工组织,管理员直接进行监督指导。通过高效的信息共享与问题解决机制,TBM掘进施工展现出全新的活力与速度,为项目的顺利推进提供了坚实保障。此外,为激发施工团队的积极性,项目部定期举办掘进竞赛,以月度掘进里程为目标进行评比,不仅增强了团队的凝聚力,也为提高整体效率提供了动力。

追逐极限,解锁施工效率的安全密码

在罗铁项目的施工现场,效率提升与安全施工从未停止。盾构掘进、管片拼装、注浆和渣土运输,每一环节都环环相扣、无缝衔接。项目部从“人、机、料、法、环”五个方面入手,构建了全方位的安全施工体系。

项目部大胆引入全自动化管片拼装机械设备,将人工操作误差和时间浪费降至最低。这种技术不仅提高了拼装的精度,还减少了因拼装质量问题带来的返工可能。在渣土运输方面,传统的运输方式已被智能化轨道运输系统或皮带运输机取代。项目部出渣系统大大降低渣土堆积对掘进效率的影响,确保TBM始终保持高效掘进状态。

截至2024年11月19日,罗铁1号累计掘进1.21千米,罗铁2号累计掘进0.68千米,罗铁3号累计掘进1.15千米,罗铁4号累计掘进1.70千米。数据背后,是项目管理团队日复一日的坚持,也是高效管理与科学施工的生动体现。

项目部将“培训即实战”作为提升安全施工水平的重要手段,通过定期演练提高施工团队对突发事件的处理能力。针对复杂地质条件,项目部还邀请专家开展专项技术指导,帮助操作人员熟练掌握盾构机的操作规范和紧急停机流程。绩效考核与安全激励机制进一步激发了全体员工的责任感,使“安全第一”的理念深入人心。

项目部通过智慧建造中心的地质探测技术与实时监测系统,随时掌握地质变化情况,突发事件的发生率显著降低。“罗铁3号”在穿越断裂带时,团队通过超前注浆和分段掘进等措施,将塌方风险降至最低,而“罗铁4号”则通过改进排水系统,有效应对了隧洞内可能出现的突发涌水。在整个施工过程中,罗铁项目坚持“安全第一 预防为主”的原则,确保了“快而不乱、稳中求进”的施工状态。

在盾构机掘进过程中,项目团队利用先进的地质探测与实时监测技术。在茅洲河下穿段施工中,面对复杂地质条件与不确定风险,施工团队在盾构机前方部署超前地质预报系统,通过声波探测、地质雷达等手段,精确掌握断裂带、软弱地层等关键节点情况。监测数据通过“智慧建造中心”汇总分析,一旦出现异常迹象,项目部能够迅速响应,将风险控制在萌芽状态。

“罗铁3号”在穿越断裂带时,团队通过超前注浆和分段掘进的组合措施,有效化解了塌方风险;而“罗铁4号”通过改进排水系统,精准处理隧洞内涌水和裂隙水问题。这种科学化管理贯穿于项目建设的每一个环节,不仅确保了施工安全,更为项目高效推进提供了强大支撑。在突发事件的处理上,罗铁项目同样表现出过硬的专业素养。在遇到隧洞渗水问题时,施工团队提前准备多台高效水泵和潜水泵,结合临时应急水泵系统,随时应对可能出现的涌水情况。

TBM的每一米掘进背后,四台TBM的高效掘进,不仅凝聚了智能化施工技术的智慧,从地质探测到设备优化,从施工组织到安全管理,罗铁项目用一系列扎实而细致的努力,不断提高施工效率。

罗铁项目从组建管理专班,到设立刀具修配厂,再到激励机制的实施和外部环境的保障,多措并举全面提升了施工效率。项目部以高效推进为目标,以精细化管理为手段,确保了“快而不乱、稳中求进”的施工状态,成为“提质增效”的生动范例。


TBM操作车间


TBM工作车间


“罗铁2号”掘进安装






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