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荊山深處的“試驗田”——中鐵十二局鄭萬高鐵施工管理新模式調查

時間:2018-09-30 11:00:27 來源:人民鐵道網 作者:鄒徑緯
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保康隧道一号橫洞。本文照片由景禮紅、賈鵬翼 攝
 
  九月荊山九月黃,稻谷豐收堆滿倉。
  
  湖北保康馬橋鎮,中鐵十二局鄭萬高鐵7标項目部尾端。站在楚烽隧道進口,眺望着遠方水稻開鐮的繁忙景象,項目經理王立軍的心裡五味雜陳。
 
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楚烽隧道1号橫洞。
  
  2016年12月,鄭(州)萬(州)高鐵湖北段動工,中鐵十二局上千名建設者挺進荊山。
  
  這裡也是全國高鐵智能化施工管理的“培育”基地。“以機械化、信息化與标準化管理深度融合,為國内高鐵智能化建造開先河、樹樣闆。”在建設單位武九客專湖北公司的宏大藍圖中,中鐵十二局在時代發展的機緣巧合中當上了“第一個吃螃蟹的人”。
 
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鐵路總公司副總經理王同軍視察羅家山隧道,要求大膽創新,打造國家品牌。
  
  2018年6月8日,中國鐵路總公司副總經理王同軍檢查中鐵十二局羅家山隧道和楚烽隧道後,總結講道:“中國隧道智能建造,首次在山區時速350公裡的鄭萬高鐵施工現場取得曆史性的突破,這是一項前無古人的創新,你們一定要大膽試驗,協調作戰,打造又一個與‘複興号’一樣的國家品牌。”
  
  從滿目秋色中轉身,凝望自己的“試驗田”,回首過往在艱難中走過的每一步,王立軍說,他們種下的“智能化”種子已然破殼發芽。
  
  機械化替代人工  踏平坎坷成大道
  
  3月11日,集合了國内隧道施工最先進機械設備的鄭萬鐵路隧道群,以中國高鐵智能化樣闆工地的身份,登上了央視cctv4《中國輿論場》的舞台。
 
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防水闆及鋼筋自動挂安一體機。
  
  主持人這樣描述中鐵十二局承建的鄭萬鐵路保康段:“這是目前國内施工難度最大、安全風險最高的在建高速鐵路,同時也是一條标準最高、管理理念最新的鐵路。”
  
  把隧道機械化施工的“試驗田”選在地質條件極為複雜的鄂西北,中鐵十二局的考量是:随着施工作業群體老齡化的到來和安全形勢所迫,機械替代人工是大勢所趨,與其被動應戰,不如在最惡劣的環境中主動求戰,為開啟行業施工新模式探出一條新路。
  
  “一個隧道口上了3000多萬的設備,這在中國鐵路施工史恐怕是空前罕見。”一公司項目經理王雙卯介紹,他們購置或研發了全電腦三臂鑿岩台車、三臂拱架安裝機、自行式仰拱長棧橋、防水闆二襯鋼筋自動挂安一體機、自動布料帶壓灌注智能二襯台車、移動式混凝土養生台架、檢測台車等機械設備,組建的流水化生産線,開創了國内隧道全自動智能機械化施工的先河。
  
  據統計,自上場以上,鄭萬項目部在5條隧道投入的大型機械設備達到241台,僅每台單價超過1000萬元的全電腦三臂鑿岩台車就多達10台,大型機械設備的總價超過3億元。
  
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上場初期,項目經理王立軍現場辦公,對标段進行實地踏勘、謀篇布局。
 
  “擁有了先進的機械,并不代表着機械化水平一定高。”王立軍表示,他們花大價錢買來的機械不是為了裝點門面,而是要在充分利用中總結摸索出一整套機械化施工的工藝工法、勞務模式及相适應的管理體系,以此作為機械化的支撐。
  
  從理論上講,機械的效率肯定要遠高于人工,成本也要低于人工。但實踐證明并非如此。
  
  羅家山隧道橫洞機械化施工前期,由于操作手不熟悉機械性能,三臂鑿岩台車施工效率低、超挖大,各種設備工效相互不匹配,曾一度遭到作業人員的抵制。甚至有人放言:“上大型機械就是添亂,這些沒有思想的‘笨東西’幹活永遠趕不上人工。”
  
  “機械化施工要想取得長足的發展,就需要不斷地嘗試、改進、創新、突破。如果遇到一時的困難就退縮,什麼事情都幹不成。”中鐵十二局總經理高治雙在鄭萬鐵路領導幹部座談會上斬釘截鐵地說:“誰要讓機械設備睡大覺、曬太陽,我們就讓他下課。我們必須與時俱進,堅定不移地推行機械化施工。”
  
  操作手與機械磨合期過後,施工效能開始大幅提升。羅家山隧道五級圍岩全斷面掘進月進尺一度達到72米,相較于傳統作業方式,效率提高了30%左右。
  
  施工效能的提升,還依靠于項目部對機械的持續改制與創新。比如防水闆二襯鋼筋自動挂安一體機,目前使用的已經是“第四代産品”。一體機從構思、研發、試用、改進、換代,直到“最新款”的出廠,曆時近兩年。
  
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自動布料帶壓灌注智能二襯台車。
 
  項目總工姜軍介紹,他們自主研發和改進的設備還有:多功能開挖及立架綜合台架、自動布料帶壓灌注智能二襯台車、全封閉二襯霧化養護台車等,這些設備都是“全球首台”,在一定程度上解決行業施工難題,與工法創新形成契合。
  
  去年3月,一個廠家代表到四分部推銷“行業最先進”的自動化立鋼拱架台車——這款報價300萬的台車每立一榀拱架用時1.5小時。
 
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液壓式仰拱台車。
  
  聽了廠家的話,項目經理王雙卯笑着說:“我們自己研發的台車4榀拱架同時自動立起來,隻要3個小時。所有費用加在一起不超過70萬元。”引得推銷人員好不尴尬。
 
  
  機械化部分替代工人在很大程度上突破了長期制約企業“用工荒”的瓶頸。采用傳統施工方式,每個隧道口至少需要作業人員近100名,而采用機械化施工,僅需要操作手10名和其他作業人員40名。與此同時,掌子面人員的減少,安全風險也随之降低;勞動強度減小,也吸引了年輕的作業人員加入到隧道施工大軍中。
  
  “機械化施工的唯一短闆是一次性投入較高。”王立軍算了一筆賬:如果加上設備投入成本,項目效益就和傳統施工方式持平甚至略低。但是他堅信,從長遠來看,随着對機械化課題的深入研究實踐以及不斷摸索嘗試,效益問題将會有所改觀。
  
  數字化工地打造  櫻桃好吃樹難栽
  
  滴滴滴滴……急促而刺耳的警報聲在項目部信息化調度指揮中心響起,大屏幕衛星圖顯示:一台棄渣車輛的行駛軌迹與預定線路發生偏差。幾乎是在同時,信息化中心主任林毅撥通了駕駛員的電話。
  
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保康隧道洞口信息化室。
 
  “我們不但給每台車安裝了GPS實時定位裝置,而且通過收錄駕駛員個人信息以及追蹤車輛行駛軌迹、行進速度、單位油耗等大數據彙總分析等手段,實現了對車輛的遠程監控管理。”林毅說,他們在不知不覺中扮演着電子警察的角色。
  
  在項目部打造數字化工地的大棋盤中,車輛定位追蹤隻是其中分量很輕的一個棋子。
  
  今年7月,物資管理信息化端口接通項目部自主研發的PMS信息化管理系統,項目部實現了工序作業卡控、安全質量風險卡控、物資批号流轉追溯、業務接口閉合等施工過程中所有數據采集的全覆蓋。
  
  “每一車砂石乃至每一根鋼筋,由誰提供,由誰加工,在哪一天用在了哪個部位,這一系列的信息通過PMS系統均能夠快速查詢到。”五分部負責人陳勇說,就像古代修長城一樣,每一塊城磚上都留下了制作者以及監管者的“印記”。
  
  作為國内成體系的數字化工地初探者,鄭萬項目部從試驗試點到全面普推的過程,可謂是舉步維艱且一波三折。
  
  項目上場時的數字化工地推進會上,幾乎所有的分部與會者都對“通過大數據集成實現資源共享、過程監控、資料歸集、溝通協調”的遠景,表現出濃厚的興趣。
  
  然而,當數百萬的投入以及成倍的工作量擺在面前時,大部分人的臉上又流露出抵觸的情緒。
  
  研發和升級系統需要錢,網絡鋪設維護也需要錢,額外增加的基層信息化管理員同樣需要錢……不少人提出了類似的疑問:“作為施工單位,把活幹好就行了,有沒有必要花這個‘冤枉錢’?”
  
  項目部在研讨會上列出了這樣的明細:精準掌控原材料節超,省錢;卡控施工要點避免返工,省錢;交叉業務無縫對接提效,省錢;安全卡控,避免事故發生,省錢……
  
  “企業乃至建築行業從粗放型向集約型轉變的過程中,構建以信息化為支撐的管理體系,是繞不過的一道坎。”王立軍坦言,信息化的試驗田早晚都得有人種,與其等待别人、邯鄲學步,不如自己動手、早種早收。
  
  武九客專湖北公司董事長王志堅也給項目部“打氣”:“創新者永遠是孤單的,在沒有摘到收獲的果實之前,它的支持者總會是少數。越是困難就越要堅持。”
  
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王立軍帶領研發人員對錨杆注漿器具進行改進調整。
 
  項目部信息化中心統計數據顯示:所有機械設備、勞務人員以及原材料信息采集生成的二維碼超過17萬個,127個專兼職信息員每月上傳更新的信息多達近萬條,僅勞務人員個人信息以及各類培訓教育電子資料打印裝訂成冊将超過兩層樓高。
  
  “年齡大的收料員不會操作系統,我們就手把手的教,一遍不會教兩遍,直至學會為止;現場技術員反饋信息填報繁瑣,我們就升級系統,盡可能地增加點擊選項,減少文字輸入;信息員對繁雜的報送、上傳工作感到厭倦時,我們就啟動積分累計兌獎功能。”林毅介紹,在一年多的“紙質版”與“電子版”并行推進中,他們最終讓基層認識到信息化的管理優勢。
  
  9月上旬,PMS系統安全質量内控管理模塊數據顯示:現場技術人員報送并全部“銷号”的安全質量隐患5846個,為項目部打造精品工程和“平安工地”上了保險。與此同時,每周基于大數據分析自動生成的寫實的成本報表,以精确到元的水準,深受分部管理人員的青睐。
  
  “每道工序都要事前、事中、事後拍照上傳,全部是網上報檢、審批,過程保留痕迹,随時可以追溯。”林毅說:“信息化建設進入實質性操作階段,不僅增強了管理的計劃性,更重要的是從源頭上遏制了過程造假、管理漏項等問題。”
  
  “無人區”摸索前行  畏途巉岩終可攀
  
  一根5米長的錨杆,存放在中鐵十二局鄭萬高鐵項目經理部的大廳裡。在外人看來,這隻是一根普通的粗鐵棍,但每天經過這裡的工作人員卻對它另眼相看。
  
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2017年10月15日,集團公司宋董事長在鄭萬項目現場辦公。
 
  因為錨杆類型,這裡曾有過“學術争端”,從傳統砂漿錨杆到預應力錨杆的轉變, 他們經過多次研讨,反複實驗,曆時三個月之久,最終選擇一種封閉牢固、快速的漲殼式預應力錨杆。
  
  這種錨杆,正是要運用于隧道軟弱圍岩全斷面開挖。通過它快速鎖定圍岩,減少早期變形。
  
 
  一名隧道專家在鄭萬高鐵研讨會上說,軟弱圍岩全斷面開挖是中國隧道施工的“無人區”。理論依據是“全斷面開挖對圍岩擾動最小”,理念為“讓初期支護承受全部荷載,把二襯作為安全儲備”。
  
  保康隧道是全線第一長軟岩隧道,長14公裡,就在7标段;羅家山隧道全長10公裡,集溶岩湧水為一體,就在7标段;全線五座一級風險隧道,兩座就在7标段。
  
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2017年7月王立軍陪同集團公司總經理高治雙陪、武九公司董事長王志堅等在保康隧道。
 
  在以往的隧道施工中,中鐵十二局的建設者對付軟弱圍岩、不良地質有的是辦法,但從未“涉足”全斷面開挖。
  
  工法之變必将引起機械配置、勞務模式、組織管理等一系列的創新。而創新,需要突破的不僅是設備和技術,更多在于認知和觀念。
  
  “祖宗之法”可變否?
  
  心理學家認為,對新興事物,人們往往過多預測困難和風險,卻忽視它的潛在的價值和機遇。網上購物早期時,幾乎所有的人都曾抱有懷疑、觀望态度;汽車剛剛發明時,人們以為隻是一個怪物,誰也沒有想到能成為代步工具……
  
  在鄭萬,很多參與創新的管理人員都表示,曾經經曆過從質疑到觀望,從實踐到堅持這一過程。
  
  鄭萬項目辦公室人員說,“集團公司‘隧道研究室’專家來過、國内地下工程專家來過、知名設計大師來過、鐵路總公司領導來過,大大小小的研讨交流會不少于100次。”
  
  “科學理論是一把鑰匙。在鄭萬項目部,他們正是用這把鑰匙,帶着機械裝備打開了中國隧道軟弱圍岩全斷面施工的大門。”
  
  一台全電腦三臂鑿岩台車不可能把隧道施工帶進“機械化時代”,還必須配置與之相适應的十幾種輔助設備,并設法解決“配而不套”的新生問題,并消除工序間的交叉、幹擾等接口矛盾。
  
  要想實現各工序按節拍式、流水式均衡推進,鄭萬項目必須打破既有管理習慣,各道工序重新“洗牌”。
  
  這,看似簡單,卻并非易事。
  
  石家莊鐵道學院徐長山教授在其著作中提到,“錢學森主持研發的導彈第一次試驗之所以沒有成功,并不是技術原因,而是對導彈工程的各個環節缺少系統協調與控制。工程中的許多問題,僅僅靠科學和技術手段是不能完全解決的,還要有系統科學的哲學思維。”
  
  走進鄭萬高鐵隧道内,成套的先進工裝設備,猶如鐵甲列隊,各就其位,各顯神通,井然有序。王立軍走在洞内,邊走邊說:“借助信息手段,我們已經在隧道形成9條機械化作業流水線,這裡面有一整套的理論支撐。”
  
  據悉,中鐵十二局鄭萬項目上場近兩年來,已經立項研究課題6個、申請專利26個、編寫工法35個。
  
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2017年7月王立軍陪同集團公司總經理高治雙陪、武九公司董事長王志堅等在保康隧道。
 
  2018年7月16日,中鐵十二局集團“隧道觀摩會暨交流會”在鄭萬項目部召開,來自全集團公司140多位隧道施工管理方面的精英前來參會。
  
  會場外,總會聽到這樣的感歎:
  
  “機械化施工時代真的已經來臨了!”
  
  “軟弱圍岩居然采用全斷面開挖法,真沒想到!”
  
  初秋的荊山,氣候宜人。在這個收獲的季節裡,鄭萬項目部因為名聲在外迎來送走着一批又一批“取經者”。
  
  “離我預想的目标,走過的路還不到十分之一。”面對不絕于耳的贊譽,王立軍的頭腦中始終保持着冷靜。他說,既然自己種的是高鐵行業史無前例“試驗田”,就注定了有成功、有失敗、有經驗、有不足,更重要的是不忘初心之後,會有更大的提升空間。
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編輯: 唐克軍
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