格栅拱架八字筋生产设备优势特点(筑路人生凤舞九天)

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——记中铁二十一局“茅以升铁道工程师奖”获得者黄炬银位于广西境内的贵南高铁8标段,横跨河池都安、南宁马山两市两县。该标段三座隧道贯通、9座桥梁下部结构完工、国内350公里高铁跨度最...

——记中铁二十一局“茅以升铁道工程师奖”获得者黄炬银

位于广西境内的贵南高铁8标段,横跨河池都安、南宁马山两市两县。该标段三座隧道贯通、9座桥梁下部结构完工、国内350公里高铁跨度最大的纯混凝土连续梁合龙,175万方路基土石方施工结束,主体工程完成80%。


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贵南高铁红渡红水河特大桥合龙

该工程的顺利进行,离不开“茅以升铁道工程奖”获得者——中铁二十一局集团贵南高铁8标项目部总工程师黄炬银的艰辛付出,是他带领一个充满朝气的技术团队,手握科技利剑,以坚韧不拔的毅力,攻克了被喻为世界级施工难题的“喀斯特地质地貌”技术难关,使施工取得了决定性胜利。

2003年7月,黄炬银毕业于湖南科技大学地质工程专业,18年筑路生涯,他先后参与丽龙、西攀、水麻高速,包西、拉日、浩吉铁路建设,脚踏实地,从技术员逐步成长为项目总工程师,为企业的发展做出了突出贡献。他参与并主持了多项科研项目,相关研究成果获集团公司科技进步奖、甘肃省级工法、铁道建筑总公司优秀工法、中国铁道学会铁道科技奖、国家级工法,发表多篇QC论文,获得专利2项。先后被评为集团公司第三届青年科技拔尖人才、公司先进个人、六好共产党员、集团公司先进技术个人;2019年,被中国铁学会授予“茅以升铁道工程师奖”。

笑傲雪域

筑天路

拉日铁路是黄炬银参加工作以来最具挑战性的项目。2011年初,中铁二十一局集团中标拉日铁路TJ5标,管段共46.44公里,由该集团三、四公司承建。其中由三公司担负施工的宗嘎1号隧道,全长1.041万米,被业主青藏公司拉日总指列为全线重难点控制性工程,是中国在建高原铁路最长的单线隧道。


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黄矩银(左)陪同业主检查工地

雅鲁藏布大峡谷,

长约90多公里,气势磅礴,

位于雅鲁藏

布江上游。

拉日铁路宗嘎1号隧道,就横卧在海拔3890米的大峡谷北麓。2011年

3月21

日,随着一声开山炮的炸响,开启了黄

银和同伴们修筑天路的征程。

黄炬银上场拉日铁路之前,他负责的9383米的包西铁路新九燕山隧道顺利贯通,积累了长大隧道施工经验。作为项目部总工程师,他

以挑战自我的精神,在宗嘎1号隧道积极推行标准化管理,把施工高原第一万米特长隧道,作为一种无上荣誉和机遇,决心为青藏高原打造一座流芳百世的建筑丰碑。

宗嘎1号隧道进口位于G318国道4779公里处,雅鲁藏布江北岸悬崖绝壁上,与沟底垂直高度约60米左右,该隧道地质结构复杂,除存在大型断裂构造外,还存在令人谈虎色变的岩爆、涌水等,岩性特别硬脆的Ⅱ级围岩段,频频出现高地应力,岩爆现象十分突出,掌子面常见闷响及飞石;尤其是长达250米的F4和F5两大破碎带断层构造,对隧道施工安全构成了极大威胁。在历时25个月的艰苦奋战中,

黄炬银每天到多个掌子面,针对隧道地质特点、地层岩性和地质构造,带领技术团队研究技术措施,

克服高原缺氧、地质条件复杂多变、施工

环境条件差等诸多不利因素,高效环保

攻克

通风排烟困难、临近雅鲁藏布江施工排水、单线隧道出渣难、隧道高压进洞等

多项技术难题,获得了多项荣誉,创造了首条高原铁路特长隧道施工史上的奇迹。


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黄矩银(左二)与项目班子成员庆贺大桥合龙

除了开挖按“新奥法”工法组织施工外,黄炬银还根据围岩情况,采用不同的开挖方法。为解决高原隧道施工中洞内通风排烟慢、粉尘污染严重等问题,他积极推广使用水压光面爆破施工新技术;通过在宗嘎1号隧道8个作业面的积极推广,不但解决了洞内通风排烟和粉尘污染的问题,还大大的提高了隧道掘进速度,为宗嘎1号隧道的按期贯通奠定了坚实的基础,为公司后续推广使用水压光面爆破施工新技术树立了典范。通过采用水压光面爆破施工新技术,解决了隧道超欠挖严重的问题,达到了开挖面平整,轮廓圆顺,炮痕率达到了95%以上,被业主树为技术典型,成为其他标段学习样板。

黄炬银将超前地质预报系统应用到施工中,通过地质分析法、物探法和水平钻孔法,探测前方地质情况,结合掌子面围岩变化,对前方地质和水文情况做出判断,为完善设计,确定合理施工方案提供依据。他经常到掌子面,对开挖轮廓线、钻孔间距、炮眼深度、超前小导管注浆压力等进行调整,推进隧道顺利施工。

正当黄炬银和同事们以“高原缺氧,斗志更足”的气势,突破5000米大关的时候,却遭遇了岩爆。说起岩爆,隧道施工人员无不谈虎色变。岩爆是埋藏深度较大,地应力较高的地下工程

;

开挖过程中,经常遇到的地质灾害之一。

为将岩爆危害降到最低,黄

银对已经发生的岩爆破坏方式、岩体应力水平、岩石强度、结构面发育特征,进行分类总结和建立经验判断方法。同时加强超前地质探测,开挖采用“短进尺、多循环”,

并利用光面爆破技术,严格控制用药量,以尽可能减少爆破对围岩的影响,使开挖断面尽可能规则,减小局部应力集中发生的可能性。岩爆地段开挖进尺,严格控制在2.5米以内。

及时打超前钻孔,施作锚杆,加固岩体,释放并应力,改变岩爆触发条件,控制岩爆发展。在岩爆剧烈地段,采取架设钢架和打超前锚杆的支护方案。同时喷雾注水,降低围岩表面张力,形成多措施并举的联合支护体系,有效防治了岩爆危害。


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黄矩银(左一)与常务副经理卫福星(中)、副经理(何帅)在工地

2013年5月25日,宗嘎1号隧道顺利贯通,

隧道获国家级工法1项,国家发明专利1项,省级工法6项,荣获“国家优质工程”奖。

创新助力浩吉运煤大通道

革命圣地延安,来自湖南的黄炬银与这里颇有缘份。2010年,他在延安贯通了9383米的包西铁路新九燕山隧道,时隔5年之后,又在延安宝塔区书写浩吉铁路新的筑路传奇。

浩吉铁路全长1814.5公里,从北到南跨越七个省区,是世界上一次建成里程最长的重载铁路,国内规模最大的运煤专线。黄炬银再次披挂上阵,成为项目总工程师的不二人选。这一次,他要面对的是全长8960米的君子隧道、7062米的小南源隧道;虽然没有前两座隧道长,但这两座隧道加起来,却超过17公里,在公司的隧道施工史上,已是独一无二的。

时代在进步,科技在发展。作为项目总工的黄炬银,力主投入先进的工装设备,应对这项重大工程。首先为试验室购置了先进仪器,如数显压力机、液晶万能材料试验机、K3O平板载荷测定仪、贯入式砂浆强度检测仪等;以及24米仰拱栈桥,湿喷机械手等先进工装。

业主根据隧道地处黄土高原的特点,将原设计钢拱架二衬改为格栅拱架,两座隧道需加工“8字筋”88万个,注浆小导管15万根,累计加工钢材1.1万吨。

在黄炬银技术指导下,全国五一劳动奖章获得者马小利刻苦攻关,成功研发出10余种,共25台机械设备。其中,“8字筋冲压机、8字筋组合成型机、注浆导管组合钻床、8字筋弯曲机”等系列机械设备

成为了隧道施工的拳头产品。这些技术创新成果,正契合了业主大力推崇“新技术、新材料、新工艺、新设备”的施工理念,极大地提升了中铁二十一局在业主心目中的地位。


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黄矩银在浩吉铁路小南塬隧留影

小南塬隧道真空降水工艺,是黄炬银攻难克险,挑战复杂地质隧道的又一杰作。全长7067.2米的小南塬隧道,地处陕北黄土高原东南部的宜川县,整体为黄土残垣地貌,地质结构为冲积砂质黄土。就在出口与1#斜井剩余410米时,掌子面出现大量渗涌水。平均每天掘进不到半米,随着架桥机步步逼近,小南塬隧道从进度领先变成了全线的“卡脖子”工程。

黄炬银说:“从2017年7月20日以来,掌子面近百米范围内,变成了‘水帘洞’,沙质黄土遇水变成软泥,隧道围岩变成‘嫩豆腐’,拱脚没有承载力,坍塌频繁,严重威胁施工安全,再加上土石界面起伏、浅埋等,隧道施工受阻。”业主、设计院、总监办、施工单位各路专家联合会诊,先后五次召开专题研讨会。集团公司、公司两级联合派出工作组,项目部成立督导组指导施工。

超前帷幕注浆、超前水平旋喷桩、封闭掌子面注浆、袖阀管地表注浆再配合

超前支护、超前地质预报措施,虽然穷尽了隧道施工的所有手段

,小南塬隧道成了一道难以逾越的障碍。

帷幕注浆一个循环20天,300吨浆液注进去又倒流回来,一百多万元打水漂。封闭掌子面注浆30吨左右,耗时72小时,每次消耗材料费近二十万元,成本投入巨大,且没有什么效果。如果隧道不能按时贯通,往南方向的9标、10标一百多公里管段内的架梁将受阻,影响蒙陕指挥部整体施工部署。

“能否先将掌子面的水排掉呢?”黄炬银冥思苦想。他的这一想法,得到项目经理吴小峰的支持。说干说干,施工人员在拱部打一排深3.5米,间距在10厘米的小导管,使拱顶形成一圈受力管棚,再在掌子面选择冒水明显的泉眼,打进十几根深度在3米的排水管,然后将排水管用闸阀串联起来,连接至真空降水泵,水没有流出来就被抽走,避免了沙质黄土围岩被渗水浸泡,围岩稳定性增强。“其原理就像注射器一样,用针头伸进瓶子抽水。”黄炬银形象地比喻。


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架设900吨箱梁

浩吉铁路蒙陕指挥部总工程师申志军说:“小南塬隧道最大的难题是长大段落富水黄土施工,该段长达700米,如果不用真空降水工艺,工期得延迟一年以上,真空降水工艺就像‘点豆腐’,为隧道提前贯通提供了技术支撑,起到了一锤定音的作用。”真空降水成了制服黄土隧道的一剂良药。

贵南高铁挑战“喀斯特”地质

凭心而论,贵南高铁8标的白秀山1#、白秀山2#、坡蕉1#三座隧道累计总长才6843米,对黄炬银来说,完全不在话下。但是,喀斯特地质地貌却让黄矩银吃尽了苦头。不仅是隧道,18.1公里的桥梁、2公里的马山车站、1.8公里的路基下面,全都密布着溶洞。

在工程界,喀斯特地质被公认为“世界级施工难题”。喀斯特地质,是具有溶蚀力的水对可溶性的石灰岩,进行溶蚀作用所形成的地表和地下形态。喀斯特地貌地表崎岖不平,而地下则发育着暗河、溶洞,是工程施工的巨大难题。黄炬银虽然贯通了几座八、九千,上万米的长大隧道,但在喀斯特地质面前,却甘当小学生。用他的话说:“从头学起。”

白秀山1#出口岩溶发育,有11个比较大的溶洞,分布在一千多米的范围内。最大的溶洞纵向长4米、宽5米,洞顶高达十几米。他指导工人在边墙和拱顶加强初期支护,加密钢拱架支撑,间距0.6米一榀,在溶洞空腔处泵送混凝土处理方法。

白秀山2#隧道大的溶洞就达到14个,平均一百多米一个。一下大雨暴雨,隧道涌水就会涨到5万立方米,最高日涌水量达到7万立方米;如何治理涌水,成为最突出的问题。好在经理池平平、书记高新平、常务副经理卫福星等,都是项目总工出身,都干过许多重大工程,是公司所有项目技术力量最强的阵容。为了克服涌水对隧道施工的影响,黄炬银和班子成员研究,解决了隧道涌水难题。

由三工区施工的马山车站,长2公里,填筑土方100多万立方,但地下众多的溶洞,也让黄矩银大伤脑筋。


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图为业主、设计院、监理查看隧道溶洞

三工区经理余涛在上一个项目也是总工程师,技术精湛。黄炬银与他仔细研究地基处理施工方案。根据地下溶洞情况,桩基浇筑混凝土后,每一排桩上面设置厚1.1米的钢筋混凝土横向托梁,然后分块整体浇筑厚1.2米的钢筋混凝土,施工过程等于是在路基上架桥,确保今后高铁安全运营。经检测,车站路基合格率达到100%。

管段内六太双线特大桥4435米,30~121#墩沿河边稻田布设,几乎每一个桥墩下面都有溶洞,施工桩基地质塌孔非常严重。前后有四家桩基施工队伍进场,一看是这种地质,吓得直接就走人。设计浇筑混凝土30多方的桩基,灌注了340方混凝土才填满,超方达10倍,为保证工程质量,只能不计成本,类似问题几乎每根桩都存在。119#桩基设计长60米,在打到30米处时出现裂缝,施工人员进行注浆固结处理,填充混凝土再打桩,前后打了一个多月才完成。87#桩基溶洞塌陷,把钻井平台和钻机都一下塌进去了,几亩大的一个稻田,水全部漏掉。先后有4个桥墩桩基在施工中,因溶洞塌陷钻机掉了进去,有的钻头还掉进井里,给施工带来了极大麻烦。

科学有险阻,苦战能过关

没有任何困难能阻挡黄炬银前进的脚步。红渡红水河特大桥全长5776米,桥宽12.6米,桥面至河面高度达70米,飞跨红水河主河道的主桥,设计为一联长达323.8米的混凝土连续梁,被列为贵南高铁全线关键控制性工程之一。时速350公里高铁,跨度156米纯混凝土连续梁,在亚洲乃至全世界,都堪称第一。


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提梁机抓起900吨箱梁

黄炬银根据大跨度纯混凝土桥梁结构受力特点,在原有线形监控信息化平台基础上,对连续梁关键控制断面的应力、结构变形进行自动化监测。针对悬臂浇筑连续梁的施工特点,建立了预测、施工、量测、识别、修正、预测的线性预测及监控体系。在悬臂浇筑前根据施工组织设计、设计文件、已知参数和经验参数,采用桥梁博士、MIDAS等结构分析软件,对梁体施工状态进行正向和反向模拟,计算出不同施工状态下的挠度变化,以此为依据指导施工。

在悬臂施工过程中,通过监测梁体,及时了解结构实际挠度变化,根据监测所获数据,用误差分析对原来计算参数进行修正,经过再次计算调整,确定下一梁段的立模高程;如此反复循环,直至桥梁安全顺利地建成。

黄炬银是一个对技术工作一丝不苟,尤其是对高难度工程,抓质量抓规范施工亲历亲为。他不顾五十多度的高温,下到连续梁腹板内对挂篮移动、模板安装、钢筋焊接、钢筋间距等检查才放心。他说:“钢筋焊接不牢、间距差一点都会对梁的受力结构产生重大影响,丝毫马虎不得。”2021年7月24日,红渡红水河特大桥连续梁顺利合龙,这一全线重点控制工程获得圆满突破,业主专门给公司发去贺电祝贺。

黄炬银了解信息化在施工中的重要性,他在贵南项目部建立了“智慧工地”信息化管理办公系统。通过BIM技术建立三维模型以及实现施工进度可视化,提高了生产效率和施工质量,从而减少设计变更和返工。利用BIM技术制作可视化交底,摆脱了传统交底繁琐与生硬的桎梏,可更加高效地指导施工。

多年来,黄炬银一直站在科技前沿,在创新的道路上奋力前行。他先后取得各类专利7项,一项QC成果,分别获得甘肃省职工技术成果三等奖、2018年度中国铁道工程建设协会QC成果三等奖。

目前,贵南高铁正进行桥梁铺架、隧道装修、路基附属工程收尾阶段。为了给广西人民建造一项优质精品工程,黄炬银仍毫不松劲,每天奔忙在28公里的线路上,记者相信,贵南高铁一定会成为他的又一匠心之作。(通讯员尹登明周婷婷彭嵘)

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