2015年8月20日，蘭州市水源地建設工程在TBM1工業(yè)廣場(chǎng)舉行了開(kāi)工儀式。時(shí)隔兩年，在蘭州市水源地建設工程開(kāi)工建設兩周年之際，在隧洞中蟄伏了一年多的鋼鐵蛟龍-TBM1掘進(jìn)機破壁而出，于2017年8月21日晚21時(shí)48分到達接觸帶豎井控制段上游掌子面，順利實(shí)現首段貫通。
TBM1從2016年3月16日始發(fā)至今，經(jīng)歷了523個(gè)不平凡的日夜，艱難跋涉于極堅硬的石英閃長(cháng)巖、石英片巖和蝕變花崗巖，完成掘進(jìn)8.3公里。近兩年的風(fēng)風(fēng)雨雨，暫不提前期施工準備的困難重重，單單TBM1進(jìn)洞后的種種遭遇和磨難，足以叫參與者終身難忘。
頗具挑戰的施工難度
TBM1是蘭州市水源地建設工程的控制性節點(diǎn)工程之一，施工控制長(cháng)度12.2公里，其中5#支洞掘進(jìn)段長(cháng)3公里、主洞掘進(jìn)段7.7公里、接觸帶豎井TBM1滑行長(cháng)1.5公里。
蘭州市水源地工程TBM施工輸水主隧洞為國內首條采用管片襯砌的有壓隧洞，出口壓力達到0.7MPa，對豆礫石吹填的密實(shí)度、回填灌漿質(zhì)量及后續的固結灌漿、接觸灌漿要求很高；采用的四邊形管片（5+1）型，為國內首次應用于引水工程，管片制造難度大、安裝精度要求高；豆礫石回填灌漿目前在國內尚無(wú)規范、標準可依，需在施工過(guò)程中進(jìn)行探索；TBM1控制段地質(zhì)條件復雜，巖性變化多端，從極堅硬的石英閃長(cháng)巖、花崗巖、安山巖到極軟的泥質(zhì)砂巖和粉砂質(zhì)粘土巖，巖石強度差別大（10MPa ~170MPa），首段掘進(jìn)以石英片巖和蝕變花崗巖為主，花崗巖地層地質(zhì)條件具有多變性、復雜性及難以預測性等特點(diǎn)，存在突泥、涌水、卡機等風(fēng)險；TBM1是由中國中鐵工程裝備集團有限公司生產(chǎn)的國產(chǎn)首臺雙護盾TBM，施工分包商為首次駕馭雙護盾TBM施工，設備制造及TBM施工環(huán)節均存在不同程度的不可控因素。設備制造商及施工分包商的經(jīng)驗不足，加之異常緊迫的施工工期、復雜的地質(zhì)條件、極高的技術(shù)要求，給TBM1施工帶來(lái)了極大的挑戰。
然而，面對重重艱難險阻，在黃河設計公司的正確領(lǐng)導下，EPC總承包項目部齊心協(xié)力、迎難而上，從設備制造到施工籌備再到現場(chǎng)施工監控，從無(wú)所不在的設計支持再到超前精準的地質(zhì)勘察，科學(xué)部署，組織分包商攻克一道道技術(shù)難題和施工障礙，以鋼鐵般的意志一步步實(shí)現了TBM1首段貫通。
全程參與的設備制造
為使TBM設備能達預期功能，EPC總承包項目部高度重視TBM設備制造環(huán)節，時(shí)刻關(guān)注設備制造的進(jìn)度及質(zhì)量。自設備制造以來(lái)，項目副經(jīng)理兼TBM總監汪雪英分別于2015年10月9日和2015年10月17日組織召開(kāi)兩次設計聯(lián)絡(luò )會(huì )，并邀請國內知名專(zhuān)家到場(chǎng)進(jìn)行指導、咨詢(xún)。設備制造期間，汪雪英多次組織分包商及業(yè)內專(zhuān)家到制造車(chē)間、總裝車(chē)間進(jìn)行監督檢查，對TBM制造、組裝技術(shù)和質(zhì)量控制等進(jìn)行了技術(shù)指導，對TBM監造中發(fā)現的問(wèn)題進(jìn)行現場(chǎng)協(xié)調解決。2016年1月10日，EPC總承包項目部組織驗收小組（業(yè)主、水電四局及特聘專(zhuān)家）在成都對TBM1進(jìn)行出廠(chǎng)驗收，驗收小組依據出廠(chǎng)驗收大綱進(jìn)行逐項驗收并編制驗收報告。自此，黃河設計公司參與共同研發(fā)、具有完全自主知識產(chǎn)權的首臺雙護盾TBM研制成功，填補了我國雙護盾硬巖TBM研制的空白，并將TBM制造周期成果縮短至6個(gè)月。
未雨綢繆的施工準備
在大力推進(jìn)設備制造及TBM工業(yè)廣場(chǎng)施工的同時(shí)，EPC總承包項目部提前謀劃，積極組織分包商籌備TBM施工準備工作。
2015年12月20， EPC組織TBM施工專(zhuān)家組到現場(chǎng)對TBM進(jìn)場(chǎng)前的施工準備工作進(jìn)行檢查和指導，組織召開(kāi)TBM施工技術(shù)專(zhuān)題討論會(huì )，針對TBM工業(yè)廣場(chǎng)施工布置、TBM組裝、滑行、始發(fā)等技術(shù)方案等提出了建議和解決措施。
為建立健全管片生產(chǎn)及TBM施工的組織結構和技術(shù)保障體系，明確TBM設備操作、維保人員的職責和要求，以期合理配置TBM作業(yè)班組人員和技術(shù)能力，實(shí)現施工隊伍的專(zhuān)業(yè)化，確保輸水主隧洞工程質(zhì)量和進(jìn)度。2016年2月2日，EPC總承包特邀TBM專(zhuān)家組織召開(kāi)"管片預制及TBM施工隊伍技術(shù)能力評估"專(zhuān)題會(huì )，并對TBM施工團隊人員逐一進(jìn)行現場(chǎng)考核及評價(jià)。根據現場(chǎng)考核情況，EPC項目部提出了具體的評估意見(jiàn)，督促分包商根據評估意見(jiàn)快速組建和完善管片預制及TBM施工關(guān)鍵技術(shù)人員配置，形成可靠的TBM施工技術(shù)保障體系。
經(jīng)過(guò)短暫籌備，2016年1月20日，TBM1分批運抵施工現場(chǎng)，并于2月4日快速組裝完成，開(kāi)始始發(fā)進(jìn)洞滑行。
一路坎坷的掘進(jìn)歷程
TBM1掘進(jìn)之旅可謂路途坎坷、荊棘密布、困難重重。2016年3月試掘進(jìn)伊始，即遇超硬巖地質(zhì)段，巖石單軸抗壓強度高達180MPa，刀具磨損嚴重，刀座開(kāi)裂，設備故障頻發(fā)，掘進(jìn)效率低，對TBM設備和施工帶來(lái)了極大考驗。掘進(jìn)過(guò)程中洞內溫度高、粉塵污染大、通風(fēng)不暢等使得作業(yè)環(huán)境十分惡劣，不同程度的影響著(zhù)TBM1的順利掘進(jìn)。
自試掘進(jìn)以來(lái)，TBM1掘進(jìn)過(guò)程中曾6次穿越斷層破碎帶等不良地質(zhì)條件；2016年11月，掘進(jìn)至3.7公里時(shí)，總長(cháng)3.3公里的連續皮帶機整體傾覆；2017年3月份以來(lái)，接連遭遇圍巖擠壓變形卡機事件、突涌水等不良地質(zhì)條件；8月19日，首段貫通前夕，TBM1再次遭遇突涌水，這些突發(fā)事件都阻擋了TBM1快速前進(jìn)的腳步！
在最艱難、最困難的時(shí)刻，特別是在TBM1 遭遇卡機時(shí)，董事長(cháng)張金良、總經(jīng)理安新代、副總經(jīng)理馬躍生、牛富敏等公司領(lǐng)導多次趕赴水源地項目，深入現場(chǎng)調查研究，指導制訂攻堅克難技術(shù)方案，并協(xié)調相關(guān)資源協(xié)助項目部全力以赴解決技術(shù)難題和突發(fā)事件，有力的推動(dòng)了TBM施工正常、順利進(jìn)行！
無(wú)所不在的技術(shù)支撐
工程開(kāi)工伊始，張金良董事長(cháng)即下達了要充分發(fā)揮EPC的技術(shù)優(yōu)勢，充分發(fā)揮設計的龍頭優(yōu)勢等重要指示。
兩年來(lái)，秉承為設計為施工服務(wù)，設計與施工高度融合的理念，公司總工景來(lái)紅、副總工毛文然多次不遠千里深入施工現場(chǎng)一線(xiàn)，從管片制作燕尾槽的優(yōu)化，到豆礫石回填灌漿施工方案的確定，再到固結灌漿的設計優(yōu)化等等，殫精竭慮為T(mén)BM施工建言獻策，為T(mén)BM施工提供優(yōu)質(zhì)高效的技術(shù)指導。
施工過(guò)程中，針對TBM管片預制、豆礫石回填灌漿、固結灌漿等關(guān)鍵性施工工序，以副經(jīng)理耿波為首的設計團隊，多次組織設計人員對分包商進(jìn)行技術(shù)交底及技術(shù)指導；為進(jìn)一步服務(wù)施工，設計管理部派員駐扎至施工一線(xiàn)，跟蹤關(guān)鍵工序施工過(guò)程，為優(yōu)化設計收集現場(chǎng)第一手資料。
同時(shí)，為更高效及時(shí)地進(jìn)行項目技術(shù)決策，實(shí)現設計與施工高度融合，蘭州水源地EPC項目部創(chuàng )造性地成立項目部技術(shù)決策專(zhuān)家委員會(huì )，收集并組織識別TBM施工技術(shù)問(wèn)題，及時(shí)組織進(jìn)行決策，并統籌安排處理，為T(mén)BM掘進(jìn)的快速、順利施工解除了后顧之憂(yōu)，提供了全方位的技術(shù)服務(wù)。
超前精準的地質(zhì)勘察
從可研至初設，以EPC項目部副經(jīng)理、地質(zhì)總監齊三紅為首的地質(zhì)團隊多次組織地質(zhì)人員對TBM施工控制段進(jìn)行了周密的地質(zhì)勘探、地表測繪。根據勘察成果，準確研判出接觸帶豎井不良地質(zhì)條件的存在范圍，并建議采用人工鉆爆法提前挖除，避免TBM掘進(jìn)時(shí)的卡機風(fēng)險！施工階段，依據前期勘察資料和豐富的工程經(jīng)驗，制定了一套系統的TBM施工階段地質(zhì)工作流程和圍巖分類(lèi)方法，并多次與分包商召開(kāi)地質(zhì)專(zhuān)題會(huì )、技術(shù)討論會(huì )，對可能遇到的地質(zhì)風(fēng)險進(jìn)行交底、分析，確定應對措施?，F場(chǎng)地質(zhì)工程師時(shí)刻跟蹤圍巖變化，每天通過(guò)鉆入刀盤(pán)查看掌子面，結合TBM出渣情況確定圍巖類(lèi)型，不斷完善地質(zhì)信息，為T(mén)BM施工提供最精確的地質(zhì)參考資料，并根據圍巖變化情況建議分包商合理調整掘進(jìn)參數（推力、貫入度，刀盤(pán)轉速等），及時(shí)調整掘進(jìn)模式及姿態(tài)，及時(shí)調整、確定安裝管片類(lèi)型。
從勘察到施工，公司副總工路新景、王學(xué)潮會(huì )同地質(zhì)院領(lǐng)導、專(zhuān)家，多次深入現場(chǎng)查看地形地質(zhì)條件，參與技術(shù)審查，就TBM施工段可能遇到的地質(zhì)風(fēng)險問(wèn)題進(jìn)行了詳細的剖析，給出了處理措施。同時(shí)，為高效服務(wù)于TBM施工，副總工路新景牽頭組織武漢大學(xué)、山東大學(xué)、中科院及鄭州大學(xué)等國內知名科研機構的地質(zhì)專(zhuān)家教授，采用地質(zhì)分析、地震法、激發(fā)極化法相結合的綜合超前預報方法對掌子面前方地質(zhì)條件進(jìn)行預報，在地質(zhì)條件相對較差的洞段，進(jìn)行疊加預報，通過(guò)多次預報的疊加，對預報結果進(jìn)行對比，實(shí)現精確預報，為T(mén)BM施工多次穿越不良地質(zhì)帶提供了超前精準的地質(zhì)研判和強有力的技術(shù)支撐。
全程監控的施工管理
面對分包商專(zhuān)業(yè)核心技術(shù)不夠、施工組織經(jīng)驗不足、對TBM設備與掘進(jìn)施工規律掌握不完全、施工工序銜接管理效率不高、巖石地質(zhì)預判不精確、設備維保及配件供應不及時(shí)、應對超硬巖地質(zhì)和不良地質(zhì)的經(jīng)驗和措施不夠等現實(shí)，EPC總承包項目部從系統性和前瞻性出發(fā)，組建了以TBM總監汪雪英為首，設計、施工、地質(zhì)人員共同參與的TBM小組，根據工作需要常駐施工現場(chǎng)，及時(shí)、高效解決TBM施工問(wèn)題；細致分析TBM1自試掘進(jìn)以來(lái)暴露出的關(guān)鍵問(wèn)題，并邀請國內知名專(zhuān)家進(jìn)行現場(chǎng)咨詢(xún)、技術(shù)指導，組織分包商及設備廠(chǎng)商進(jìn)行設備改造，改善了施工作業(yè)環(huán)境，解決了制約TBM掘進(jìn)的設備問(wèn)題；擬定TBM施工專(zhuān)題例會(huì )制度，以剖析掘進(jìn)過(guò)程各環(huán)節時(shí)間分布為主，識別影響掘進(jìn)的關(guān)鍵工序及輔助工序，制定改進(jìn)措施，提高TBM設備利用率，保證TBM施工進(jìn)度；面對豆礫石回填灌漿沒(méi)有成熟經(jīng)驗、規范可依的困難，不畏艱難，組織分包商進(jìn)行豆礫石原材料遜徑及巖粉含量敏感性分析，同時(shí)在洞內工藝試驗過(guò)程中不拘泥于常規灌漿以壓力控制的終灌標準，創(chuàng )造性地探索出一套豆礫石回填灌漿施工技術(shù)，不僅解決了本工程豆礫石回填灌漿質(zhì)量問(wèn)題，為國內類(lèi)似工程提供了參考，同時(shí)，該項創(chuàng )新也為國內空缺的豆礫石回填灌漿技術(shù)規范的編制奠定了基礎。設備改造及豆礫石回填灌漿問(wèn)題的解決，使得TBM1迅速完成試掘進(jìn)，進(jìn)入全速掘進(jìn)階段。
完成試掘進(jìn)后，TBM1首段掘進(jìn)能否與接觸帶豎井控制段的順利貫通對接，又成了一大考驗。為此，EPC總承包項目部以項目部常務(wù)副經(jīng)理熊建清為首的項目經(jīng)理團隊工作重心前移，組織施工監控部對TBM1施工進(jìn)行精細化管理，落實(shí)責任到人。同時(shí)，組織設計管理部、施工監控部、HSE安全環(huán)保部人員多次組織進(jìn)行專(zhuān)項檢查，堅決堅持進(jìn)度服從質(zhì)量、質(zhì)量服從安全的施工原則，保證TBM貫通施工安全。
為確保TBM1能夠按期貫通，常務(wù)副經(jīng)理熊建清及TBM總監汪雪英針對設備故障問(wèn)題多次組織水電四局和設備廠(chǎng)商召開(kāi)設備專(zhuān)題會(huì )，及時(shí)高效地解決了設備故障問(wèn)題，保證了TBM1掘進(jìn)的順利進(jìn)行。
為確保TBM1能夠順利貫通，常務(wù)副經(jīng)理熊建清親自督辦協(xié)調河南錦源與水電四局建立聯(lián)合工作機制，采取在接觸帶上游掌子面施工貫通控制導孔、在距離貫通面300米前完成地下基本導線(xiàn)復核測量的雙重方式保證TBM掘進(jìn)精準貫通。掘進(jìn)過(guò)程中，時(shí)刻關(guān)注TBM掘進(jìn)適時(shí)姿態(tài)，嚴格控制TBM掘進(jìn)軸線(xiàn)偏差，全過(guò)程跟蹤TBM導向系統工作參數，依據TBM1導向系統反映的偏差大小和方向，及時(shí)指導分包商進(jìn)行TBM姿態(tài)糾編，最終實(shí)現了TBM1首段與接觸帶控制段的完美對接。
TBM1首段貫通后，將在進(jìn)行全面檢修后，開(kāi)始新的征程，進(jìn)入1.5公里滑行段及剩余2.4公里掘進(jìn)段施工的沖刺階段，工期壓力依然很大，與前期硬巖掘進(jìn)不同，TBM1即將面臨滑行段快速滑行通過(guò)，刀具對泥質(zhì)砂巖段地質(zhì)條件適應性及長(cháng)距離隧洞獨頭掘進(jìn)時(shí)施工通風(fēng)的多重考驗。TBM設備性能雖日趨穩定，但已掘進(jìn)8.3公里，部分設備會(huì )不同程度的存在老化問(wèn)題，設備故障問(wèn)題依然會(huì )頻繁發(fā)生。為此，EPC總承包項目于2017年8月16日組織召開(kāi)TBM1首段貫通及滑行段施工技術(shù)保障措施，對TBM1首段貫通、滑行段施工及后續泥質(zhì)砂巖掘進(jìn)段施工可能存在的風(fēng)險因素進(jìn)行了充分剖析，并制定了相應的管控措施。
結語(yǔ)
TBM1首段貫通，這一階段性勝利標志著(zhù)TBM1施工任務(wù)完成三分之二，同時(shí)也為后續TBM1滑行及第二段快速掘進(jìn)積累了寶貴經(jīng)驗。
TBM1首段順利貫通，傾注著(zhù)公司領(lǐng)導的關(guān)懷與支持，傾注著(zhù)EPC總承包項目部每位員工的辛勤汗水，標志著(zhù)蘭州市水源地建設工程取得了階段性的勝利，同時(shí)為2017年實(shí)現輸水主隧洞全線(xiàn)貫通奠定了堅實(shí)的基礎。
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