目前,郑万高铁正处在如火如荼的建设中。受神农架地质、地形等各方面影响,郑万高铁九成以上都由隧道和桥梁组成,建设施工难度极大,是世界高铁建设领域难度最大、风险最高的铁路之一,需要大量智能化的工程装备和先进的施工技术来满足建设需求。

神农架群山险峻、万壑幽深,隧道建设施工难度极大

开展课题研究 应用智能装备

2017年,在中国国家铁路集团有限公司支持下,武九铁路客运专线湖北有限公司联合科研、设计、施工、装备制造等多家单位,开展了国铁集团重大科研课题“郑万高铁大断面隧道安全快速标准化修建关键技术”的专项研究,并取得了诸多阶段性研究成果,形成了隧道机械化修建成套技术,实现了大断面隧道安全快速标准化施工,使郑万高铁湖北段成为我国高速铁路隧道全地质、全断面实施机械化施工、信息化管理的先行者,拉开了我国铁路山岭隧道智能化建造的序幕。

作为智能化装备和智能协同管理平台的提供单位,铁建重工以“工法领先、智能核心”为技术路线,研发了涵盖超前勘探、钻爆开挖、初期支护、衬砌结构、辅助作业等全工序钻爆法成套智能装备,打造了包括全电脑凿岩台车、智能型注浆台车、智能型铲铣机、智能型混凝土湿喷台车、智能型锚杆台车、智能型拱架台车和数字化衬砌台车等隧道智能成套系列装备,并成功在郑万高铁湖北段的15座隧道、21个工区中进行了推广应用。

面对严峻考验 续写传奇故事

郑万高铁湖北段隧道地质条件复杂,其中Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩占比超过60%,如果施工不当,极易发生掌子面崩塌、隧道偏压、突泥涌水等安全事故。为此,施工时除需要对隧道进行超前地质预报外,还对超前支护,开挖中、开挖后的初期支护和二衬作业时间提出了更高的要求。因此,虽然郑万高铁湖北段隧道项目时刻考验着铁建重工隧道智能成套装备的综合施工能力,但同时也给这些装备提供了施展本领、验证实力的展示平台。

全电脑凿岩台车 作为郑万高铁隧道建设的“排头兵”,铁建重工全电脑凿岩台车冲锋在前,居功至伟。该设备既可以完精准智能定位、超前地质分析,又可以高效高质、自动精准地完成钻孔和锚杆施工,从而实现了软弱围岩的大断面、全断面开挖以及掌子面的少人化、无人化施工,不仅降低了开挖作业面的劳动人员密度,而且让操作人员远离掌子面进行作业,大大提高了隧道作业的安全性与舒适性,也提升了地质复杂条件下的施工质量和抵御各种风险的能力。

 

全电脑凿岩台车在高家坪隧道中施工

中铁一局郑万高铁湖北段一分部机电部长姜银周在接受央视《经济半小时》栏目记者采访时表示,采用铁建重工全电脑凿岩台车后,人员成本明显减少。以前人工开挖的时候,需要配25台二八风钻和25名操作手;而现在单机作业只需配备3人,双机作业最多配备6人,由此减少将近20人。而施工队现有作业人员最多55人,对比以前近200人的规模,人员数量还不到从前的1/3。

此外,该项目部还以全电脑凿岩台车为中心建立了数字化指挥大厅,通过远程监控信息平台对设备实施实时监测和远程控制的信息化管理,既实现了施工的可视化和可追溯性,又做到了施工的实时监控、动态评估、预警响应,满足了项目部信息快速获取、快速反馈的风险控制及动态管理需求,为更好地完成施工任务提供了快捷、贴心的服务。

混凝土湿喷台车 在郑万高铁隧道建设中,铁建重工隧道智能成套装备的另一员“大将”——智能型混凝土湿喷台车同样有着上佳的表现。

该设备混凝土喷射效率最高可达30m³/h,喷射1车8m³混凝土仅需20min,极大地提高了施工效率。除了效率出众,该设备混凝土喷射质量也令人赞叹,施工后的混凝土回弹率控制在10%以下。此外,该设备还可采用无线遥控方式操作,使施工人员能够远离危险作业区域,既减少了隧道内作业人员数量,又改善了作业人员的施工条件,大大降低了施工风险和成本。

智能型混凝土湿喷台车在杏桥坪隧道施工

其他隧道施工装备 在郑万高铁隧道建设过程中,智能型注浆台车、智能型铲铣机、智能型湿喷台车、智能型锚杆台车、智能型拱架台车、数字化衬砌台车等铁建重工隧道智能成套装备其他成员同样表现优异,得到了施工单位的一致好评,为郑万高铁的智能建造提供了强有力的装备支撑。

智能型锚杆台车在杨家坪隧道中施工

铁建重工隧道智能成套装备在郑万高铁隧道建设中的卓越表现,吸引了众多媒体关注。其中,央视科教频道《创新进行时》栏目于2020年2月24日至3月4日,在黄金时段连续播出8集纪录片《神农架下的“地下军团”》,全景呈现了铁建重工隧道智能成套装备助力郑万高铁智能建造的神奇伟力。

智能型拱架台车在高家坪隧道中施工

经过郑万高铁隧道建设的磨砺,铁建重工隧道智能成套装备在实战中愈发自信和强大。铁建重工将紧紧围绕隧道智能建造理念,持续研发具有自主知识产权和符合中国国情的隧道智能成套装备,为推动我国铁路隧道高质量建设打造更多能攻善战的工程装备,聚力续写更加精彩的“中国制造”传奇故事。

(通讯员 陈能松 黄杰)

注:本文刊载于《市政技术》2021年第3期,第9--10页